FoodPro Preloader

Fueling Vår Transport Future


Redaktørens merknad: Vi legger inn denne funksjonen fra vårt emne i september 2006 i lys av Obama-administrasjonens fornyede fokus på hvordan man driver landet uten å overbelaste atmosfæren med klimagasser. Hvis vi er ærlige, vil de fleste av oss i verdens rikere land innrømme at vi liker våre transportsystemer. De til

Redaktørens merknad: Vi legger inn denne funksjonen fra vårt emne i september 2006 i lys av Obama-administrasjonens fornyede fokus på hvordan man driver landet uten å overbelaste atmosfæren med klimagasser.

Hvis vi er ærlige, vil de fleste av oss i verdens rikere land innrømme at vi liker våre transportsystemer. De tillater oss å reise når vi vil, vanligvis fra dør til dør, alene eller med familie og venner, og med bagasjen vår. Det mest usynlige fraktdistributionsnettverket leverer våre varer og støtter vår livsstil. Så hvorfor bekymre deg for fremtiden, og spesielt om hvordan energien som driver transporten, kan påvirke vårt miljø?

Årsaken er størrelsen på disse systemene og deres tilsynelatende ubønnelige vekst. De bruker petroleumsbaserte drivstoff (bensin og diesel) på en ufattelig skala. Kullet i disse drivstoffene oksideres til drivhusgasskarbondioksidet under forbrenning, og deres massive bruk betyr at mengden karbondioksid som kommer inn i atmosfæren, er likevel enorm. Transport står for 25 prosent av verdensomspennende klimagassutslipp. Når landene i utviklingsland raskt motoriserer, vil den økende globale etterspørselen etter drivstoff utgjøre en av de største utfordringene for å kontrollere konsentrasjonen av klimagasser i atmosfæren. Den amerikanske lette bilparken (biler, lastebiler, SUVer, varebiler og små lastebiler) bruker for tiden 150 milliarder liter (550 milliarder liter) bensin om året, eller 1, 3 liter bensin per person om dagen. Hvis andre nasjoner brente bensin i samme hastighet, ville verdensforbruket stige med en faktor på nesten 10.

Når vi ser fremover, hvilke muligheter har vi for å gjøre transporten mye mer bærekraftig til en akseptabel pris?

Våre alternativer
Flere alternativer kan gjøre en betydelig forskjell. Vi kunne forbedre eller endre kjøretøyteknologi; vi kunne endre hvordan vi bruker våre kjøretøyer; vi kunne redusere størrelsen på våre kjøretøyer; vi kunne bruke forskjellige drivstoff. Vi vil mest sannsynlig måtte gjøre alle disse for å redusere energiforbruket og klimagassutslippene drastisk.

Ved å undersøke disse alternativene må vi huske på flere aspekter av det eksisterende transportsystemet. Først er det godt egnet for sin primære kontekst, den utviklede verden. I løpet av flere tiår har det hatt tid til å utvikle seg slik at det balanserer økonomiske kostnader med brukernes behov og ønsker. For det andre bygger dette store optimerte systemet helt på en praktisk kilde til energi-petroleum. Og det har utviklet teknologier-intern forbrenningsmotorer på land- og jetmotorer (gasturbiner) for luft-som passer godt til kjøretøyets drift med dette energidrevne flytende drivstoffet. Til slutt varer disse kjøretøyene lenge. Således er rask forandring dobbelt vanskelig. Å begrense og deretter redusere de lokale og globale konsekvensene av transportenergi vil ta tiår.

Vi må også huske på at effektivitetsvurderinger kan være misvisende. hva teller er drivstoffet forbrukes i faktisk kjøring. Dagens bensingnisttenningsmotor er om lag 20 prosent effektiv i bykjøring og 35 prosent effektiv på sitt beste driftssted. Men mange korte turer med kald motor og overføring, forsterket av kaldt vær og aggressiv kjøring, forverrer brenselforbruket betydelig, og det går også mye tid med motoren tomgang og tap i overføringen. Disse virkelige kjørfenomenene reduserer motorens gjennomsnittlige effektivitet, slik at bare ca 10 prosent av den kjemiske energien som er lagret i drivstofftanken, faktisk driver hjulene. Amory Lovins, en sterk fortaler for mye lettere og mer effektive biler, har sagt det på denne måten: med en 10 prosent effektiv bil og med sjåføren, en passasjer og bagasje - en nyttelast på rundt 300 pounds, ca 10 prosent av bilens vekt - "bare 1 prosent av drivstoffets energi i kjøretøytanken flytter faktisk nyttelasten."

Vi må i regnskapet ta med hva som kreves for å produsere og distribuere drivstoffet, å kjøre kjøretøyet gjennom sin levetid på 240.000 kilometer og til å produsere, vedlikeholde og avhende kjøretøyet. Disse tre faser av kjøretøyoperasjon kalles ofte well-to-tank (denne fasen står for om lag 15 prosent av den totale levetids energiforbruket og klimagassutslipp), tank til hjul (75 prosent) og vugge til grav (10 prosent). Overraskende nok er energien som kreves for å produsere drivstoff og kjøretøyet ikke ubetydelig. Denne totale livssyklusregnskapet blir spesielt viktig da vi vurderer drivstoff som ikke kommer fra petroleum og nye typer kjøretøyteknologier. Det er det som blir brukt og utgitt i denne totale forstand som betyr noe.

Forbedring av eksisterende lettdrevet kjøretøyteknologi kan gjøre mye. Ved å investere mer penger i å øke effektiviteten til motoren og overføringen, redusert vekt, bedre dekk og redusere dra, kan vi redusere drivstofforbruket med om lag en tredjedel i løpet av de neste 20 årene, en årlig 1-2 prosent forbedring på gjennomsnitt. (Denne reduksjonen vil koste mellom $ 500 og $ 1000 per kjøretøy, med sannsynlige fremtidige drivstoffpriser, vil dette beløpet ikke øke levetiden for eierskap.) Disse typene forbedringer har skjedd jevnt de siste 25 årene, men vi har kjøpt større tyngre, raskere biler og lette lastebiler og har dermed omsatt de fordelene vi kunne ha realisert for disse andre attributter. Selv om det er tydeligst i USA, har dette skiftet til større, kraftigere kjøretøy også skjedd andre steder. Vi må finne måter å motivere kjøpere til å bruke potensialet for å redusere drivstofforbruk og klimagassutslipp for å faktisk spare drivstoff og inneholde utslipp.

På kort sikt, hvis kjøretøyets vekt og størrelse kan reduseres, og hvis både kjøpere og produsenter kan trekke av den stadig økende hestekrefter / ytelsesbanen, kan vi i den utviklede verden kanskje redusere oljepåfallsraten, nivåere den i 15 til 20 år på rundt 20 prosent over dagens etterspørsel, og begynner på en sakte nedadgående bane. Denne projeksjonen virker kanskje ikke så aggressiv nok. Det er imidlertid både utfordrende å oppnå og svært forskjellig fra vår nåværende bane av jevn vekst i petroleumsforbruket på om lag 2 prosent i året.

På lengre sikt har vi flere alternativer. Vi kunne utvikle alternative drivstoff som ville forstyrre minst noe petroleum. Vi kunne slå til nye fremdriftssystemer som bruker hydrogen eller elektrisitet. Og vi kunne gå mye lenger i å designe og oppmuntre til aksept av mindre, lettere biler.

Alternativet for alternativ brensel kan være vanskelig å implementere med mindre alternativene er kompatible med eksisterende distribusjonssystem. Også våre nåværende drivstoff er væsker med høy energi tetthet: Brensel med lavere tetthet vil kreve større drivstofftanker eller gi mindre område enn dagens rundt 400 kilometer. Fra dette perspektivet er et alternativ som skiller seg ut, ukonvensjonelt petroleum (olje- eller tjæresand, tung olje, oljeskifer, kull). Behandling av disse kildene for å gi "olje" krever imidlertid store mengder andre former for energi, for eksempel naturgass og elektrisitet. Dermed gir de anvendte prosessene betydelige mengder klimagasser og har andre miljøpåvirkninger. Videre krever slike behandlinger store investeringer. Til tross for de bredere miljøkonsekvensene begynner imidlertid ikke-konvensjonelle petroleumskilder å bli utnyttet; De forventes å gi omtrent 10 prosent av transportbrenslene innen de neste 20 årene.

Biomassebaserte brensler som etanol og biodiesel, som ofte anses å gi mindre karbondioksid per energienhet, blir også produsert. I Brasil utgjør etanol laget av sukkerrør 40 prosent av drivstoffet. I USA omdannes omtrent 20 prosent av kornavlingen til etanol. Mye av dette er blandet med bensin på 10 prosent nivå i såkalte reformerte (renere brennende) gassoliner. Den nylige amerikanske nasjonale energipolitiske handlingen planlegger å doble etanolproduksjonen fra dagens 2 prosent transportbrensel innen 2012. Men gjødsel, vann og naturgass og elektrisitet som for tiden brukes i etanolproduksjon fra mais, må reduseres vesentlig. Produksjon av etanol fra cellulosebiomasse (rester og avfall fra planter som ikke vanligvis brukes som matkilde) lover å være mer effektive og redusere klimagassutslipp. Det er ikke en kommersielt levedyktig prosess, selv om det kan bli så. Biodiesel kan produseres fra ulike avlinger (rapsfrø, solsikkeolje, soyaolje) og avfallsfett. De små mengdene som nå blir laget, blir blandet med standard diesel.

Det er sannsynlig at bruken av biomassebaserte drivstoff vil vokse jevnt. Men gitt usikkerheten om miljøpåvirkningen av storskala omdanning av biomasseavlinger til drivstoff (på jordkvalitet, vannressurser og generelle klimagassutslipp), vil denne kilden bidra, men det er usannsynlig at dominere fremtidig drivstoffforsyning når som helst.

Bruk av naturgass i transport varierer over hele verden fra mindre enn 1 prosent til 10 til 15 prosent i enkelte land hvor skattepolitikken gjør det økonomisk. På 1990-tallet gjorde naturgass inn i amerikanske kommunale bussflåter for å oppnå lavere utslipp; diesler med effektiv eksosrensing viser nå et billigere alternativ.

Hva med ny fremdriftssystemteknologi? Sannsynlige innovasjoner vil inkludere betydelige forbedrede bensinmotorer (ved hjelp av en turbolader med direkte drivstoffinnsprøytning), mer effektive overføringer og lavemissionsdioder med katalysatorer og partikulære feller i eksos, og kanskje nye tilnærminger til hvordan drivstoffet forbrennes kanskje bli inkludert også. Hybrider, som kombinerer en liten bensinmotor og en batteridrevet elektrisk motor, er allerede på vei, og produksjonsvolumene vokser. Disse kjøretøyene bruker betydelig mindre bensin i urban kjøring, har lavere fordeler ved motorveiens hastigheter og koster noen få tusen dollar ekstra for å kjøpe.

Forskere utforsker mer radikale fremdriftssystemer og drivstoff, spesielt de som har potensial for karbonutslipp med lav livssyklus. Flere organisasjoner utvikler hydrogendrevne brenselcellebiler i hybridform med batteri og en elektrisk motor. Slike systemer kan øke kjøretøyets effektivitet med en faktor på to, men mye av den fordelen er kompensert av energiforbruket og utslippene som produseres i å produsere og distribuere hydrogen. Hvis hydrogenet kan produseres gjennom lavkarbonemitterende prosesser, og hvis et praktisk distribusjonssystem kan settes opp, har det potensial for lavt drivhusgassutslipp. Men det ville ta teknologiske gjennombrudd og mange tiår før hydrogenbasert transport kunne bli en realitet og ha omfattende innvirkning.

Hydrogen er selvfølgelig en energibærer fremfor en energikilde. Elektrisitet er en alternativ energibærer med løfte om å produsere energi uten å slippe ut karbondioksid, og ulike forskerteam ser på bruk i transport. Den store utfordringen kommer opp med et batteri som kan lagre nok energi til et rimelig kjøreområde, til en akseptabel pris. En teknisk barriere er den lange batteriladningen. De som brukte oss til å fylle en 20-liters tank på fire minutter, må kanskje vente i flere timer for å lade et batteri. En vei rundt spekteret av elektriske kjøretøy er plug-in hybrid, som har en liten motor ombord for å lade batteriet når det trengs. Energien som brukes kan dermed i stor grad være elektrisitet og bare en del motorbrensel. Vi vet ikke ennå om denne plug-in hybridteknologien vil vise seg å være bredt attraktiv i markedet.

Utover å vedta forbedrede fremdriftssystemer, kan en bytte til lettere materialer og forskjellige kjøretøystrukturer redusere vekten og forbedre drivstofforbruket uten nedsettelse. Selvfølgelig vil kombinere lettere materialer og mindre kjøretøystørrelse gi en enda større effekt. Kanskje måten vi bruker kjøretøy i fremtiden, vil avvike radikalt fra våre forventninger til "generelle formål" i dag. I fremtiden kan en bil spesielt utviklet for urban kjøring gi mening. Volkswagen har for eksempel en liten topersons konseptbilprototype som veier 290 kg og bruker en liter bensin per 100 kilometer (omtrent 240 miles per gallon-eksisterende gjennomsnittlige amerikanske lette kjøretøyer bruker 10 liter per 100 kilometer eller bare under 25 miles per gallon). Noen hevder at downsizing reduserer sikkerheten, men disse problemene kan minimeres.

Fremme forandring
Bedre teknologi vil utvilsomt øke drivstoffeffektiviteten. I den utviklede verden kan markeder selv vedta nok av disse forbedringene for å kompensere for de forventede økningen i antall kjøretøyer. Og bensinprisene vil nesten helt sikkert stige i løpet av det neste tiåret og utover, noe som fører til endringer i hvordan forbrukere kjøper og bruker kjøretøyene sine. Men markedskreftene alene er usannsynlig å dempe vår stadig økende appetitt for petroleum.

En samordnet pakke av finanspolitiske og regulatoriske retningslinjer må komme i gang for at drivstoffreduksjonsfordeler skal realiseres fra disse fremtidige forbedringene. Effektive retningslinjer vil inkludere en "feebate" ordningen, der kunder betaler ekstra gebyr for å kjøpe store drivstoff forbrukere, men få rabatt hvis de kjøper små, drivstoffeffektive modeller. Feebate kombinerer godt med strengere Corporate Average Fuel Economy (CAFE) standarder - med andre ord, med forskrifter som krever at bilprodusenter skal produsere produkter som bruker mindre drivstoff. Hvis du legger til høyere drivstoffskatt til pakken, vil det videre oppfordres folk til å kjøpe drivstoffeffektive modeller. Og skatteincitamenter kan anspore til raskere endringer i produksjonsanleggene for ny teknologi. Alle disse tiltakene kan være nødvendig for å holde oss i bevegelse fremover.

Anbefalt


Aviation Industry ser ut til å løse et karbonproblemManglende nøytroner kan føre et hemmelig liv som mørk materieKan vi holde flyene trygge uten å drepe så mange fugler?Hva lærer forskere ved å binde fugler?Records from Ancient China Reveal Link Between Epidemics and Climate ChangeMan-Made Genetiske Instruksjoner Yield Living Cells for første gang2017 Var det tredje hotteste året på rekord for USABybeboere Kjør avskoging i 21. århundre