Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

České vysoké učení technické v Praze Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky Zdeněk Votruba E-MOBILITA v kontextu.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "České vysoké učení technické v Praze Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky Zdeněk Votruba E-MOBILITA v kontextu."— Transkript prezentace:

1

2 České vysoké učení technické v Praze Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky Zdeněk Votruba E-MOBILITA v kontextu SC PÍSEK

3 (e) Mobilita je komplexní systém To není banální novinářský titulek, ani „vynález kola“ ale dominantní charakteristika oboru. Proč? 1. Relace, vazby, interakce – „provázanost“ - jsou podstatně významnější, než samy systémové prvky. Rozhodují o efektech. 2. Vyšším systémem (systémovou aliancí) je město / region.. / Země 3. Spolupracujícími, často těsně integrovanými systémy jsou sítě energetické, telekomunikační a informatické systémy, systémy rozvodu vody, svozu / recyklace odpadů,.. v další řadě i vše to, co zahrnujeme do správy a krizového řízení. 4. Spolehlivost a bezpečnost též více závisejí na relacích, než na vlastnostech prvků. 5. Komplexní systém nelze zvládnout hrubou silou, má svá specifika, např. „rozmazanou evidenci“ (L. Zadeh), nebo emergence 6. Funkce systému hodnotíme efektivitou (funkce / cena), bezpečností, spolehlivostí, robustností, citlivostí na změny okolí, udržitelností a dopady na prostředí. České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky

4 Vyšší systém: Smart City / Region (SC / R) Pro e - mobilitu jako systém je to velmi významné, protože charakteristiky vyššího systému (nadsystému) přímo vstupují do dvou složek (z sedmisložkové) definice identity systému (podle Vlčka) a další 3 složky implicitně ovlivňují. Pro i – mobilitu, a tedy i e – mobilitu (vzhledem k deklarované komplementární dualitě těchto pojmů) jsou klíčové realizace architektur a infrastruktur telematických systémů (ITS). Dále prezentované poznatky povedou pravděpodobně nejen ke změně paradigmat v rychle se rozvíjející oblasti ITS, ale dotknou se významně i spolupracujících subsystémů SC / R, protože lze očekávat vícedimenzionální integraci informačního prostředí SC / R. Proto se zde trochu zdržíme: České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky

5 Koncept „Smart City“Intuitivní vymezení- studenti: 1. “Aby se tam dobře žilo“…zdraví, bezpečí, čistota, kultura, estetický dojem, pohoda,; smysluplně žitý čas…, 2. Chytré komponenty – budovy; infrastruktura; správa; energetické sítě; doprava; lékařská péče; bezpečnost; zásobování, atd.  musí „do sebe zapadat“ (systém). 3. Práce / podnikání / zaměstnání 4. Významná je informatická vrstva (ICT  v dopravě - Telematika; v energetice; ve správě a řízení; při řešení krizí…) 5. Udržitelnost (časový horizont měst: století a více ) Navazují pokusy o přesnější vymezení - definice: České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky

6 Koncept „Smart City“Vymezení podle EU  1  : České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky

7 Koncept „Smart City“Vymezení podle IBM: České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky

8 Koncept „Smart City“Vymezení podle :  2  České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky Vyšší celek Č. Komponenta Příklady naplnění A: Organizační A.1 Politický závazekVize inteligentního města A.2 Organizace a odpovědnostÚtvar města a odpovědná osoba A.3 Strategie/Akční plánStrategický a Akční plán pro naplnění vize A.4 Spolupráce a dlouhodobí partneřiPracovní skupina (zápis z jednání) B: Komunitní B.1 Aktivuje a propojujeAplikace/web pro sběr nápadů a připomínek B.2 Vytváří komunity a dává prostor k seberozvoji Motivační a podpůrné programy pro občany B.3 Sdílí (ekonomika sdílení) Koncepty sdílení (bydlení, pracoviště, dopravních prostředků apod.) B.4 Kultivuje veřejný prostor Vizualizace územního plánu, kategorizace uličního prostoru C: Infrastrukturní C,1 Plošné pokrytíTechnologie a celoplošná regulace C.2 Víceúčelové řešení Jedna investice/technologie pro pokrytí více účelů, systémová synergie C.3 Integrované řešeníJedna centrální správa (např. datové centrum) C.4 Otevřené řešeníOtevřená data D: Výsledný D.1 Kvalita života: město digitální, otevřené a kooperativní Pestrost služeb a prostor pro podnikání D.2 Kvalita života: město zdravé a čistéEnvironmentální dopad na občana D.3 Kvalita života: město ekonomicky zajímavé Finanční dopad na občana D.4 Brand: se skvělou pověstíMediální obraz SC programů města

9 Telematika (ITS) Vymezení podle :  3  České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky Systémový obor, který se zabývá tvorbou a účinným využitím informačního prostředí (informatika / CS + Telekomunikace) pro realizaci homeostatických procesů nadsystému. (území - města, regionu) TELEKOMUNIKACE  telekomunikační sítě a protokoly  inteligentní telekomunikační prostředí  multifunkční telekomunikační sítě INFORMATIKA  softwarové inženýrství  databázové systémy a technologie  zpracování dat  optimalizace datových toků TELEMATIKA  distribuované databáze  redukce informací, znalostní společnost  telematické služby a protokoly  řízení sítě a telematických služeb  organizace, architektura, číselníky

10 Vyhodnocení České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky Rekapitulace definic SC / R ukazuje důležitý faktor: Telematická infrastruktura musí být propojena s informační strukturou SC/R tak, že je její organickou součástí.  Minimálním požadavkem je interoperabilita.  Podrobnější rozbor s vyhodnocením účinnosti procesů ukáže, že často je nutná i regularita rozhraní. Intuice napovídá, (hypotéza) že infrastruktura (dopravní) telematiky by se mohla stát „předobrazem“ informační struktury SC/R, protože je komplexní, heterogenní i technicky pokročilá. (To nelze v takovém rozsahu říci o informačních infrastrukturách ostatních komponent SC/R.) Jaké jsou tedy základní charakteristiky telematické infrastruktury?

11 Charakteristiky telematické infrastruktury - Záměr České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky Nesměšovat záměr (potenciál) s realitou Nesměšovat záměr (potenciál) s realitou!  Záměr koncepce telematiky  architektury  infrastruktury byl na přelomu 20 / 21 století pojat kompetentně, odpovědně a systémově,  V pozadí byly čerstvé zkušenosti s nástupem mobilních sítí i počítačových sítí,  V Evropě byly v jednotlivých zemích (ČR byla jednou z prvních) zpracovány rámcové telematické architektury, většinově vycházející z pokročilé francouzské architektury ACTIF či rámcové evropské architektury FRAME, ty byly dále rozpracovány i zobecněny,  Relativně funkční evropská normalizace (CEN TC 278) vytvořila nezbytný základ pro interoperabilitu a efektivitu. Leč - aplikace standardů je nepovinná

12 Charakteristiky telematické infrastruktury - Záměr České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky Data - detektory, aktory, lokální logika 1. vrstva Oblastní řízení dopravních procesů 2. vrstva Řízení velkých dopravních celků 3. vrstva Řízení dopravních procesů na národní úrovni 4.vrstva Evropská úroveň řízení 5. vrstva 4. komunikační vrstva 3. komunikační vrstva 2. komunikační vrstva 1. komunikační vrstva

13 Matice charakteristik telematické infrastruktury  3  - Záměr i realizace České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky Telematické prostředky Telematické řízení dopravních a přepravních procesů Telematické ekon. a pasportní systémy Ekonomika nákladu a cestujících Telematické řízení nákladu a cestujících Telematické prostředky nákladu a cestujících Ekonomika dopravních cest Telematické řízení provozu dopravních cest Telematické prostředky dopravních cest Ekonomika dopravců Telematické řízení mobilních prostředků Telematické prostředky mobilních prostředků Ekonomické řízení dopravního procesu Logistika, spedice, přeprava Technická podpora dopravní telematiky Výkon regionální dopravní politiky Výkon státní a evropské dopravní politiky Ekonomika dopravních terminálů Telematické řízení dopravních terminálů Telematické prostředky dopravních terminálů Uživatelé systému: všichni aktéři dopravního procesu (státní správa, dopravci, atd.) Doprava: silniční, železniční, vodní, letecká, multimodální

14 Charakteristiky telematické infrastruktury  3  – Záměr i realizace – příklad procesního modelu České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky

15 1. Monitoring dopravy 2.Distribuce dopravních informací 3.Navigace vozidel v nebezpečí Charakteristiky telematické infrastruktury  3  – Záměr i realizace– příklad 3 „balíčků“ služeb České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky

16 Charakteristiky telematické infrastruktury  3  – Záměr i realizace - synergie České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky Subsystem dopravního managementu

17 Realita Charakteristiky telematické infrastruktury - Realita České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky  V reálném byznysu se mnohdy dává přednost „proprietárním řešením“, jejichž rozhraní plní požadavky norem sporným způsobem a tedy i jejich další integrace je problematická. (Někdy to souvisí s minimalizací ceny při výběrových řízeních) - příklady  Správci existujících systémů odmítají z různých důvodů / záminek sdílení procesů, tedy synergická řešení – příklady  Na přelomu 20 / 21 století byl koncept „Connected vehicle“  5  “nahozen“ jen rámcově (v2v; v2i). Totéž platí pro pokročilé asistenční systémy, vozidla bez řidičů a vazbu e-mobility na „Smart Grids“.  I když jednotlivé architektury telematiky (na rozdíl od rámcové architektury) nejsou většinově hierarchické, ukazuje se zejména u služeb v reálném čase, nebo všude tam, kde existují lokální úložiště dat, která mají nelokální použití, že zavedené architektury nejsou vždy zcela vhodné.

18 Realita Charakteristiky telematické infrastruktury - Realita České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky Závěr: Využití (stávajících) telematických infrastruktur (nikoliv jednotlivých služeb) v rámci SC/R je problematické.

19 Alternativy České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky Předchozí závěr vyvolává přirozenou otázku: Co s tím? Jaké jsou jiné možnosti? 1. Nabízí se převzetí infrastruktur Smart Grids. Záhy zjistíme, že stupeň propracování je zde nízký, i zde se vhodné řešení hledá. Pokrok v informatice nabízí dvě (mírně související) alternativy: 2. Sémantický web, 3. Internet věcí (Internet of Things; IoT). Sémantický web je pokročilý přístup, má ale dosud mnoho konceptuálních neřešených problémů. Kromě dílčích aplikací je stále ve fázi základního výzkumu. Věnujme se proto možnostem využití IoT:

20 IoT  4  České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky 1. Rozhraní na stávající Internet je interoperabilní, ošetříme- li problematiku adresovatelnosti. Znamená to přechod od IPv4 (teoreticky 4.3* 10 9 adres - prakticky méně) na IPv6 s teoretickým adresovacím prostorem  3.4* Tato změna znamená (pouze) zásah do síťové vrstvy TCP/IP (datagramy).  aplikační vrstva (application layer)  transportní vrstva (transport layer)  síťová vrstva (internet layer)  vrstva síťového rozhraní (network interface ) Ostatní vrstvy jsou nedotčeny (  přenositelnost aplikace). 2. Prakticky univerzální propojitelnost  téměř libovolná architektura, včetně vyhrazených (téměř izolovaných) oblastí (dostupných přes jedinou adresu) 3. „Big Data“ vč. virtuálních úložišť

21 IoT  4  České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky 4. Distribuované zpracování 5. Téměř libovolné aplikace: energetika / doprava / správa / inteligentní budovy / SC/R / senzorické sítě / osobní bezpečnost / nedeterministické i virtuální sítě / předpovědi / učení / zábava… Otevřené problémy: 1. Bezpečnost (safety / security) 2. Spolehlivost / dostupnost 3. Emergence 4. Tvorba aplikací (Jak využít skoro neomezené schopnosti ? – složité systémy / aliance  6  / aplikace teorie her / agentní resp. holonické přístupy / umělé neuronové a neuronově - senzorické sítě… 5. „Chceme to ??“ autonomie, soukromí, „big brother“

22 Závěr – informatické prostředí SC / R 1. Hodnotíme–li dosavadní vývoj telematických infrastruktur ve vztahu k SC, docházíme i přes jejich pokročilost k závěru, že pro integraci dopravy jako jedné z komponent SC/R jim chybějí některé předpoklady. 2. Totéž zjistíme u každé jednotlivé komponenty SC/R. IoT 3. Východiskem může být zavedení IoT jako universálního a flexibilního informatického prostředí, schopného akceptovat prakticky libovolné architektury dílčích aplikací a umožňovat jejich integraci bez ohledu na počet vrstev, topologii, parciální uzavřenost, rozsah i (do jisté míry) dynamiku. 4. Problém se tím přesouvá do oblasti tvorby nástrojů, jimiž se aplikace navrhují a verifikují, resp. do oblasti teorie složitých systémů a umělé inteligence. 5. Podmínkou je především vyřešit bezpečnost, spolehlivost a sociální aspekty IoT. 6. Dosavadní vývoj informatiky signalizuje, že základní problémy mohou být vyřešeny do roku 2020 České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky

23 Dílčí reference  1  European Innovation Partnership on Smart Cities and Communities; Strategic Implementation Plan;  2  Bárta D., Metodika Konceptu inteligentních měst; Projekt TB930MMR001; CDV, v.v.i. Brno;  3  Bělinová Z., TRANSPORT TELEMATIC – definitions, benefits, telecommunication environment; Učební texty kurzu: Telematics Systems and their Design; ČVUT, Fakulta dopravní, 2014  4  IEEE-SA Internet of Things Ecosystem Study 2015 ISBN  5  Narla S R.K. The Evolution of Connected Vehicle Technology: From Smart Drivers to Smart Cars to… Self-Driving Cars ; ITE JOURNAL / JULY 2013  6  Votruba Z., ed., Theory of System Alliances in Transportation Science, Prague 2009 ISBN České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní

24 Spolupracující systémy - Smart Grids SG Každý prvek sítě je potenciálně zdrojem, spotřebičem i zásobníkem elektrické energie i informace !! Def.: Každý prvek sítě je potenciálně zdrojem, spotřebičem i zásobníkem elektrické energie i informace !! 1. Strategický význam energetiky / energetická bezpečnost v měnicím se světě 2. Setrvačnost oboru (°Rychle se dá jedině šetřit° - V.S.); drahý a dlouhodobý výzkum a vývoj. 3. Vliv na životní prostředí zejména faktor udržitelnosti; Volatilita zelených zdrojů. 4. Nedořešená (i výzkumně) informatická vrstva (  IoT ?) 5. Současné působení integračních a dezintegračních faktorů 6. Role lokálních i strukturovaných energetických zásobníků České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky

25 Ad 1) Strategický význam energetiky / energetická bezpečnost v měnicím se světě Historie ukazuje, že každé zhoršení geopolitická situace ve světě razantně zvyšuje důležitost dostupnosti energií obecně. Současný způsob výroby a distribuce elektrické energie je málo odolný vůči vojenským zásahům, teroristickým akcím, přírodním katastrofám i pouhým lidským chybám. Důvod: Jde o obecnou vlastnost centralizovaných a málo redundantních architektur s nedostatečnými či zcela chybějícími lokálními sklady / úložišti a malou adaptivitou. Systémové zlepšení situace (resilience energetických sítí) je možné důsledným přebudováním na flexibilní sítě SG v dlouhodobém časovém horizontu. Lokální, poměrně rychlé řešení je (a.) řízený přechod na ostrovní konfiguraci (fragmentace energetické sítě) a (b.)posílení lokálních energetických zásobníků. Přitom přístup (a.) nelze považovat za systémový a udržitelný. České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky

26 Ad 2) Setrvačnost oboru energetiky 1. Energetika má poločas obnovy v řádu desetiletí (  50 let) 2. Výzkum i vývoj probíhají ve stejných časových měřítcích (příklad řízené jaderné fúze) 3. Informatika má i v konzervativních aplikacích poločas obnovy pod 10 let Smart grids jsou výsledkem integrace energetické a informatické složky  neuspořádanost (chaotizace) evoluce SG s kontroverzním vlivem lidského faktoru. Je silně znesnadněna tvorba znalostí. České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky

27 Ad 3) Vliv na životní prostředí  Energetika má v současnosti velmi nepříznivý vliv na životní prostředí lokálně a patrně i globálně  Principiálně tomu tak nemusí být, jelikož celkový globální příkon lidské populace je v současnosti na úrovni 1.5*10 13 W, zatímco Slunce dodává 1.73*10 17 W, tedy o 4 dekadické řády více. Znamená to, že pouhá desetina promile energie v celkové energetické bilanci Země způsobuje vážné zatížení pro životní prostředí. Je tedy co zlepšovat!  Charakter udržitelného zdroje má energie solární a její deriváty (vodní a větrná energie). Ostatní energetické zdroje dlouhodobě (měřítko století ), až na nedůležité výjimky udržitelné nejsou.  Jaderná fúze, která má potenciál udržitelné energie, zůstává již 60 let ve fázi výzkumu České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky

28 Ad 4) Nedořešená informatická vrstva SG/R  Pro SG / R jsou nároky na informatickou vrstvu velmi vysoké z hlediska objemu dat, dynamiky, bezpečnosti i spolehlivosti  Analýzy ukazují, že zavedené principy narážejí na meze použitelnosti. I zde se uvažuje o aplikabilitě IoT. „Jisté řešení“ není t.č. známo, nicméně dynamika informatiky dává příslib, že se takové řešení během 10 let nejen najde, ale bude i připraveno k implementaci České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky

29 Ad 5) Současné působení integračních a dezintegračních faktorů Naléhavá potřeba vyrovnat se v krátké době s závažnými výzvami při vědomí toho, že to je vzhledem k setrvačnosti oboru v potřebném rozsahu a kvalitě nemožné, vede k frustracím nebo nesystémovým řešením. a. Jedním z nich je spoléhání na „nové“ fosilní zdroje (plyn), nebo „šetrné“ využívání zdrojů fosilních. NEUDRŽITELNÉ. b. Dalším je spoléhání na soudobou (štěpnou) jadernou energii, která je sice relativně čistá, není však dlouhodobě udržitelná (PROČ?). c. Jako vhodné východisko se může zdát ostrovní přístup. V případě, že se energie „na ostrově“ generuje ze zelených zdrojů, je to „téměř“ v pořádku. Až na snížení spolehlivosti a bezpečnosti, na nízkou flexibilitu, na nevyužití potenciálu síťových architektur a někdy i na přenesení problému do oblasti dopravy. d. Protikladný tomu je „tvrdě centrální“ přístup, který sice může být bezpečnější i ekonomičtější, nedokáže ale efektivně pracovat s volatilními udržitelnými zdroji. e. Relativně nejvhodnějším přístupem je zařazování lokálních energetických zásobníků do sítě. České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky

30 Ad 6) Role lokálních i strukturovaných energetických zásobníků Zařazování lokálních, regionálních strukturovaných i dynamických energetických zásobníků je přístup, který jako jediný téměř nemá nežádoucí efekty na energetickou síť (nebereme –li v úvahu, že zásobníky mohou ohrozit monopolistické tendence některých energetických společností, nebo že použité technické řešení je špatné). Podrobnější rozbor ukazuje, že skladování energie je potřebné realizovat minimálně ve třech časových doménách: a. vteřiny; b. hodiny až den; c. měsíc až rok. Každá z těchto domén vyžaduje jiné technické řešení. Systémový charakter vyššího systému SC / R i spolupracujícího systému e – mobility je příslibem synergických řešení. I když některé poměrně sofistikované modely naznačují, že zařazení zásobníků nemusí vždy problémy řešit, je zřejmé, že např. zásobník 5 – 10 kWh pro každý rodinný dům může energetickou síť významně stabilizovat v doménách a. i b. České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky

31 Ad 6) Role lokálních i strukturovaných energetických zásobníků Tato oblast je velmi vhodná pro hledání inovativních řešení v závislosti na specifikách města / regionu. Jedná se o řešení dedikovaná, optimalizovaná pro místní podmínky, která mohou být vhodnou náplní podnikatelské činnosti. Příklady: České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky

32 E - mobilita Změny v této klíčové oblasti SC / R jsou podobně významné:  Především došlo k faktické fúzi e –mobility s i –mobilitou (tedy s využitím automatizace, robotiky pokročilých asistenčních systémů, ITS a obecně umělé inteligence).  To, že používáme spíše termínu e – mobilita, než dřive elektromobilita naznačuje také, že přestáváme rozlišovat mezi závislou a nezávislou trakcí. Zejména v MHD se postupně prosazují smíšená řešení, dedikovaná pro lokální podmínky.  V Evropě, ve většině států USA i Austrálie se po roce 2020 počítá dominantně s MHD, založenou na e-mobilitě. Je tomu tak proto, že, zátěž životního prostředí v městech a aglomeracích je horší, než se předpokládalo a výrazně horší jsou i dopady na lidské zdraví. Souvisí to s rozpoznáním zdravotních dopadů velmi malých částic (PM 2.5 ; PM 1; nanočástice). Tyto částice jsou nositeli škodlivých chemických substancí. Rozhodují prakticky nulové místní impakty e-mobility. V ČR tomu tak zatím v řadě měst není. PROČ? České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky

33 E - mobilita  Totéž platí pro městské služby a fleety  Rozvíjejí se nové aplikace, např. stavební stroje ;zemědělské stroje; a to včetně specifických přístupů k dobíjení.  Významnou potenciální změnu v městské mobilitě pro období kolem 2025 slibuje zavedení robotického e – mobilu jako nového typu „taxi“.  Kritická slabina e- mobility, vysoká cena trakčních baterií, zůstává. Je tomu tak přes intenzívní výzkum, vývoj i budování velkých výrobních kapacit. Je však reálné očekávat, že po náběhu „gigafactories“ v 2017 ceny baterií klesnou o cca 30 – 50 . Uplatnění inovativních řešení vyšších řádů přinese další snížení měrných cen.  Podpora rozvoje městské e – mobility ve většině evropských měst má za cíl urychlit náběh o cca 3 – 5 let proti scénáři bez pobídek - „business as usually“. Proč je to důležité?  Pobídky se v řadě zemí týkají i individuální e-mobility.  Zajímavý je i posun v sociálním vnímání e-mobility. Od „nudného“ řešení vynuceného environmentalisty, po mobilitu všestranně žádoucí a společensky oceňovanou. České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky

34 E - mobilita Pomalejší rozvoj e- mobility probíhá v extravilánu. Zde je individuální e- mobilita akceleračním faktorem. Kamiony i dálkové autobusy s pohony, splňujícími EURO VI, nebo s pohony na LNG jsou stále ekonomicky výhodné a z environmentálního hlediska přijatelné. Fakticky e - mobilitě napomáhají projekty typu “Shift to Rail“. Úspěšnost těchto projektů však není valná. PROČ? České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky

35 Plyn jako substituent  Zemní plyn (dominantně CH 4 ) se stává substitucí ropy.  Lze očekávat podobný průběh, jako u ropy s posunem cca 30 let.  Spalovací motory na stlačený zemní plyn CNG zatěžují prostředí podobně jako ostatní ICE  8-10 . Motory na CNG mají oproti dieselům nižší účinnost. (Motory na LNG jsou na tom lépe).  Těžba (břidlicového) zemního plynu přináší značnou environmentální zátěž (únik metanu, znečistění vody).  Bioplyn může mít v našich podmínkách jen doplňkový vliv  Stacionární spalovací motory na plyn jsou účinnější a mají nižší dopady na prostředí  elektrárny, kogenerační jednotky  Zemní plyn i bioplyn se relativně dobře skladují v stacionárních podzemních skladech  Jak zemní plyn, bioplyn, tak i vodík (v roli přenašeče energie) mohou být relativně čistě a účinně využity v palivových článcích. V tomto případě se jedná o e-mobilitu České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky

36 stav e-mobility oproti roku cena uložení energie - problém zůstává; pokles ceny sleduje předpoklady s výhradou; cíl dříve než 2022: 100 USD / kWh 1. nízká objemová i hmotnostní hustota energie i výkonu problém zůstává; současné hodnoty cca 350 Wh/kg = 1,25 MJ/kg; zlepšování (2000– 2010)  5  ročně ( t.j. dvojnásobek za 15 let) Náprava: intenzívní výzkum ! (Li – vzduch; Al – vzduch; ultrakapacitory - grafen…) disk. 1.i 2. nezpůsobují již v současnosti zásadní aplikační obtíže ve městech / aglomeracích 3. spolehlivost / životnost / bezpečnost / vliv teploty - - zlepšení –vyšší stupeň osvojení technologií diskuse 4. čas dobíjení a způsoby dobíjení - podstatné zlepšení České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní

37 Slabiny e-mobility (2014) - zůstává v podstatě v platnosti 1. cena akumulátorů / superkapacitorů (10) – trend:  p.a. (v období 2014/15 sporné) 3. dojezd (2) bus (5) osobní automobil – trend + 15  p.a. 4. životnost akumulátorů (2) – trend + 10  p.a. 5. energetická hustota (2) – trend + 7  p.a. 6. síť nabíjecích stanic pro individuální dopravu (2) – trend  + 25  p.a. Extrapolace: Při zachování těchto konzervativních trendů poklesne za 10 let cena aku na 1/3; dojezd se zvýší 4x; životnost vzroste 2.6x; energetická hustota se zvýší 2x a hustota sítě vzroste 9 x, tedy všechny faktory s výjimkou hustoty sítě nabíjecích stanic přestávají být slabinami  podpora budování sítě dobíjecích stanic České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky

38 Závěr e-mobility Konstruktivní přístup k zavádění elektromobility s využíváním pilotních projektů a vhodně volených pobídkových faktorů umožní realizaci tohoto konceptu s omezením počtu „slepých uliček“, oproti dosud existujícímu přístupu pokusu a omylu. Orientaci při výběru potenciálních variant významně napomůže koncept SC /R, jakožto vyšší systém, v jehož rámci se e-mobilita uplatňuje České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní

39 Reference  1  …German Federal Government’s National Electromobility Development Plan, Aug  2  …Novák M. Problémy vlivu řidičů na nehody na silnicích; Výzkumná zpráva LSS 419/12; ČVUT, FD  3  …Votruba Z. :Procesní a zdrojová analýza silniční elektrické dopravy Konference „Elektromobilita v silniční dopravě a 21. století“, Fakulta dopravní ČVUT, 7 dubna  4  … Jørgensen,J. M., et al: EcoGrid EU - A prototype for European Smart Grids Detroit 2011  5  … Abbott, D.: Keeping the Energy Debate Clean: How Do We Supply the World’s Energy Needs? Proceedings of the IEEE | Vol. 98, No. 1, January 2010  6  …Duchoň, B.,et al : Studie budoucího rozvoje dopravy v české republice … ČVUT, Fakulta dopravní.  7  …Slavík,J.: E-mobilita v MHD, studie srpen 2013;  8  …Lowel, D.M., et al: Comparison of Clean Diesel Buses to CNG Buses, NYCT Study  9  …Gamble, J.F. et al: Lung Cancer and Diesel exhaust: an updated critical review…J.Crit. Rev. Toxicol  10  …Oberdorster, G., Significance of Particle Parameters… J. Inhal. Toxicology 1996; 8,Suppl: České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní

40 Ústav dopravní telematiky

41 Některá data a pojmy Na mobilitu (lidí, zboží, informace) se vynakládá více než 1/3 energetické spotřeby lidstva. Odpovídající průměrný příkon je cca 5 TW. (ČR: 10GW) Čistotu mobility určujeme podle čistoty energie, která se spotřebuje (transformuje / degraduje).  Udržitelná energie (SE)  energie, která plní potřeby současnosti, aniž by znehodnocovala možnosti budoucích generací  Obnovitelná energie  obnoví se během času, který odpovídá lidskému životu + nezpůsobuje dlouhodobé poškození životního prostředí  Zelená energie (GE) := udržitelná energie, která může být získávána, generována a užívána bez významných (?) negativních vlivů na životní prostředí.  Pojem čisté energie (  čisté mobility) nemá „hard“ definici ani na úrovni předchozích definic. Smysl má spíše komparativní. Např. energie uvolněná spalováním plynu je zpravidla čistší, než energie uvolněná spalováním uhlí, i když ani jedna z nich není obnovitelná, zelená, ani udržitelná. Srovnávají se dopady na životní prostředí a zdraví. Kvantifikace těchto dopadů je zatížena neurčitostí resp. neznalostí. České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní

42 Globalní energetická rovnováha – vstupy  5  Sluneční radiace, vstupující do atmosféry  173 PW. (99.97%,  340 W m −2 ) Tok energie ze slunce je v globálním měřítku velmi stabilní, kolísání během cyklů sluneční aktivity je cca 0.1% Z toho: Větrná energie (  0.01%  72 TW) Vodní (řeky) (  0.001%  7 TW)  Geotermální energie (  45 TW;  0.08 W m −2 )  Přílivová energie (  3 TW;  W m −2 )  Potřeba lidstva: 15 TW  Ztrátové teplo ze spalování fosilních paliv (0.007%,  13 TW;  W m −2 ) České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní

43 Členění energií pro dopravu Druhy energie, použité (degradované) v dopravě se člení do 2 základních tříd: př. 1. Energie, využitá k pohybu, dále dělená na složky: zřídlo  nádrž Nádrž  kolo 2. Energie, vynaložená na produkci, údržbu resp. recyklaci zdrojů, vozidel a infrastruktury. Další členění je podle místa impaktů do prostředí: - př. a) Lokální b) Spojité (globální) podle možnosti uskladnění: př. i. Bez možnosti uskladnění ii. Uskladnitelná staticky iii. Uskladnitelná ve vozidle Z hlediska mobility jsou velmi důležité:  Stabilita / pohotovost / volatilita použité energie  hustota energie (objemová  J/m 3  i hmotnostní  J/kg  ) České vysoké učení technické v Praze - Fakulta dopravní

44 Dostupné hustoty (chemické) energie (DoE) Czech Technical University in Prague - Faculty of Transportation Sciences Department of Control and Telematics


Stáhnout ppt "České vysoké učení technické v Praze Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky Zdeněk Votruba E-MOBILITA v kontextu."

Podobné prezentace


Reklamy Google