Ekologické aspekty dopravy DOPRAVNÍ SYSTÉMY LOGISTIKY por. Ing. Martin VLKOVSKÝ Katedra logistiky Fakulta ekonomiky a managementu

Struktura přednášky Úvod  Přepravní vlivy na životní prostředí  Znečišťování ovzduší  Způsoby zneškodňování exhalací  Ostatní přepravní vlivy  Havárie ropných tankerů  Energetická politika v dopravě  Fiskální nástroje pro zajištění vhodné DPP  Strategie ekologické šetrnosti Závěr

Literatura  MLYNAŘÍK, P. Spotřeba pohonných hmot u osobních automobilů a její vliv na životní prostředí  REJZEK, M. Dopravní logistika – vybrané kapitoly z předmětu DSL (S-3617)   ls.htm  /rocenka/htm_cz/obsah7.html  Otevřená encyklopedie Wikipedia

ÚVOD Vlivy přepravních systémů na životní prostředí můžeme obecně rozdělit do několika skupin:  vlivy na vzduch  vlivy na vodu  vlivy na půdu  vlivy na rostliny a živočichy  vlivy na člověka  zprostředkovaně – vliv odpadů Budoucí vývoj dopravy bude stále více omezován nároky na ekologickou šetrnost dopravy.

Přepravní vlivy  nadměrný hluk  otřesy  znečišťování ovzduší  znečišťování vody (půdy)  zábor půdy  dělicí účinky dopravy (bariérový efekt)  přetížení propustnosti dopravních cest  dopravní nehody při přepravě nebezpečných látek  spotřeba energie  provozní odpady v dopravě

Přepravní vlivy HLUK - každý zvuk který je rušivý, obtížný nebo dokonce bolestivý. Základní vlastnosti zvuku, které působí na člověka:  intenzita (v jednotkách akustického tlaku Pa)  kmitočet (v Hz)  časový průběh (v časových jednotkách) Hluk se měří v decibelech (dB). Úrovně hluku:  neškodná úroveň (50dB)  práh bolestivosti (120dB)  nesnesitelný hluk (140 dB) Dopravní systém produkuje hluk asi okolo 60-90dB.

Přepravní vlivy Měření hluku - pomocí přístrojů nebo výpočtu. Výpočet zohledňuje:  druh a technickou úroveň dopravních prostředků  charakteristiku dopravního proudu  další faktory Ekonomická stránka hluku, dva přístupy:  propočet ekonomických ztrát vyvolaných soustavnou hlukovou zátěží na populační soubor  ocenění preventivních nákladů na dosažení bezpečné úrovně hluku

Přepravní vlivy Vývoj hlukové zátěž v posledních letech:  každoročně nárůst o 3dB  největší zátěží je silniční doprava  asi 70% populace je vystaveno hluku nad 55 dB  hluk z železniční dopravy je zpravidla omezený  hluk letecké dopravy nabývá na významu  celkové ztráty se odhadují na 2-3% HNP  silniční odprava 64%, letecká doprava 26 % a kolejová doprava 10%

Přepravní vlivy  hlavně vznětové motory  zážehové jen při poruše  mechanický hluk  pulzní hluk  použití komorových  reakční a reflexní tlumiče  nákladní automobily  mechanický hluk  nákladní automobily  mechanický hluk

Přepravní vlivy OTŘESY  působí na vozidlo, dopravní cestu a na okolí  zjišťování otřesů - budovy  silniční doprava - především nákladní automobily  kolejová doprava - závisí na hmotnosti, rychlosti, atd.  letecká doprava - při dlouhodobějším působení

Znečišťování ovzduší Emise škodlivých látek:  látky anorganického původu - oxidy dusíku (NO, NO 2 ), oxidy uhlíku (CO, CO 2 ), a oxidy síry (SO 2 )  látky organického původu - uhlovodíky (C x H x ) včetně jejich derivátů  těžké kovy (Pb)  smog a prachové částice Biologické účinky znečisťujících látek:  genetické důsledky  toxické důsledky  všeobecné ekologické důsledky

Znečišťování ovzduší LÁTKY ANORGANICKÉHO PŮVODU  NO, NO 2 - podíl na vzniku kyselých dešťů  snižují odolnost vůči virovým a jiným onemocněním Emise NO x za jednotlivé druhy dopravy (t) Doprava celkem Individuální automobilová doprava Silniční veřejná osobní doprava včetně autobusů MHD Silniční nákladní doprava Železniční doprava - motorová trakce Vodní doprava Letecká doprava

Znečišťování ovzduší LÁTKY ANORGANICKÉHO PŮVODU  CO - prudce jedovatý, váže se na hemoglobin, obsah CO je v ovzduší stabilní (pouze místně zvýšený obsah)  CO 2 - není jedovatý, ale je to jeden z nejdůležitějších skleníkových plynů, jeho koncentrace v ovzduší výrazně vzrůstá a způsobuje tzv. skleníkový efekt

Emise CO za jednotlivé druhy dopravy (t) Doprava celkem Individuální automobilová doprava Silniční veřejná osobní doprava včetně autobusů MHD Silniční nákladní doprava Železniční doprava - motorová trakce Vodní doprava Letecká doprava Doprava celkem Individuální automobilová doprava Silniční veřejná osobní doprava včetně autobusů MHD Silniční nákladní doprava Železniční doprava - motorová trakce Vodní doprava Letecká doprava Emise CO 2 za jednotlivé druhy dopravy (t)

Znečišťování ovzduší  SO 2 - hlavním producentem je průmysl (energetika), avšak doprava se také z části podílí na tvorbě tohoto plynu; vliv především na vznik kyselých dešťů a korozi Emise SO 2 za jednotlivé druhy dopravy (t) Doprava celkem Individuální automobilová doprava Silniční veřejná osobní doprava včetně autobusů MHD Silniční nákladní doprava Železniční doprava - motorová trakce Vodní doprava Letecká doprava

Znečišťování ovzduší LÁTKY ORGANICKÉHO PŮVODU  široká škála uhlovodíků (C x H x ) a jejich derivátů  produkují je především benzinové motory  ze silniční dopravy pochází asi 90% těchto emisí  významný růst jejich koncentrace se zavedením bezolovnatých paliv  zdravotní rizika: karcinogenita, neurobehaviorální vlivy, hepatoxické vlivy a nefrotoxické vlivy  olovo (Pb) - antidetonátor, snížení na 0,15 g/l, u bezolovnatých benzínů je to maximálně 0,07 g/l  smog a prachové částice - hlavně dieselové motory

Doprava celkem Individuální automobilová doprava Silniční veřejná osobní doprava včetně autobusů MHD Silniční nákladní doprava Železniční doprava - motorová trakce Vodní doprava Letecká doprava Doprava celkem Individuální automobilová doprava Silniční nákladní doprava Letecká doprava Emise CH 4 za jednotlivé druhy dopravy (t) Emise Pb za jednotlivé druhy dopravy (t)

Emise pevných částic za jednotlivé druhy dopravy (t) Doprava celkem Individuální automobilová doprava Silniční veřejná osobní doprava včetně autobusů MHD Silniční nákladní doprava Železniční doprava - motorová trakce Vodní doprava

Znečišťování ovzduší BIOLOGICKÉ ÚČINKY ZNEČIŠŤUJÍCÍCH LÁTEK  genetické důsledky  toxické důsledky  všeobecné ekologické důsledky Problematické je zhoršování důsledků prostřednictvím násobících efektů (synergických efektů) Produkce škodlivin za určitý úsek a čas. Jsou funkcí typu vozidla a režimu místy na určitém úseku [g.voz -1 km -1 ]. Produkce škodlivin za určitý úsek a čas. Jsou funkcí typu vozidla a režimu místy na určitém úseku [g.voz -1 km -1 ]. Stupeň koncentrace škodlivin na určitém místě. V hmotnostních jednotkách na objem atmosféry [g.m 3 ]. Stupeň koncentrace škodlivin na určitém místě. V hmotnostních jednotkách na objem atmosféry [g.m 3 ].

Způsoby zneškodňování exhalací Způsoby, kterými lze obsah škodlivin v exhalacích snížit - čtyři hlavní skupiny:  preventivní opatření  změny konstrukce motoru nebo nové druhy motorů  dodatečná neutralizační zařízení  ostatní opatření

Způsoby zneškodňování exhalací PREVENTIVNÍ OPATŘENÍ  nahrazení paliva (LPG, LNG, CNG, biopaliva)  snížení obsahu uhlovodíků, síry a olova  přidávání aditiv  nové typy olejů  seřízení motoru

Způsoby zneškodňování exhalací ZMĚNY KONSTRUKCE NEBO NOVÉ DRUHY MOTORŮ  změna tvaru sacího kanálu  využití přímého vstřikování  rekonstrukce karburátoru  nové typy motorů (s uzavíratelným oběhem, spalovací turbíny, parní stroj, případně elektrické motory - palivové články nebo akumulátorové baterie hybridní motory, gyropohon)

Způsoby zneškodňování exhalací DODATEČNÁ NEUTRALIZAČNÍ ZAŘÍZENÍ  katalytické a spalovací komory  absorpční filtry  kapalinové pračky  zařízení pro přívod vzduchu za výfukové ventily OSTATNÍ OPATŘENÍ  dopravní a stavební opatření (zvýšení cestovní rychlosti, automatické řízení křižovatek, opatření v projekci měst, atd.)

Ostatní přepravní vlivy ZNEČIŠŤOVÁNÍ VODY  splachy, specifické odpady z motorismu  havárie (především ropa a ropné produkty) ZÁBOR PŮDY A DĚLÍCÍ ÚČINEK DOPRAVY  zábor půdy souvisí s výstavbou a modernizací dopravních cest a klidovou dopravou  nezastavěných částech zpravidla menší problém (avšak migrace živočichů)  dělící účinek - v hustě zalidněných oblastech - tvorba umělých překážek

Ostatní přepravní vlivy PŘETÍŽENÍ PROPUSTNOSTI DOPRAVNÍCH CEST  projevy objektivní a subjektivní  snížení prostorové kapacity dopravní cesty  vzrůst spotřeby energie (s tím spojené důsledky)  neefektivní časové využití dopravních prostředků  značné ztráty z přetížení (0,1-0,5% HDP)

Ostatní přepravní vlivy DOPRAVNÍ NEHODY PŘI PŘEPRAVĚ NV  vymezení škodlivých látek  pro jednotlivé skupiny látek jsou zpracovány předpisy  vymezení nároků na vozidlo  technologie přepravy  havárie ropných tankerů

Ostatní přepravní vlivy SPOTŘEBA ENERGIE  nejlepší energie je ta, která se nespotřebuje!  oblast úspor energie a paliv je základní slabinou energetické politiky ČR (viz zprávy OECD)  pro ČR je charakteristická vysoká energetická, surovinová, materiálová a emisní náročnost tvorby HDP  ČR má nadměrnou spotřebu i v přepočtu na obyvatele  největších úspor energie lze dosáhnout využitím tepla kondenzačních elektráren k vytápění (např. mělnický horkovod)  možnosti využití tepla i z dalších elektráren

Ostatní přepravní vlivy ZÁKLADNÍ PRAVIDLA  normy pro teplotěsnost budov  nízkoenergetické budovy  výstavba v rámci obce a ploch pro rozvoj obce  supermarkety a hypermarkety pouze v dosahu veřejné dopravy  energeticky úsporná dopravní politika (v současné době podpora silniční a letecké dopravy)

Černé uhlí 39,838,534,437,823,816,3 Koks 297,7253,5349,2216,8138,6108,7 Hnědé uhlí 346,3252,9244,8218,3171,7145,9 Letecký benzín 0,0 Letecký petrolej 0,0 Automobilový benzín 76,273,170,264,854,651,5 Motorová nafta 4 860,64 365,14 227,54 107,23 412,23 970,1 Topné oleje 0,025,281,878,170,958,1 Zemní plyn 1 006,31 152,91 274,4980,0899,5831,3 Ostatní plynové deriváty 5,1439,581,878,1186,8127,9 Elektrická energie 5 287,05 471,55 430,45 339,55 242,15 353,4 Ostatní formy energie 2 341,42 558,12 840,62 266,82 022,01 863,9 Celkem , , , , , ,1 Spotřeba energie v železniční dopravě (TJ)

Černé uhlí 29,87,31,32,22,11,5 Koks 17,510,47,14,35,64,4 Hnědé uhlí 76,276,427,919,021,79,5 Letecký benzín 0,0 0,10,0 Letecký petrolej 0,0 Automobilový benzín 148,6133,5126,4156,2204,4192,2 Motorová nafta , , , , , ,2 Topné oleje 650,370,126,614,16,616,8 Zemní plyn 819,5822,3899,7652,5712,9615,2 Ostatní plynové deriváty 80,893,80,20,05,09,0 Elektrická energie 2 434,72 306,82 352,02 400,82 373,22 331,1 Ostatní formy energie 1 281,91 279,51 333,51 144,61 104,51 234,2 Celkem , , , , , ,1 Spotřeba energie v silniční dopravě (TJ)

Spotřeba energie ve vnitrozemské říční dopravě (TJ) Černé uhlí 0,0 Koks 5,80,0 Hnědé uhlí 12,60,0 Letecký benzín 0,0 Letecký petrolej 0,0 Automobilový benzín 2,20,0 Motorová nafta 289,589,67,8205,6185,0166,9 Topné oleje 0,0 Zemní plyn 0,0 Ostatní plynové deriváty 1,10,0 Elektrická energie 13,011,40,52,61,41,2 Ostatní formy energie 26,80,02,41,71,61,5 Celkem 351,0101,010,7209,9188,0169,6

Spotřeba energie v letecké dopravě (TJ) Černé uhlí 0,0 Koks 1,00,0 Hnědé uhlí 0,0 Letecký benzín 1 089,1284,50,0 Letecký petrolej 7 187,67 986,38 527, , , ,1 Automobilový benzín 6,25,16,26,77,06,9 Motorová nafta 43,320,924,627,035,432,6 Topné oleje 0,0 Zemní plyn 45,943,155,151,545,546,8 Ostatní plynové deriváty 0,0 Elektrická energie 43,243,94,60,2 Ostatní formy energie 99,2101,8109,6103,2 105,0 Celkem 8 515,58 485,68 727, , , ,6

Spotřeba pohonných hmot v dopravě (tis. t) Motorový benzin 1 858,01 926,02 100,02 092,02 055,02 006,0 Letecký benzin 2,83,03,13,02,0 Letecký petrolej 192,0195,0251,0322,0335,0339,0 Motorová nafta 1 904,02 302,02 688,02 904,03 315,03 463,0 Biosložky do MOBI 0,0 3,0 Biosložky do MONA 70,073,070,036,03,019,0 LPG 62,064,065,068,070,072,0

Ostatní přepravní vlivy PROVOZNÍ ODPADY V DOPRAVĚ  ojeté pneumatiky, akumulátory, nabíjecí stanice, plasty a vraky vozidel  pneumatiky - možnost druhotného využití  akumulátory - obsah olova a kyseliny sírové  nabíjecí stanice - nebezpečí vypařování (popř. únik) elektrolytu  plasty - jejich podíl v dopravě výrazně narůstá (recyklovatelné plasty)

Havárie ropných tankerů  tankery představují riziko samy o sobě  kontroly jsou často pouze formální  zpravidla pouze jedna stěna  usnesení zemí EU o zákazu jednoplášťových tankerů  celosvětově byl termín zákazu stanoven na rok 2010  od roku výroba pouze dvouplášťových plavidel (další inovace z hlediska bezpečnosti)  nutnost existence těchto plavidel (nemožnost použití ropovodů pod oceány)

Havárie ropných tankerů  nebezpečí při přepravě ropných produktů představuje především samotné moře (oceán)  první kritickou oblastí je nakládka a vykládka  namáhání trupu lodi, zrádné mělčiny, úzké průlivy a průplavy  velký ponor (až 30 metrů)  špatná manévrovatelnost  k zastavení tankeru plujícího plnou rychlostí je zapotřebí několika kilometrů

Havárie ropných tankerů 1967Tanker Torrey Canon 1978Tanker Amoco Cadiz 1978Tankeru Andos Patria 1983Supertanker Castillo de Bellver 1989Supertanker Exxon Valdez 1992Tanker Aegean Sea 1993Tanker Braer 1999Tanker Erika 2001Tanker Jessica 2002Tanker Prestige

Havárie ropných tankerů ODSTRAŇOVÁNÍ KONTAMINACE ROPOU  norné stěny pro zabránění průniku ropy  speciální čluny pro sběr ropy z hladiny  dvě metody sběru (dopravníkový pás nebo vysoce výkonné vysavače)  ruční sběr, bez využití jakékoliv techniky  pomoc postiženým živočichům  čištění pobřeží (pomocí vody, vzduchu nebo ručně)  metoda biodegradace

Energetická politika v dopravě  podíl dopravy na spotřebě paliv a energie se od roku 1990 (do roku 2007) zvýšil z 10% na 18%  nejúspornějším druhem nákladní dopravy je železnice v elektrické trakci (6x vyšší přepravní výkon ve srovnání s nákladní silniční dopravou)  energetická náročnost elektrické železniční dopravy je 4,7x nižší než u IAD nebo linkových autobusů  4x větší energetická náročnost české ekonomiky, než je průměr EU  na HDP v hodnotě 1000 eur je v ČR nutné 852 kg ropy (průměr EU je pouze něco přes 200 kg)

Energetická politika v dopravě BIOPALIVA  závazek ČR vůči EU - 10% podíl biopaliv na celkové spotřebě pohonných hmot do roku 2020  potřeba nahrazení fosilních paliv (benzín, nafta, zemní plyn) a snížení emisí oxidu uhličitého (viz srovnání uvedené v tabulce)

Energetická politika v dopravě Výhody a nevýhody různých zdrojů energie pro silniční dopravu 32 Číselné údaje pro biopaliva jsou založena na nejlevnějších výrobních technikách 33 Za předpokladu ceny ropy 48 $ za barel a 70 $ za barel toe tuna olejového ekvivalentu

Energetická politika v dopravě BIOPALIVA  bio-ETBE a MEŘO  ČEPRO a Česká rafinérská  přídavek do motorové nafty  vyšší náklady (bioetanol Kč/l, MEŘO Kč/l)  v ČR od 2007 použití biosložky maximálně 5% - standardní přimíchávání do běžného paliva  nižší spotřební daň (motorová nafta Kč/m 3, s biosložkou - pouze Kč/m 3 )  navíc dotace (MEŘO Kč/t)

Energetická politika v dopravě BIOPALIVA DRUHÉ GENERACE  jedná se o sofistikovanou "přestavbu" biomasy  postup se označuje zkratkou BTL (Biomass-To Liquid)  motory využívané v současnosti nejsou navrženy na spalování rostlinných látek  biopaliva druhé generace nebudou (narozdíl od klasických biopaliv) vyráběna pouze ze semen  zdrojem celá rostlina (sláma nebo dřevo)  v současné době jsou tato paliva experimentálně testována (Shell)  základním principem je rozložení těl rostlin na jednodušší sloučeniny

Energetická politika v dopravě BIOPALIVA DRUHÉ GENERACE  použití této technologie je relativně široké (od výroby paliv až po výrobu plastů)  např. BASF - experimenty s celulózou

Energetická politika v dopravě BIOPALIVA DRUHÉ GENERACE  příroda ročně vyprodukuje asi 40 mld. tun celulózy a je spotřebováno pouhých 200 mil. tun  SunDiesel (DaimlerChrysler AG, Choren Industries, Shell)  palivo, které lze vyrobit z jakékoli biomasy (z 1 ha asi 3-4 tuny SunDieselu)  testovací vozy na SunDiesel

Energetická politika v dopravě VODÍKOVÉ PALIVOVÉ ČLÁNKY  vznik v důsledku potřeby "uskladnění" energie (především v energetice - eliminace nedostatků alternativních zdrojů)  celý princip je založen na získání energie spalováním vodíku, který je získán elektrolýzou vody  využitelnost v energetice a dopravě  možnost ekologického získávání vodíku (pomocí solárních, větrných nebo vodních elektráren)  "obnovitelnost" tohoto zdroje vyplývá z předpokladu v podstatě neomezených zásob slané vody (resp. vodíku)  spalováním vzniká vodní pára (viz animované schéma)

Energetická politika v dopravě

VODÍKOVÉ PALIVOVÉ ČLÁNKY  několik typů vodíkových článků (základní princip shodný)  liší se materiálem elektrod, použitým elektrolytem, pracovní teplotou a konkrétními chemickými reakcemi na anodě a katodě (např. kyslíko-vodíkové a methanolové palivové články)  vysoká účinnost 50-60%  tichost chodu článku (absence pohyblivých částí)  základní vývojové aplikace: pohon automobilů, kosmické technologie, zdroje pro notebooky atd.  vysoké náklady na výrobu vodíku, vysoké investiční náklady, nepřipravenost infrastruktury, krátká životnost

Fiskální nástroje  energetika a doprava jsou zatíženy významnou negativní externalitou  různé možnosti zavedení ekologické daně (daň z fosilních paliv, daň z elektřiny vyrobené z neobnovitelných zdrojů, zdanění neekologických druhů dopravy apod.)  analogicky lze využít subvence  od roku ekologická daňová reforma: daň z elektřiny (28, 30 Kč/MWh) - obnovitelné zdroje osvobozeny; daň z plynu - 30, 60 Kč/ MWh, plyn určený k pohonu vozidel osvobozen; daň z uhlí – 8, 50 Kč/GJ (asi 10 Kč za metrický cent)

Fiskální nástroje  součástí i poskytování subvencí (až 20 mld.) pro přechod na čistý způsob vytápění  riziko velkého nárůstu inflace  jedná se o poptávkově orientovanou strategii - spoléhá se na zdražování energií  vhodněji se jeví nabídkově orientovaná strategie, kdy by byly podporovány moderní zdroje energie

Strategie ekologické šetrnosti  u vozidel se zážehovými motory (snižování spotřeby pohonných hmot, snižování obsahu škodlivin, snižování vnitřního a venkovního hluku, zvyšování životnosti olejů)  u vozidel se vznětovými motory (snižování hlučnosti, snižování spotřeby motorové nafty, snižování kouřivosti motorů, zvyšování životnosti provozních dílů, hledání náhrady za paliva ropného původu) OPATŘENÍ TÝKAJÍCÍ SE DOPRAVNÍ CESTY:  koordinace rozvoje dopravních sítí a efektivní využití disponibilních kapacit  opatření k řízení dopravy a rekonstrukci infrastruktury TECHNICKO-TECHNOLOGICKÁ OPATŘENÍ:

ZÁVĚR Náklady silniční dopravy neodpovídají skutečným nákladům. Náklady silniční dopravy neodpovídají skutečným nákladům. Důsledky negativních externalit mohou být v budoucnu katastrofální, protože působení člověka způsobuje nevratné změny životního prostředí (vyčerpávání surovin, zánik řady rostlinných a živočišných druhů, globální oteplování, apod.). Důsledky negativních externalit mohou být v budoucnu katastrofální, protože působení člověka způsobuje nevratné změny životního prostředí (vyčerpávání surovin, zánik řady rostlinných a živočišných druhů, globální oteplování, apod.). I když dopravní sektor a silniční doprava není v ČR největším znečišťovatelem ovzduší nutno zdůraznit nejzávaznější důsledek a to koncentraci v hustě osídlených centrech, komunikačních uzlech apod. Zde představuje podíl znečišťování ovzduší dopravou až 60-80% veškerého znečištění. I když dopravní sektor a silniční doprava není v ČR největším znečišťovatelem ovzduší nutno zdůraznit nejzávaznější důsledek a to koncentraci v hustě osídlených centrech, komunikačních uzlech apod. Zde představuje podíl znečišťování ovzduší dopravou až 60-80% veškerého znečištění.