Svetové podnebie podlieha zmenám. Vyskytujú sa časté zmeny počasia, teploty, ktoré dosahujú dlhodobé rekordy, tropické búrky, tornáda. Hladina morí sa každoročne zvyšuje v dôsledku topenia sa ľadovcov. Ak sa nespravia potrebné opatrenia, na konci storočia budú hladiny morí vyššie o jeden až dva metre. To spôsobí, že bude zaplavené pomerne rozsiahle pobrežné územie a pod hladinou mora zmiznú niektoré ostrovné štáty. Odborníci zaoberajúci sa touto problematikou pripisujú tieto zmeny produkcii skleníkových plynov. Z hľadiska ľudskej činnosti hlavným producentom týchto plynov je priemysel a doprava.
Doprava produkuje skleníkové plyny najmä vo výfukových plynoch. Je známe, že ak vozidlo spotrebuje 1 liter paliva, do ovzdušia sa dostane 2,5 kg kysličníka CO2. Tento plyn ekológovia považujú za najdôležitejší z hľadiska vytvárania skleníkového efektu. Výfukové plyny však nie sú tvorené len kysličníkom uhličitým, ale obsahujú aj oxidy dusíka NOx, neúplne spálený uhlík, CO, nespálené uhľovodíky HC, sadze, formaldehydy, síru. Aj tieto látky majú vplyv na vznik skleníkového efektu a zároveň nepriaznivo vplývajú na ľudský organizmus.
Fosílne palivá (uhlie, ropa), ktoré sa používajú v tepelných elektrárňach a v spaľovacích motoroch obsahujú vždy určité množstvo síry. Ich spaľovaním sa síra uvoľňuje do atmosféry vo forme kysličníka siričitého, SO2, ktorého koncentrácia je jedným z ukazovateľov znečisteného ovzdušia. Celodenný priemer koncentrácie by nemal prekročiť 0,1 mg.m-3. Tento plyn dráždi oči, dýchacie cesty, vstrebáva sa do krvi. Dráždi hrtan, a vyvoláva kašeľ. S vlhkosťou umožňuje vznik kyseliny siričitej. Pri vdychovaní môže vyvolať bolesť a tlak na prsiach, vznik zápalu priedušiek. Dlhodobým pôsobením môžu vyvolať chronický zápaly horných a dolných dýchacích ciest až alergiu. Oxid siričitý SO2 v ovzduší pôsobí aj na vegetáciu. Zhoršuje fotosyntézu rastlín a zvyšuje kyslosť dažďovej vody.
Významnou zložkou výfukových plynov sú oxidy dusíka NOx. Pod týmto označením sa schováva oxid dusný N2O, oxid dusnatý NO, oxid dusičitýNO2. Napriek tomu, že dusík je považovaný za inertný plyn, pri spaľovaní fosílnych palív v motoroch s vnútorným spaľovaním pri vysokom tlaku a teplote (okolo 1 350 °C) a prebytku kyslíka, dochádza k jeho oxidácii. Podľa článku Melicherčíková, D. at all Chemický priemysel a životné prostredie, motor osobného automobilu pri rýchlosti jazdy 50 km.h-1 vyprodukuje 0,6 g NO na každý kilometer prejdenej dráhy, pri rýchlosti 80 km.h-1 je to už 1,4 g a pri rýchlosti 120 km.h-1 až 3,9 g oxidu dusnatého NO. Oxid dusnatý, NO, spolu s ostatnými oxidmi dusíka, za pôsobenia slnečného žiarenia, reaguje s ozónom, a tak sa podieľajú na znižovaní koncentrácie stratosferického ozónu.
Oxid dusný, N2O, má, spolu s CO2, CH4, O3, významný podiel na vzniku skleníkového efektu. Oxid dusný, N2O produkujú motory spaľujúce benzín v režime nízkych otáčok a po studenom štarte. Oxid dusný NO, podobne ako oxid uhoľnatý CO má vyššiu schopnosť viazať sa s hemoglobínom ako kyslík, čo je podstatou ich vysokej toxicity.
Oxid dusičitý NO2 pôsobí na imunitný systém a spôsobuje zvýšenú citlivosť pľúc na alergény.
Dlhodobé pôsobenie vyšších koncentrácií oxidov dusíka znižuje odolnosť organizmu voči infekciám a spolu s oxidom siričitým SO2 prispievajú k vzniku chronických zápalov dýchacích ciest.
Oxid uhoľnatý CO vzniká pri spaľovaní fosílnych palív. Je to bezfarebný plyn. Viaže sa na hemoglobín 130-krát aktívnejšie ako kyslík, pričom vzniknutá väzba je stabilnejšia ako vytvorí hemoglobín s kyslíkom. Už pri koncentrácii 0,1 % CO vo vdychovanom vzduchu, je blokované 50 % hemoglobínu.
Je možné znížiť produkciu výfukových plynov z motorových vozidiel? Odpoveď je jednoznačne áno. Tento cieľ možno dosiahnuť technickými opatrenia v podobe využívania moderných motorov, ale široký priestor je aj v oblasti znižovania spotreby pohonných hmôt pomocou techniky jazdy vodiča a voľbou trasy. Správne poznanie súvislostí, môže umožniť výraznú úsporu pohonných hmôt.
Vodiči nie vždy dokážu správne využiť možnosti svojho vozidla, pričom voľba vhodného rýchlostného stupňa môže znamenať výraznú zmenu spotreby paliva. Pre porovnanie sme zvolili vozidlo Toyota Yaris, ktorého okamžitá hmotnosť bola 920 kg. Motor vozidla mal zdvihový objem 998 cm3 s výkonom 48 kW. Merania boli uskutočnené na valcovej výkonovej skúšobni MAHA 2000 LPS, ktorá umožňuje nastaviť odpor jazdy, a tak simulovať jazdu ustálenou rýchlosťou. Pre každú rýchlosť jazdy bol nastavený vždy rovnaký jazdný odpor. Vďaka tomu sú spotreby pre konkrétne rýchlosti jazdy porovnateľné. Obr. 2 zobrazuje výsledky merania. Napríklad pre rýchlosť jazdy
Obr. 2. Toyota Yaris spotreba v závislosti od rýchlosti jazdy a zaradeného prevodového stupňa
60 km/h môže vodič využiť II., III. IV. alebo V. rýchlostný stupeň. Spotreba automobilu na dráhe 100 km by sa v závislosti od zaradeného rýchlostného stupňa menila od 6,2 po 3,7 litra paliva. To znamená zníženie spotreby o 40 %. Ak by sme predpokladali rovnaké zloženie výfukových plynov, rovnakým pomerom by bola znížená aj ich produkcia.
- Počas pohybu vozidla musí jeho motor prekonávať rôzne jazdné odpory. Sem patrí odpor vzduchu, valenia, stúpania a zotrvačnosti.
- Možnosti ako ovplyvniť veľkosť odporu vzduchu je možné pomerne ľahko preukázať pomocou vzorca na stanovenie jeho veľkosti, kde:
cx je súčiniteľ zohľadňujúci tvaru vozidla,
S je veľkosť čelnej plochy vozidla v m2,
V je rýchlosť vozidla v km/h.
Ak všetky ostatné parametre ostanú nezmenené, pri zvýšení rýchlosti jazdy zo 60 km/h na 100 km/h, odpor vzduchu narastie 2,78 krát. Na obrázku 2., pri zaradenom V. rýchlostnom stupni, je tento nárast len o 1,9 litra na 100 km, čo predstavuje nárast o 51,35 %. Zdanlivý rozpor tvrdení možno vysvetliť tým, že na vozidlo pôsobí, okrem odporu vzduchu, aj odpor valenia, ktorý v dôsledku zmeny rýchlosti narastie len o 26 %. Výkon motora sa prenáša cez prevodovú sústavu, ktorej účinnosť môžeme považovať za nemennú. Výsledky sú zisťované pri reálnom meraní a motor vozidla mení svoju účinnosť v závislosti od otáčok a zaťaženia motora.
Pri pohľade na vzorec, zmena veľkosti odporu vzduchu je priamo úmerná zmene veľkosti čelnej plochy, ako aj od zmeny veľkosti súčiniteľa cx. Aj malé zmeny tvaru vozidla vyvolávajú zmenu v spotrebe automobilu, vid. obr. 3.
Obr. 3 Vplyv zmeny tvaru karosérie na zmenu súčiniteľa odporu vzduchu cx
zdroj: Wong, J. Y.: Theory of Ground Vehicles. Canada, Ottawa: Carleton University, 1991. ISBN 0-471-52496-4
Vždy, keď sa vozidlo pohybuje, musí jeho motor prekonávať nielen odpor vzduchu, ale aj odpor valenia. Ten priamo súvisí so stavom pneumatík, ktoré sú na vozidle namontované. Odpor valenia sa mení s tlakom ich hustenia. Zmenu odporu valenia v %, v závislosti od tlaku hustenia poskytuje tabuľka 1.
Tabuľka 1
Prieskumy uvádzajú, že absolútna väčšina vodičov jazdí na nesprávne nahustených pneumatikách, pričom ani nevedia aký je správny tlak hustenia a ani to, kde by mohli tento údaj zistiť. 100 % znamená stav pri správnom tlaku hustenia. Táto informácia nadobudne význam v spojení so spotrebou. O 15 % nižší tlak hustenia pri jazdnej súprave hmotnosti 40 t pri 45 % účinnosti využitia energie (50% motor, 90 % prevody) znamená nárast spotreby o 1,03 litra/100 km. Pri prejazde 8 tisíc kilometrov mesačne to znamená vyššiu spotrebu o 82,32 litrov a s tým spojenú zvýšenú produkciu emisií. Podhustenie pneumatík o 15 % nie je možné zistiť len pohľadom. Vodič musí použiť merací prístroj.
Rovnako významný vplyv na spotrebu paliva má konštrukcia pneumatiky. Diagonálna pneumatika dosahuje súčiniteľ odporu valenia f = 0,009, radiálna pneumatika pre rovnaký druh vozidla má tento súčiniteľ na hodnote 0,006 a špičkové pneumatiky dosahujú hodnotu f = 0,0045. Ako dokáže tento parameter ovplyvniť spotrebu pohonných hmôt ukazuje tabuľka 2. Prepočet bol spravený pre jazdnú súpravu hmotnosti 40 tom pri 45 % využití energie obsiahnutej v palive. Dráha 200 tisíc kilometrov zohľadňuje priemernú životnosť pneumatík nákladných vozidiel pri jazde po kvalitných cestách so spevneným povrchom.
Tabuľka 2
Výrazný podiel na celkovej spotrebe pohonných hmôt má aj sklonitosť cesty po ktorej sa vozidlo pohybuje. Pre stanovenie vplyvu sme použili jazdnú súpravu hmotnosti 40 ton s 36 % účinnosťou využitia energie obsiahnutej v palive. Výpočet zohľadňuje len prírastok potenciálnej energie vozidla. Prepočet je spravený na dráhu prejdeného jedného kilometra!
Obr. 4 Zmena spotreby paliva na prekonanie dráhy 1 kilometer v závislosti od sklonu vozovky
Základným predpokladom, aby bolo možné povedať, že vodič jazdí defenzívne je jazda ustálenou rýchlosťou, bez náhlych a zbytočných zmien rýchlosti jazdy. Okrem vplyvu na bezpečnosť jazdy, tento spôsob jazdy výrazne znižuje spotrebu pohonných hmôt. Pri brzdení vozidla sa totiž jeho kinetická energia premení v brzdách na teplo. Pre porovnanie sme využili opäť jazdnú súpravu hmotnosti 40 ton, pri 36 % účinnosti využitia energie obsiahnutej v palive. Tabuľka 3 poskytuje informáciu aké množstvo paliva sa týmto spôsobom zmarí.
Tabuľka 3
| Množstvo zmareného paliva v litroch, pri zastavení 40 tonovej jazdnej súpravy z rýchlosti | ||||||
| Zastaví z rýchlosti [km/h] |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
| Zmarené množstvo paliva [litre] |
0,19 |
0,30 |
0,44 |
0,60 |
0,78 |
0,98 |
Množstvo spotrebovaného paliva a s tým spojenú produkciu skleníkových plynov a škodlivých emisií je možné ovplyvniť nielen je modernizáciou vozidlového parku, ale významný podiel na tejto snahe má aj technický stav vozidla, voľba vhodnej trasy prepravy a schopnosť vodiča využiť vlastnosti vozidla a jeho technické parametre.
autor: Vladimír Rievaj, Zuzana Majerová
Literatúra
-
ČERNICKÝ, Ľ.- KALAŠOVÁ, A.: Decreasing of road traffic accidents rate withe the assistance of intelligent vehicle [Znižovanie dopravnej nehodovosti za pomoci inteligentného vozidla] / In: Doprava a spoje [elektronický zdroj] : internetový časopis. – ISSN 1336-7676. – 2012. – Č. 2 (2012), online, s. 68-75. – Popis urobený 21.12.2012. – Spôsob prístupu: http://fpedas.uniza.sk/dopravaaspoje/2012/2/cernicky.pdf
-
Hockicko,P., Ondruš,J.: Analysis of vehicle stopping distances [Analýza brzdných dráh automobilov] /.In: New trends in physics = Nové trendy ve fyzice : NTF 2012 : proceedings of the conference, October 11-12, 2012, Brno, Czech Republic. – Brno: University of Technology, 2012. – ISBN 978-80-214-4594-9. – S. 214-217.
Centrum excelentnosti pre systémy a služby inteligentnej dopravy II., ITMS 26220120050 spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.
Podporujeme výskumné aktivity na Slovensku/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ
VYTLAČIŤ