Energetické účinnosti v dopravě je charakterizována energii potřebnou k pohybu zboží či osob na vzdálených dat; měří se také inverzním poměrem: energie spotřebovaná na ujetí vzdálenosti, obvykle 100 kilometrů. Závisí to na několika faktorech, zejména na technických vlastnostech vozidla, jeho obsazenosti nebo rychlosti plnění.
Evropská směrnice z roku 2006 převzatá směrnicí 2010/31 / EU definuje energetickou účinnost jako „vztah mezi výsledky, službou, zbožím nebo energií, kterou získáváme, a energií věnovanou tomuto účelu“ .
Aby byl skutečně relevantní, měl by poměr spotřeba / vzdálenost zahrnovat zabudovanou energii spotřebovanou během celého životního cyklu vozidla, od výroby až po recyklaci, aniž by se zapomínalo na dopravní infrastrukturu, ať už silniční nebo silniční. Díky velké rozmanitosti modelů vozidel a jejich způsobům použití je tento teoretický požadavek nepřijatelný. Avšak více než kdokoli jiný je doprava (následovaná potravinami daleko) sektorem, kde je podíl vtělené energie největší, a to natolik, že se tam vynakládá více vtělené energie než přímé energie.
Energetickou účinnost určitého druhu dopravy lze zlepšit zlepšením účinnosti vozidla.
Pojem účinnosti vyžaduje určitá objasnění: pohybující se vozidlo musí poskytovat zdvih rovnající se jeho hmotnosti; tento výtah vede k nevyhnutelnému odporu: valivý odpor pro pozemní vozidla, indukovaný odpor (výtahem) pro letadla a znehybňující lodě, vlnový odpor pro lodě. Elektrárna musí poskytovat tah rovnající se celkovému odporu, součtu odporu souvisejícího s výtahem a druhého odporu: tření, tlak (související s tvarem), paraziti. Při celkovém odporu je část odporu přidělená výtahu v případě pozemních vozidel, zejména vlaků, velmi nízká. Může být také nízká v případě lodí, jejichž rychlost vzhledem k délce ( číslo Froude ) je nízká (čluny, kontejnerové lodě).
Přehled Gabrielli - von Kármán (1951), vytvořený z údajů o maximálním výkonu motoru, celkové hmotnosti a maximální rychlosti vozidel, poskytuje přehled různých druhů dopravy. Souřadnice tohoto diagramu představují kvocient maximálního odporu dopravního prostředku (nebo v absolutní hodnotě jeho maximální hnací síla) na celkové hmotnosti vozidla (tento kvocient je pro letadlo inverzní jemností) při maximální rychlosti). Theodore von Kármán ve své práci Aerodynamika (1953) naznačuje, že různé křivky nebyly vykresleny jako průměr různých vozidel v každé kategorii, ale jako reprezentace nejlepších vozidel (energeticky vzato) každé kategorie. Diagram ukazuje, že rychlost má zásadní vliv na maximální palivovou účinnost vozidla.
Hledání větší energetické účinnosti je součástí obecnějších cílů ochrany životního prostředí a bezpečnosti dodávek. Očekávané směrnice o energetické účinnosti v Evropské unii definují tyto cíle: „Unie čelí nebývalým výzvám vyplývajícím z její zvýšené závislosti na dovozu energie a omezených energetických zdrojů, jakož i nutnosti bojovat proti změně klimatu a překonat hospodářskou krizi . Energetická účinnost je cenným nástrojem při řešení těchto výzev. Zvyšuje bezpečnost dodávek do Unie tím, že snižuje spotřebu primární energie a omezuje dovoz energie. Pomáhá snižovat emise skleníkových plynů nákladově efektivním způsobem a tím zmírňovat změnu klimatu. "
Energetická účinnost se měří ve formě poměru, který lze vyjádřit jako:
Abychom zohlednili účel dopravy, osob nebo nákladu, statistici uvádějí energetickou účinnost s užitečným zatížením a vzdáleností v kWh / 100 osobokilometrů (nebo osobokilometrů) nebo v kWh / 100 tunokilometrů .
Je také možné použít kilogramy ropného ekvivalentu s následující ekvivalencí: 1 kg (ep) = 11 628 kWh
Celkový energetický výnos svalové kontrakce je přibližně 24%.
Kolo je energeticky nejúčinnější dopravní prostředek. Je až pětkrát účinnější než chůze.
Spotřeba energie chodce nebo cyklisty závisí na hmotnosti osoby. Osoba s hmotností 68 kg, která jezdí na kole rychlostí 16 km / h, spotřebuje 3,2 kWh / 100 km . Stejná 68 kg osoba, která kráčí rychlostí 4 km / h, spotřebuje 6,1 kWh / 100 km.
kWh | |
---|---|
Chůze ( 4 km / h ) | 6.1 |
Jízda na kole ( 16 km / h ) | 3.2 |
Pozn .: v této tabulce je zohledněna pouze svalová energie; u kola není zahrnuta zabudovaná energie (vynaložená na výrobu, přepravu a prodej jízdního kola).
Spotřeba energie automobilů závisí na několika faktorech: motor, aerodynamika , pneumatiky , atd Aerodynamický odpor se zvyšuje s druhou mocninou rychlosti a pneumatiky jsou na počátku významného odporu vůči pohybu vpřed kvůli hysterezi deformace při každé otáčce kola.
Termální vůzSpotřeba oznámená výrobci dosud neodrážela realitu spotřeby za skutečných podmínek použití. Skupina PSA , Evropská asociace pro dopravu a životní prostředí , Francouzská asociace pro ochranu životního prostředí France Nature Environnement a Bureau Veritas se dohodly na protokolu měření, který je mnohem blíže realitě, protože koreluje s výsledky poskytnutými německou stránkou Spritmonitor na ± 0,2 litru na sto kilometrů.
V Německu oznamuje skupina Allianz pro Schiene ( . All Alliance for Rail ) v německém kontextu následující čísla:
ekvivalent benzínu | kWh | |
---|---|---|
Auto | 6.1 | 61 |
V praxi je účinnost při nízkém zatížení velmi nízká. S přihlédnutím ke ztrátám spojeným s přenosem a skutečnosti, že často pracujeme na výkonu řádově 10 až 20% maximálního výkonu, dobách vypnutí, dodávce příslušenství a dobách Při zahřívání, průměrná účinnost kola je mezi 14 a 26% (viz obrázek níže). Existuje tedy značný prostor pro zlepšení.
Ke zlepšení celkového výkonu motorových vozidel je možné několik řešení:
Tepelné vozidlo má v průměru špatný výkon, vysvětleno opačným grafem od amerického ministerstva energetiky . Podle projektu The Shift Project činí 17% .
K této spotřebě je třeba připočítat spotřebu klimatizace, která rostla od roku 2000, a to až do bodu možného „kompenzování veškerého úsilí vynaloženého na snížení jednotkové spotřeby vozidel“ . Přebytečná spotřeba by tedy byla 0,6 až 1,8 l / 100 km v závislosti na typu cyklu, u benzínového motoru by požadovaná teplota 20 ° C a venkovní teplota 30 ° C (0,9 až 2,5 l / 100 km pro naftu).
Elektrické autoWeb Spritmonitor a německý ADAC nabízejí žebříček nejekonomičtějších elektromobilů na základě skutečné nebo naměřené spotřeby. Spotřeba vozidla není všechno, protože je třeba počítat se ztrátami během nabíjení: „u benzínového motoru by to při tankování znamenalo vylití několika litrů“ . Tato ztráta během nabíjení by se pohybovala od 9,9 do 24,9%.
Následující tabulka porovnává oficiální hodnocení spotřeby paliva u všech elektrických vozidel hodnocené Agenturou pro ochranu životního prostředí (EPA) v listopadu 2016 s energeticky nejúčinnějšími plug-in hybridními vozidly na dlouhé vzdálenosti ( Chevrolet Volt druhé generace), benzín-elektrické hybridy (Toyota Prius Eco, čtvrtá generace) a 2016 nových vozidel střední třídy EPA se spotřebou paliva 9,4 l / 100 km .
Vozidlo | Model (rok) | Kombinovaný cyklus | Město | Dálnice |
---|---|---|---|---|
Hyundai Ioniq Electric | 2017 | 15.7 | 14.0 | 17.5 |
BMW i3 (60 Ah) | 2014/2015/2016 | 17.2 | 15.6 | 19.3 |
Scion iQ EV | 2013 | 17.7 | 15.5 | 20.4 |
Chevrolet Bolt EV | 2017 | 17.7 | 16.7 | 19.0 |
Chevrolet Spark EV | 2014/2015/2016 | 18.0 | 16.7 | 19.6 |
BMW i3 (94 A, h) | 2017 | 18.1 | 16.6 | 20.2 |
Honda Fit EV | 2013/2014 | 18.1 | 16.2 | 20.4 |
Fiat 500e | 2013/2014/2015 | 18.4 | 17.5 | 19.8 |
Volkswagen e-Golf | 2015/2016 | 18.4 | 17.0 | 20.4 |
Nissan Leaf (24 kWh ) | 2013/2014/2015/2016 | 18.7 | 17.0 | 21.0 |
Mitsubishi | 2012/2013/2014/2016 | 19.1 | 17.0 | 22.0 |
Nissan Leaf (30 kWh ) | 2016 | 19.1 | 17.2 | 21.0 |
Fiat 500e | 2016 | 19.1 | 17.7 | 21.0 |
Chytrý elektrický pohon | 2013/2014/2015/2016 | 20.0 | 17.5 | 23.0 |
Kia Soul EV | 2015/2016 | 20.4 | 18.0 | 23.0 |
Ford Focus Electric | 2012/2013/2014/2015/2016 | 20.4 | 19.0 | 22.0 |
Tesla Model S AWD-70D | 2015/2016 | 21.0 | 21.0 | 21.0 |
Tesla Model S AWD-85D | 2015/2016 | 21.0 | 22.0 | 20.2 |
Tesla Model S AWD-90D | 2015/2016 | 21.0 | 22.0 | 20.2 |
Tesla Model S (60 kWh ) | 2014/2015/2016 | 22.0 | 23.0 | 22.0 |
Tesla Model S AWD-P85D | 2015/2016 | 23.0 | 24.0 | 22.0 |
Tesla Model S AWD-P90D | 2015/2016 | 23.0 | 24.0 | 22.0 |
Tesla Model X AWD-90D | 2016 | 23.0 | 24.0 | 23.0 |
Tesla Model X AWD-P90D | 2016 | 24.0 | 24.0 | 24.0 |
Tesla Model S (85 kWh ) | 2012/2013/2014/2015 | 24.0 | 24.0 | 24.0 |
Elektrický pohon Mercedes-Benz třídy B | 2014/2015/2016 | 25.0 | 25.0 | 26.0 |
Toyota RAV4 EV | 2012/2013/2014 | 28.0 | 27.0 | 29.0 |
BYD e6 | 2012/2013/2014/2015/2016 | 34.0 | 35.0 | 33.0 |
Spotřeba minimum z elektrického vozu , podle Spojených států ministerstvem energetiky , je 16,8 kWh / 100 km v případě i3 BMW . Ve studii Technické univerzity v Drážďanech se průměrná spotřeba elektrických vozidel odhaduje na 15 kWh / 100 km . A konečně, Světová jaderná asociace odhaduje, že spotřeba elektrických vozidel se pohybuje od 13 do 20 , průměrná hodnota je kolem 15 kWh / 100 km bez vytápění nebo klimatizace. Spotřeba Renault Zoe se odhaduje na jedno auto na 14,8-15,7 kWh / 100 km. Podle Floriana Koblocha a kol. , tato hodnota je aktuálně 19 kWh / 100 km . Enedis naznačuje, že použité hodnoty se v závislosti na typu vozidla pohybují od 16 do 23 kWh / 100 km. U projektu The Shift Project je průměrná hodnota 16 kWh / 100 km .
Odhadované údaje o elektrických vozidlech umožňují dokončit tabulku konečné spotřebované energie následovně na základě obsazenosti 1,58 osob:
kWh | kgep | |
---|---|---|
Elektrické auto (vysoká hypotéza) | 16.0 | 1,38 |
Elektrické auto (nízká hypotéza) | 8.6 | 0,74 |
Použití ekomparátoru umožňuje dokončit tabulku v konečné spotřebované energii takto:
- | kWh | kgep |
---|---|---|
Trenér | 20.9 | 1.8 |
Autobus | 47.7 | 4.1 |
Účinnost autokaru a těžkého nákladního vozidla je podle The Shift Project 35% .
MotorkaPoužití ekomparátoru umožňuje dokončit tabulku v konečné spotřebované energii takto:
- | kWh | kgep |
---|---|---|
Motorka | 51.2 | 4.4 |
V Německu oznamuje skupina Allianz pro Schiene ( . All Alliance for Rail ) v německém kontextu následující čísla:
ekvivalent benzínu | kWh | |
---|---|---|
Těžké váhy | 3.9 | 38,9 |
Letecká doprava, na které závisí část moderního cestovního ruchu, má špatnou energetickou bilanci.
Použití ekomparátoru umožňuje dokončit tabulku v konečné spotřebované energii takto:
- | kWh | kgep |
---|---|---|
Letadlo | 52.3 | 4.5 |
Podle zprávy Mezinárodní energetické agentury z roku 2019, zatímco železnice představuje 8% celosvětové osobní dopravy, pokud jde o počet osobokilometrů a 7% nákladní dopravy, odpovídá odpovídající spotřeba energie pouze 2% celkové energetické poptávky z odvětví dopravy.
V Německu se Allianz profesionál SCHIENE skupinu ( „Aliance pro železnici“ ) oznamuje, v německém kontextu, následující údaje:
litr ekvivalentu benzínu | kWh | |
---|---|---|
Vlak | 1.1 | 11 |
litr ekvivalentu benzínu | kWh | |
---|---|---|
Vlak | 0,83 | 8.3 |
Ekoparparátor ADEME lze použít k vyplnění následující přehledné tabulky:
- | kWh | kgep |
---|---|---|
TER | 13.4 | 1.2 |
Vlak | 7.9 | 0,68 |
TGV | 3.1 | 0,27 |
Tramvaj | 7.0 | 0,6 |
Valivý odpor na železnici je mnohem nižší než u pneumatik kontaktu s vozovkou. Rozdíl je řádově 1 až 7, tj. Koeficienty odporu 0,2% pro vlak a 1,5% pro auto při 110 km / h . Kromě toho, pokud je spojení mezi vozy opatrné, je první vůz zdrojem vyššího aerodynamického odporu než u následujících vozů, což má pozitivní vliv na průměrný odpor na cestujícího; nízká spotřeba ještě rychlého TGV je toho důkazem.
Ekomparátor Agentury pro životní prostředí a správu energie umožňuje na základě statistik o využívání druhů dopravy srovnávat konečnou energii spotřebovanou různými druhy dopravy. Tento ekologický komparátor nebere v úvahu elektromobily. Tento počítačový nástroj ukazuje ekologický zájem veřejné dopravy z hlediska spotřeby energie.
Tento ekologický komparátor nebere v úvahu ztělesněnou energii vozidel. Pozn .: výše uvedené výsledky jsou počítány na základě francouzských statistik. Předpoklady ADEME zohledňují míru obsazenosti 1,4 osob na auto. Ve výchozím nastavení je vzdálenost zvolená k provedení srovnání 100 km , s výjimkou cestování letadlem (1 000 km ), transilien, metrem, tramvají a autobusem a na kole (10 km ). U určitých druhů dopravy, jako je TER a osobní automobily, by průměrná spotřeba energie byla vyšší na kratší cesty. Naopak průměrná spotřeba energie pro motocykly je podle komparátoru vyšší na dlouhé cesty.
Použití ekomparátoru umožňuje dokončit tabulku v konečné spotřebované energii takto:
- | kWh | kep |
---|---|---|
Auto | 62.8 | 5.4 |
Letadlo (let na střední vzdálenost) | 51.8 | 4.45 |
Motorka | 50.7 | 4,36 |
Autobus | 47.7 | 4.1 |
Trenér | 21.3 | 1,83 |
Transilien | 14.0 | 1.2 |
TER | 13.4 | 1.15 |
Hlavní vlak | 7.9 | 0,68 |
Metro | 8.1 | 0,7 |
Tramvaj | 7.0 | 0,6 |
TGV | 3.1 | 0,27 |
Pokud porovnáme různé možnosti autonomního cestování z hlediska přímé spotřeby energie, mohou elektrické alternativy, automobil a skútr, představovat rovnováhu 5 až 12krát lepší než jejich protějšky na benzín nebo naftu. Elektrické kolo naproti tomu spotřebuje 40 až 60krát méně energie než jednotlivé tepelné druhy dopravy.
- | kWh | kep |
---|---|---|
Nedávné termální auto | 60 | 5.2 |
Elektrické auto | 10-16 | 0,9-1,4 |
Termální skútr | 47 | 4.0 |
Elektrický skútr | 4-8 | 0,3-0,7 |
Elektrické kolo | 1 | 0,1 |
Eko-mobility prostřednictvím rozvoje kombinované dopravy . To vyžaduje zajištění přepravy cestujících na energeticky účinnější dopravní prostředky, jako jsou vlaky nebo tramvaje.
ADEME , GrDF a Greenpeace scénáře spoléhají na převod z této silnice na železnici.
Letadlo svou vysokou rychlostí umožňuje překonávat dlouhé vzdálenosti. Jeho energetická účinnost však zůstává průměrná: spotřebovává hodně energie.
Energetická účinnost dopravy závisí do značné míry na míře obsazenosti (cestující) nebo míře naplnění ( náklad ) vozidel. Jsou tedy pozorovány velmi silné rozdíly, pokud jde o energetickou účinnost železniční dopravy, v závislosti na zemi, zejména kvůli rozdílům v obsazenosti nebo rychlosti plnění vlaků. Tato logika také vedla k podpoře spolujízdy .
Mluvíme o odrazovém efektu, když zlepšení účinnosti technologie (vyšší rychlost, nižší spotřeba energie atd. ) Vede ke zvýšení poptávky.
Efekt rychlostiRozvoj rychlejších druhů dopravy ( automobil , dálnice a rychlostní silnice , TGV , vysokorychlostní lodě , letadla ) může vést ke zvýšení spotřeby energie pro dopravu prodloužením ujetých vzdáleností.
V oblasti železniční dopravy umožňuje TGV rychlejší pohyb. Uživatelé proto mohou v daném čase jít dále, ať už na cestu z domova do práce nebo na cestu. Tento efekt umožňuje přejít z neefektivního způsobu dopravy (automobilu) na jiný, který je méně účinný, ale vyvolaný zvýšený pohyb může snížit výnosy, které umožňuje vyšší energetická účinnost vlaku ve srovnání s automobilem. Podobně existence leteckých společností nabízejících dostupné cestování zvýšila počet dálkových cest. Pokud by se tyto vzdálené výlety měly uskutečňovat pouze pěšky, na koni nebo na lodi (jako v době Marca Pola), bylo by je zjevně mnohem méně.
V roce 2015 však byl ve Francii zaznamenán pokles poptávky po dlouhých cestách.
Vylepšená energetická účinnostZlepšení energetické účinnosti dopravy snížením jejích nákladů by mohlo vést ke zvýšení poptávky po dopravě. Tento účinek byl pozorován v oblasti nákladní dopravy v Číně.