Role železnice v udržitelné multimodální mobilitě

Transkript

1 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Role železnice v udržitelné multimodální mobilitě Jiří Pohl, Siemens, s.r.o. ČVUT FD, Praha, siemens.cz/mobility Udržitelná multimodální mobilita Motiv: udržitelný rozvoj (neomezovat, ale rozvíjet mobilitu) Cíle: - zkvalitnit mobilitu osob i věcí (sociální geografie: zapojit co nejširší území do systému společné tvorby a spotřeby hodnot), - snížit energetickou náročnost mobility, - bezemisní mobilita (odstranění místních exhalací) zdravé životní prostředí, - bezuhlíková mobilita (odstranění globálních exhalací, odstranění závislosti na fosilních palivech) zastavení klimatických změn, - ekonomická mobilita (zvýšení efektivnosti investic), -produktivní mobilita (aktivní využití času stráveného cestováním). Nástroje: - inovativní technologie, - Doprava 4.: těsné propojení dopravy, energetiky a informačních technologií. Zdroje: - úspory energie, snížení externích nákladů, vyšší efektivita investic, aktivní využití času stráveného cestováním. Page 2-1-

2 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Je rozumné vnímat sedm souvislostí, cílem je udržitelná multimodální mobilita: Udržitelné osídlení, Udržitelná mobilita, Udržitelná energetika, Udržitelné klima, Udržitelné životní prostředí, Udržitelé pracovní síly, Udržitelná ekonomika. Page 3 Průměrný osobní automobil má v ČR denní běh jen 29 km. Denně je využíván pouze 25 minut, to je 1,7 % celkového času. Celých 23 hodin a 35 minut parkuje. Investice do vozidel veřejné dopravy jsou mnohonásobně efektivněji využity, než investice do automobilů. 7% denní využití investic do dopravních prostředků 6% 5% 4% 3% 2% 1% % IAD bus reg. vlak dálk. vlak HS vlak Page 4-2-

3 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Základní princip multimodální mobility: optimální poměr fixních (investičních) a variabilních (provozních) nákladů celkové náklady na dopravu (směrné hodnoty) IAD bus CR železnice HS železnice přepravní proud (osob/den) Page 5 Řízení výběru dopravního módu intenzitou přepravy Slabá přepravní poptávka: preference minimálních investičních nákladů (i za cenu dražšího provozu). Silná přepravní poptávka: preference minimálních provozních nákladů (i za cenu dražších investic). struktura nákladů dopravních systémů investiční náklady měrné provozní náklady 1,,8,6,4,2, silnice Page 6 železnice vysokorychlostní železnice -3-

4 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Princip multimodality: nikoliv konkurence, ale kooperace dopravních módů Využívat takový druh dopravy, který je v dané aplikaci nejvýhodnější: - poloprázdný autobus či vlak je vhodné nahradit automobilem, - dálnici plnou automobilů má logiku nahradit vysokorychlostní železnicí. volba optimálního dopravního systému vysokorychlostní železnice železnice autobus automobil pěšky, kolo přepravní proud (osob/h) Page 7 Podřízení volby dopravního sytému intenzitě přepravní poptávky - MHD struktura nákladů dopravních systémů investiční náklady měrné provozní náklady 1,,8,6,4,2, elektrobus/trolejbus tramvaj metro Page 8-4-

5 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Multimodální městská elektromobilita: Podřízení volby dopravního sytému intenzitě přepravní poptávky volba optimálního dopravního systému metro tramvaj elektrobus/trolejbus elektromobil kolo přepravní proud (osob/h) Page 9 Evropská rada Summit říjen 214 Dokument EU Závěry o rámci politiky v oblasti klimatu a energetiky do roku 23 (SN 79/14) určuje základní cíle: 1) snížit emise skleníkových plynů alespoň o 4 % oproti roku 199, 2) zvýšit podíl energie z obnovitelných zdrojů na 27 %, 3) zvýšit energetickou účinnost (snížit spotřebu energie) o 27 % Zimní energetický balíček EU ze navrhuje zpřísnit třetí cíl na 3 %. rok emise CO 2 k roku 199 % 2 4 podíl obnovitelných zdrojů % 2 27 zvýšení energetické účinnosti % 2 3 Jak přispěje doprava k tomu, aby ČR tuto příležitost správně využila? Page 1-5-

6 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Přínos spalování fosilních paliv Vprůběhu devatenáctého století se lidé naučili těžit a využívat uhlí. Následně též ropu a zemní plyn. Tedy fosilní paliva ve všech třech skupenstvích. Využíváním fosilních paliv získalo lidstvo obrovskou energii, která mu umožnila zásadním způsobem rozvinout průmysl, bydlení, dopravu a řadu dalších aktivit. Došlo k rozvoji hospodářského, společenského a rodinného života. Sekundárně se využívání energie fosilních paliv projevilo v prodloužení věku dožití, rozvoji vzdělanosti i změně životnímu stylu. Page 11 Energetická náročnost životního stylu Bilance spotřeby fosilních paliv (Česká republika, 215) energie uhlíková stopa palivo kwh/obyv./den kg CO 2 /obyv./den černé uhlí 13 5 hnědé uhlí zemní plyn 24 5 ropné produkty 28 7 celkem 12 3 Na jednoho občana ČR připadá spotřeba primární energie 134 kwh/den. Z toho 76 % (12 kwh/den, tedy průběžně 4,2 kw) pokrývají fosilní paliva: - fosilní paliva jsou příležitostí, která se opakuje jednou za 2 mil. let, - spalování fosilních paliv vede k nárůstu koncentrace CO 2 v obalu země, což způsobuje nežádoucí klimatické změny, - 2/3 energie fosilních paliv jsou zmařeny ve ztrátách spalovacích motorů a tepelných elektráren. => šťastné období blahobytu spotřeby fosilních paliv je potřebné využít k tomu, aby se lidstvo naučilo žít i bez nich (bez poklesu životní úrovně) Page 12-6-

7 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Koloběh oxidu uhličitého v přírodě Oxid uhličitý je součástí transformací (přeměn): a) energie slunečního svitu v energii paliv (fotosyntéza), b) paliv v teplo (tlení, spalování). Při vytváření biomasy se v průběhu fotosyntézy CO 2 z atmosféry odčerpává, při spalování se do atmosféry CO 2 vrací. Do osmnáctého století fungovala na Zemi přirozená reprodukce (než začalo lidstvo začalo hojně spalovat fosilní uhlovodíková paliva). V zemském obalu bylo původně cca 3 5 miliard tun CO 2, jeho koncentrace dosahovala kolem,28, tedy cca 28 ppm. Ve vegetačním období přechází při růstu rostlin část oxidu uhličitého z atmosféry s pomocí slunečního svitu do zeleně listů. Následně při tlení nebo spalování rostlin, respektive funkcí navazujících živých organizmů (trávení, dýchání, ) se oxid uhličitý vrací zpět do atmosféry. Page 13 Základem transformace slunečního záření na jiné formy energie je fotosyntéza Při fotosyntéze se pomocí slunečního záření mění oxid uhličitý a voda na glukózu, kyslík a vodu: 6 CO H 2 + slunečního záření C 6 H 12 O O H 2 Fotosyntéza ukládá energii fotonů ze slunečního záření do glukózy, která se dalšími enzymatickými reakcemi mění na asimiláty - škroby, bílkoviny, tuky a další látky Fotosyntéza probíhá ve velkém měřítku, ročně vzniká na naší planetě fotosyntézou zhruba 1 bilion MWh energie a je přitom z ovzduší pohlceno zhruba 4 miliard t oxidu uhličitého. Page 14-7-

8 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Spalování uhlíku Rovnice exotermické reakce dokonalého spalování uhlíku: 1 kmol (12 kg) C + 1 kmol (32 kg) O 2 1 kmol (44 kg) CO ,3 kwh spálením 1 kg uhlíku vznikne 3,67 kg oxidu uhličitého a 9,11 kwh tepelné energie vytvoření 1 kwh tepelné energie spalováním uhlíku je provázeno produkováním,43 kg CO 2. K zamezení vzniku oxidu uhličitého při spalování látek obsahujících uhlík neexistuje žádný filtr nebo technologie. Uhlík nelze dokonale spalovat jinak (lépe). Jediné, oč se lze snažit, je spalovat uhlíku méně. Page 15 Koloběh oxidu uhličitého v přírodě Podobně jako koloběh vody (atmosférické srážky odpařování) existuje v přírodě i koloběh oxidu uhličitého. Koloběh CO 2 v přírodě má dvě základní složky: - biologickou (fotosyntéza a spalování) s intenzitou cca 4 miliard t CO 2 /rok, - geochemickou (rozpouštění a uvolňování) s intenzitou cca 38 miliard t CO 2 /rok. Celkem se koloběhu mezi zemským obalem a Zemí zúčastňuje ročně cca 78 miliard t CO 2. Před počátkem využíváním fosilních paliv (do 18. století) byl tento koloběh vyvážený a v zemské atmosféře bylo stálé množství CO 2, zhruba 3 5 miliard t, což odpovídalo,28 koncentraci CO 2 v ovzduší. Ovzduší (rok 18): 3 5 miliard t CO 2 (,28 ) biologie 4 miliard t CO 2 /rok 4 miliard t CO 2 /rok geochemie 38 miliard t CO 2 /rok 38 miliard t CO 2 /rok Page 16 Země uhlí ropa plyn -8-

9 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Transfer oxidu uhličitého Přírodní procesy každoročně z ovzduší odebírají a do ovzduší navracejí = 78 miliard t CO 2 /rok. Od doby objevu používání fosilních paliv (uhlí, ropa, plyn) se díky lidské (antropogenní) činnosti dostávají do ovzduší velká (a stále větší) množství CO 2, vzniklého spalováním fosilních paliv uhlí, ropy a zemního plynu. Oxid uhličitý, potřebný pro jejich tvorbu byl z atmosféry pozvolna odebrán před zhruba 2 miliony let. Nyní je se s milionkrát větší intenzitou oxid uhličitý, vzniklý spalováním uhlí, ropných produktů a zemního plynu, předáván z podzemí do ovzduší (aktuálně: 32 miliard t CO 2 /rok). Spalováním fosilních paliv již bylo zvýšeno množství CO 2 v ovzduší ze 3 5 na 5 mil.t. Ovzduší (rok ): miliard t CO 2 (,28, 4 ) biologie 4 miliard t CO 2 /rok 4 miliard t CO 2 /rok geochemie 38 miliard t CO 2 /rok 38 miliard t CO 2 /rok fosilní paliva 32 miliard t CO 2 /rok Page 17 Země uhlí ropa plyn Cirkulace a translace Aktuálně je ročně je ze Země do ovzduší předáváno: - cca 78 miliard t zcela neškodného cirkulačního CO 2, který se zúčastňuje přírodních procesů. Předtím z ovzduší odebrané množství CO 2 se vrací zpět do ovzduší. Koncentraci CO 2 v ovzduší tato cirkulace nemění, -cca 32 miliard t nežádoucího translačního CO 2, který vznikl spalováním fosilních paliv (uhlí, ropa, zemní plyn). Do ovzduší se nově stěhuje spálený uhlík vytěžený z podzemí. Koncentraci CO 2 v ovzduší tato translace zvyšuje. Cirkulace je sice 25 krát intenzivnější než translace, ale probíhá téměř rovnoměrně. Nerovnoměrnost cirkulace způsobuje jen malé výkyvy koncentrace CO 2 v ovzduší v proběhu roku (vegetační perioda). Translace (spalování fosilních paliv) způsobuje trvalý a nevratný růst koncentrace CO 2 v ovzduší. Page 18-9-

10 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Dezinformace Na těžbě, zpracování a prodeji fosilních paliv a s nimi spojených technologií (spalovací motory, elektrárny, ) je finančně závislých mnoho jednotlivců a společenstev. Logicky se snaží význam produkce CO 2 spalováním uhlí, ropných produktů a zemního plynu bagatelizovat cílenými dezinformací: a) Dýchající krávy produkuji více CO 2, než automobily Možná ano, ale jde výhradně o neškodný cirkulační CO 2, který při růstu krmiva odebraly rostliny z ovzduší a zvířata jej vrací zpět. b) Automobily vytvářejí v ČR jen,5 % z celkové produkce CO 2 Celková produkce CO 2 je nepodstatná, zahrnuje především neškodnou přírodní cirkulační produkci, která je 25 krát větší, než podstatná translační antropogenní produkce. Správné znění je, že automobily způsobují v ČR 12,5 % z antropogenní produkce CO 2, která způsobuje nežádoucí a trvalé změny klimatu. Page 19 Důsledky spalování fosilních paliv (zákon zachování hmotnosti) V nynějším období spalování fosilních paliv dochází k nerovnováze. Do atmosféry je spalováním předáváno více CO 2, než je ve stejné době z atmosféry odebíráno přírodními biologickými a geochemickými procesy. Koncentrace oxidu uhličitého v zemském obalu roste (zhruba o 32 miliard tun/rok) Z výchozí hodnoty 28 ppm (ještě v 18. století), tedy 3 5 miliard tun CO 2, se postupně zvyšuje. Aktuálně již přesahuje 5 miliard tun CO 2 (přes 4 ppm). hmotnost CO 2 (mil.t) množství CO 2 v zemském obalu letopočet (rok) Page 2 koncentrace CO 2 (ppm) koncentrace CO 2 v zemském obalu letopočet (rok) -1-

11 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Důsledky spalování fosilních paliv (skleníkový efekt) Vlivem spalování fosilních paliv stále roste koncentrace oxidu uhličitého v zemském obalu. Zemská atmosféra má tepelně izolační schopnost. Přes noc uchovává teplo, vytvořené v průběhu dne slunečním zářením. Oxid uhličitý, podobně jako ostatní skleníkové plyny, propouštějí na zemi sluneční záření, ale absorbují tepelné záření vycházející ze země do vesmírného prostoru. Již koncem 19. století spočítal pozdější nositel Nobelovy ceny Swante Arrhenius, že zvýšení koncentrace CO 2 v atmosféře povede ke zvýšení teploty ovzduší. Nejde jen o růst střední teploty, ale o růst výkyvů (pěkně to ilustrují statistiky pojišťoven roste riziko poškození věcí přírodními vlivy). Ovzduší (rok 18): 3 5 miliard t CO 2 koncentrace,28 výchozí teplota Ovzduší (rok 215): 5 miliard t CO 2 koncentrace,4 výchozí teplota + 1 C Page 21 Uhlíková stopa Kyslík (atomová hmotnost 16) je těžší, než uhlík (atomová hmotnost 12), proto je hmotnost hořením vzniklého oxidu uhličitého (CO 2 ) 3,67 krát vyšší, než hmotnost spáleného uhlíku (C): ( ) / 12 = 44 / 12 = 11 / 3 = 3,67 Realita procesu hoření: spálením jednoho litru nafty se dostává do ovzduší 2,65 kg CO 2 spálením jednoho litru benzínu se dostává do ovzduší 2,46 kg CO 2 spálením jednoho kg zemního plynu se dostává do ovzduší 2,79 kg CO 2 Žádný filtr, přísada do paliva či jiná konstrukce motoru touto úměru nezmění. Jedinou cestou ke snížení antropogenní produkce CO 2 je spalovat méně fosilních paliv. Jedinou cestou ke zamezení antropogenní produkce CO 2 je nespalovat žádná fosilních paliva. Page

12 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Intenzita produkce oxidu uhličitého spalováním fosilních paliv intenzita produkce CO 2 spalováním fosilních paliv 35 uhlí ropa zemní plyn celkem intenzita produkce CO 2 (miliard t/rok) letopočet (rok) Realita roku 215: 7,3 miliardy obyvatel Země vyprodukovalo 32 miliardy tun CO 2 /rok. Předchozí roky nárůst intenzity produkce CO 2 : cca o,6 miliardy tun/rok za rok Page 23 Struktura antropogenní produkce oxidu uhličitého celosvětová produkce CO 2 od fosilních paliv (215) roční spotřeba energie měrná uhlíková stopa roční produkce CO 2 bil. kwh/rok kg/kwh mld. t/rok uhlí 39,36 14 ropa 42,26 11 zemní plyn 33,21 7 celkem 115,28 32 Realita roku 215: 7,3 miliardy obyvatel Země vyprodukovalo 32 miliardy tun CO 2 /rok. Page

13 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Úhrnná hodnota produkce CO 2 spalováním fosilních paliv (integrál roční intenzity produkce CO 2 ) antropogenní produkce CO součtová hodnota úhrnná produkce CO 2 (miliard t) letopočet (rok) Do ovzduší již bylo přidáno k 3 5 mld. t dalších více než 1 5 mld. t CO 2 Page 25 Validace: kontrola shody výpočtu koncentrace CO 2 s měřením koncentrace CO 2 koncentrace CO 2 (ppm) výpočet skutečnost letopočet (rok) Shoda výpočtu koncentrace CO2 v ovzduší podle statistik těžby fosilních s měřením je velmi přesná, zákon zachování hmoty funguje. Uhlík z veškerého vytěženého uhlí, ropy a zemního plynu je ve formě CO 2 v ovzduší nad námi, neztrácí se. => uhlík z podzemí jsme přestěhovali na oblohu. Page

14 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Důsledky spalování fosilních paliv Koncentrace CO 2 roste v posledních létech o 2,6 ppm/rok Vývoj koncentrace CO 2 v zemském obalu koncentrace CO 2 (ppm) koncentrace CO2 strmost nárůstu koncentace CO2 oteplení 4,5 4, 3,5 3, 2,5 2, 1,5 1,,5 strmost nárůstu koncentrace CO 2 (ppm/rok) oteplení (K), letopočet (rok) Page 27 Vliv růstu koncentrace CO 2 v na oteplení Země závislost zvýšení střední teploty Země na koncentraci CO 2 (196 až 215),7 skutečné oteplení lineární interpolace (1 C/125 ppm),6 zvýšení teploty ( C),5,4,3,2,1, koncentrace CO 2 (ppm) Při zvýšení koncentrace CO 2 o 125 ppm vzrostla střední teplota Země o cca 1 C. Page

15 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Pařížský protokol Podle zákona zachování hmoty se při spalovaná uhlí, nafty i zemního plynu stěhuje uhlík v podobě CO 2 z podzemí na oblohu, do zemského obalu. Oproti době předindustriální již jsme v ovzduší zvýšili množství oxidu uhličitého z cca 3 5 miliard tun (28 ppm) na současných cca 5 miliard tun (4 ppm) a střední roční teplotu země jsem zvedli o cca 1 C. V prosinci 215 se 147 státníků a reprezentantů ze 196 zemí na CPP 21 v Paříži dohodlo, že by oteplení nemělo přesáhnout 1,5 až 2 stupně. K naplnění tohoto cíle můžeme do zemského obalu poslat již jen: a) 75 miliard tun CO 2 (pro oteplení o 1,5 C), b) 1 5 miliard tun CO 2 (pro oteplení o 2 C). V měřítku času lidského žití se atmosférický oxidu uhličitý neodbourává jednou dosažitelná úroveň => dosažení maximální koncentrace CO 2 zemské atmosféře (a tím i oteplení Země) zůstane zachována i po skončení antropogenní produkce CO 2. Page alternativní scénář dalšího spalování fosilních paliv Pokračování progrese intenzity produkce +,6 miliard t CO 2 /rok za rok: oteplení Země o 1,5 C za 21 let, oteplení Země o 2 C za 36 let. predikce vývoje klimatu (dosavadní růst roční produkce: +,6 miliard t CO 2 /rok) 8 koncentrace CO2 roční produkce CO2 oteplení 4, 7 3,5 koncentrace CO 2 (ppm) C 251 1,5 C 236 3, 2,5 2, 1,5 1, oteplení ( C) 1,5, letopočet (rok) Page 3-15-

16 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) 2. alternativní scénář dalšího spalování fosilních paliv stagnace intenzity produkce na úrovni roku 215, tedy 32 miliard t CO 2 /rok teplení k roku 21: 2,6 C predikce vývoje klimatu (stagnace na hodnotě 32 miliard t CO 2 /rok) koncentrace CO2 roční produkce CO2 oteplení 8 7 koncentrace CO 2 (ppm) , 3,5 3, 2,5 2, 1,5 1,,5 oteplení ( C), letopočet (rok) Page alternativní scénář dalšího spalování fosilních paliv postupný útlum: cílové oteplení k roku 21: 2, C predikce vývoje klimatu (odklon od používání fosilních paliv do roku 21) koncentrace CO2 roční produkce CO2 oteplení 8 7 koncentrace CO 2 (ppm) , 3,5 3, 2,5 2, 1,5 1,,5 oteplení ( C), letopočet (rok) Page

17 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) 4. alternativní scénář dalšího spalování fosilních paliv rychlejší postupný útlum cílové oteplení k roku 265: 1,5 C predikce vývoje klimatu (odklon od používání fosilních paliv do roku 265) 8 7 koncentrace CO2 roční produkce CO2 oteplení 4, 3,5 koncentrace CO 2 (ppm) , 2,5 2, 1,5 1,,5 oteplení ( C), letopočet (rok) Page alternativní scénář dalšího spalování fosilních paliv okamžitá nula: dosažené oteplení: 1, C predikce vývoje klimatu (okamžitý odklon od spalování fosilních paliv) koncentrace CO2 roční produkce CO2 oteplení 8 7 koncentrace CO 2 (ppm) , 3,5 3, 2,5 2, 1,5 1,,5 oteplení ( C), letopočet (rok) Page

18 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Známé zásoby fosilních paliv potenciál uhlíkové stopy (ověřené zásoby fosilních paliv) výchozí (17) dosud (215) ještě k dispopzici celkem palivo produkce koncentrace oteplení produkce koncentrace oteplení produkce koncentrace oteplení produkce koncentrace oteplení mld. t CO 2 ppm CO 2 C mld. t CO 2 ppm CO 2 C mld. t CO 2 ppm CO 2 C mld. t CO 2 ppm CO 2 C uhlí, 77 62, , ,71 ropa, 52 42, , ,72 plyn, 21 17,13 1 8, ,77 fosilní celkem, , , ,2 základní , ,, , výsledná , 5 4, , ,2 Spálení dosud známých geologických zásob fosilních paliv vede ke zvýšení střední teploty Země vůči době předindustriální o 3,2 C. To je více, než připouštějí limity dohodnuté na konferenci v Paříži. Mají li být dodrženy dohody z Paříže, nebude možno vyčerpat ani dosud známé zásoby fosilních paliv (klimatické limity jsou přísnější, než geologické). Začaly závody producentů o výprodej v budoucnu bezcenných zásob. Poselství nízkých cen fosilních paliv: Nakupujte u nás, nešetřete, neinvestujte do obnovitelných zdrojů! Page 35 Podíl obyvatele ČR na produkci oxidu uhličitého Obyvatelstvo a exhalace (odhad úrovně roku 215) počet obyvatel produkce CO 2 měrná prod. CO 2 objekt mil. osob mil. t/rok t/osobu/rok svět ,4 podíl světa 1% 1% 1% ČR 1, ,1 podíl ČR,14%,36% 252% EU ,4 podíl EU 7% 12% 167% Čína ,2 podíl Číny 18% 25% 14% Čína je větším producentem CO 2 než ČR, ale Čech je větším producentem CO 2, než Číňan. Page

19 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Nahraditelnost fosilních paliv bilance roku 215 roční energie slunečního záření na Zemi bil. kwh střední výkon slunečního záření na Zemi bil. kw 174 roční energie fosilních paliv bil. kwh 114 střední výkon spalování fosilních paliv bil. kw,13 ekvivalentníi doba slunečního svitu min 39 poměr výkonu slunečního svitu k fosilním palivům poměr výkonu fosilních paliv ke slunečnímu svitu,8 Energii roční spotřeby všech druhů fosilních paliv (uhlí, ropy a zemního plynu) dodá slunce Zemi v průběhu 32 minut, za rok je to krát více. Obnovitelné zdroje mohou nahradit zdroje fosilní. Jen je potřeba se naučit: -přeměňovat je na elektřinu: přímo (FV), přes potenciální energii vody a přes kinetickou energii větru, - kombinovat zdroje energie, řídit spotřebiče energie, transportovat energii a skladovat energii. Page 37 Strategie odklonu od používání fosilních paliv K naplnění přijatého cíle, aby oteplení Země nepřesáhlo 1,5, respektive 2 C, již může lidstvo vyprodukovat spalováním fosilních paliv jen 75 respektive 1 5 miliard t CO 2. Přitom v roce 215 bylo spalováním fosilních paliv vytvořeno 32 miliard t CO 2. Jak hospodařit s posledními 75, respektive 1 5 miliard t CO 2 patří k nejzásadnějším manažerským rozhodnutím v dějinách lidstva. V principu jsou dvě možnosti: a)začít snižovat spotřebu fosilních paliv ihned, b)ještě několik let pokračovat v současné úrovni spotřeby fosilních paliv a pak teprve snižovat jejich spotřebu Druhý scénář je lákavý, ale zhoubný. Každý další rok neomezované spotřeby zkrátíme období snižování spotřeby o dva roky. Prudké tempo odklonu od používání fosilních paliv nebude snadné zvládnout. Page

20 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Skokový scénář ukončení spotřeby fosilních paliv řízení oteplení Země (skokový scénář) 35 produkce CO2 pro 1,5 C produkce CO2 pro 2 C oteplení pro 1,5 C oteplení pro 2 C 3,5 produkce CO2 (mld. t/rok) , 2,5 2, 1,5 1,,5 oteplení Země ( C), letopočet (rok) Při pokračování spotřeby fosilních paliv na úrovni roku 215 dosáhne oteplení Země mezní hodnotu 1,5 C za 23 let, respektive respektive 2 C za 47 let. Page 39 Plynulý scénář ukončení spotřeby fosilních paliv řízení oteplení Země (plynulý scénář) produkce CO2 (mld. t/rok) produkce CO2 pro 1,5 C produkce CO2 pro 2 C oteplení pro 1,5 C oteplení pro 2 C 3,5 3, 2,5 2, 1,5 1,,5 oteplení Země ( C), letopočet (rok) Plynulý pokles prodlouží dobu používání fosilních paliv na dvojnásobek. Ovšem za podmínky bezodkladného zahájení poklesu. Page 4-2-

21 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Plynulý scénář ukončení spotřeby fosilních paliv řízení oteplení Země (plynulý scénář s odkladem 1 let) 35 3 produkce CO2 pro 1,5 C produkce CO2 pro 2 C oteplení pro 1,5 C oteplení pro 2 C 3,5 3, produkce CO2 (mld. t/rok) ,5 2, 1,5 1,,5 oteplení Země ( C), letopočet (rok) Odklad zahájení poklesu spotřeby o deset let zkrátí možnou dobu poklesu spotřeby o dvacet let. Page 41 Plynulý scénář ukončení spotřeby fosilních paliv řízení oteplení Země (plynulý scénář s odkladem 2 let) 35 produkce CO2 pro 1,5 C produkce CO2 pro 2 C oteplení pro 1,5 C oteplení pro 2 C 3,5 produkce CO2 (mld. t/rok) , 2,5 2, 1,5 1,,5 oteplení Země ( C), letopočet (rok) Odklad zahájení poklesu spotřeby o dvacet let zkrátí možnou dobu poklesu spotřeby o čtyřicet let. Page

22 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Energetická náročnost mobility Přenos informací moderními elektronickými technologiemi má velmi vysokou rychlost a nízkou energetickou náročnost. Proto se může rozvíjet velmi intenzivně i na velké vzdálenosti do odlehlých území (mobilní telefonní sítě, internet, ) Doprava osob a zboží po rozsáhlejším území však naráží na dva limity: časovou náročnost (nepřímo úměrnou rychlosti: T = L / v), energetickou náročnost (úměrnou druhé mocnině rychlosti: A = L. k. v 2 ) Avšak lidská společnost potřebuje takové formy mobility, které jsou: rychlé, energeticky nenáročné. => zadání (společenská poptávka): jezdit rychle a přitom energeticky nenáročně Page 43 Energetická náročnost mobility Měrná spotřeba energie je dána podílem fyzikální a dopravní práce: e = A / D = F. L / (m. L) = F / m (kwh/tkm, respektive kwh/os. km) Měrná spotřeba energie závisí na: -valivém tření (F v = f v.m. g), -aerodynamickém odporu (F a =,5. ρ. C x. S. v 2 ), -účinnosti pohonů (ƞ). e = F / ƞ = (F v + F a ) / ƞ = (f v.m. g +,5. ρ. C x. S. v 2 ) / ƞ Page

23 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Energetická náročnost mobility Možnosti volby I. valivý odpor F v = f v.m. g a) pneumatika/vozovka: f v =,8 (z bezpečnostních důvodů nelze snížit), b) ocelové kolo/ocelová kolejnice: f v =,1 II. aerodynamický odpor F =,5. ρ. C x. S. v 2 a) individuální doprava: za čelní plochou S jsou umístěny 2 řady sedadel, b) hromadná doprava: za čelní plochou S je umístěno 15 řad sedadel (bus), respektive 25 řad sedadel (vlak) III. účinnost motoru a) spalovací motor: cca 36 % (téměř výhradně fosilní paliva ropa a zemní plyn), b) elektrický motor: cca 92 % (elektrická energie vyrobitelná i z obnovitelných zdrojů) Page 45 Energetická náročnost mobility Ideální vozidlo: - nízký součinitel valivého odporu f v (tvrdá kola, tvrdá jízdní dráha), štíhlý aerodynamický tvar C x. S, - vysoká účinnost pohonu ƞ M Page

24 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Energetická náročnost mobility 3,5 poměrná energetická náročnost dopravy 3 2,5 2 1,5 1,5 elektrický naftový železnice silnice Page 47 Energetická náročnost mobility 1% poměrná energetická náročnost dopravy 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% % automobil nafta automobil elekřina železnice nafta železnice elektřina Page

25 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Podíl dopravy na spotřebě energie ČR patří k zemím s velmi vysokou spotřebou energie na obyvatele a s velmi vysokou produkcí oxidu uhličitého na obyvatele. Omlouváme to tím, že jsme průmyslovou zemí. Avšak to není úplně přesné, průmysl se na tom nepodílí sám: průmysl se v ČR na konečné spotřebě energie podílí 31 %, doprava se v ČR na konečné spotřebě energie podílí 27 %. produkce CO2 (t/osoba /rok) produkce CO 2 (rok 215) 12 11, ,4 6,2 6 4,4 4 2 svět EU Čína ČR Page 49 27% struktura konečné spotřeby energie v ČR 12% 3% 27% 31% průmysl doprava domácnosti služby ostatní Vývoj spotřeby energie V důsledku programů úspor klesla v ČR v rozmezí let 211 až 215 konečná spotřeba energie: v průmyslu o 4 %, v domácnostech o 2 %. Avšak v dopravě vzrostla spotřeba energie o 4 % struktura konečné spotřeby energie v ČR spotřeba energie (PJ/rok) průmysl doprava domácnosti služby ostatní letopočet (rok) Page 5-25-

26 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Energie pro dopravu Spotřeba energie pro dopravu činí v ČR 18 kwh/obyvatele/den. fosilní paliva 91 % (zajišťují 77 % přepravních výkonů), biopaliva 6 % (zajišťují 5 % přepravních výkonů), elektřina 3 % (zajišťuje 18 % přepravních výkonů). ČR: struktura energií pro dopravu spotřeba energie přepravní výkon 1% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% % fosilní paliva biopaliva elektřina Page 51 Struktura mobility osob v ČR Dominantním dopravním módem v oblasti přepravy osob jsou spalovacími motory poháněné automobily. podíl na přepravních výkonech osobní dopravy (ČR, 216) 7,4% 8,6% 6,7% 8,6% 14,6% železnice autobusy letadla MHD IAD Page

27 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Struktura spotřeby energie pro dopravu osob Dominantním spotřebitelem energie v osobní dopravě jsou energeticky vysoce náročné automobily.,8 měrná energetická náročnost osobní dopravy v ČR 4 spotřeba energie osobní dopravy v ČR kwh/oskm,7,6,5,4,3,2,1, mil. kwh/rok Page 53 Struktura mobility osob v ČR Dominantním spotřebitelem energie v oblasti přepravy osob jsou spalovacími motory poháněné automobily. přepravní výkony osobní dopravy v ČR (MD 215) spotřeba energie osobní dopravy v ČR (215) 61,2% 7,3% 8,8% železnice 8,5% autobusy letadla,% lodě MHD 14,1% IAD 2,1% 5,6% 13,9%,% 4,5% železnice autobusy letadla lodě MHD IAD 73,9% Page

28 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Struktura produkce CO 2 dopravou osob Dominantním producentem CO 2 v osobní dopravě jsou na fosilních palivech silně závislé automobily. kgco2/oskm měrná prodkce CO2 osobní dopravy v ČR,2,18,16,14,12,1,8,6,4,2, tis. tun/rok produkce CO2 osobní dopravy v ČR Page 55 Struktura mobility osob v ČR Dominantním producentem CO 2 v oblasti přepravy osob jsou spalovacími motory poháněné automobily. přepravní výkony osobní dopravy v ČR (MD 215) produkce CO2 osobní dopravy v ČR (215) 7,3% 8,8% 3,9% 5,3% 61,2% železnice 8,5% autobusy letadla,% lodě MHD 14,1% IAD 7,% 14,% železnice autobusy,% letadla 6,8% lodě MHD IAD Page

29 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Predikce vývoje uhlíkové stopy elektřiny v ČR (podle Státní energetické koncepce ČR) - uhlíková stopa ropných paliv (nafta: 2,65 kg CO 2 /litr, benzin : 2,65 kg CO 2 /litr) je ovlivněna jen o jednotky % přísadou biopaliv, - uhlíková stopa zemního plynu 2,65 kg CO 2 /kg je neměnná. - Uhlíková stopa elektřiny se vývojem elektrárenství postupně snižuje vývoj uhlíkové stopy elektřiny v ČR podíl bezemisních uhlíková stopa podíl bezemisních zdrojů (%) ,8,7,6,5,4,3,2,1 uhlíková stopa (kg CO2)/kWh), letopočet (rok) Page 57 Struktura mobility osob v ČR Přepočet uhlíkové stopy elektřiny na rok 24 (podlesek) - rok 215:,6 kg CO 2 /kwh e - rok 24:,25 kg CO 2 /kwh e produkce CO2 osobní dopravy v ČR (215) produkce CO2 osobní dopravy v ČR (215) 3,9% 5,3% 2,1% 5,6% 7,% 14,% železnice autobusy,% letadla 6,8% lodě MHD IAD 73,2% 14,7%,% 4,4% železnice autobusy letadla lodě MHD IAD elektřina 215 elektřina 24 Page

30 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Systémové nevýhody automobilové dopravy Vysoká energetická náročnost automobilové dopravy, která se stala dominantní, je dána třemi skutečnostmi: - vysoký valivý odpor pneumatik po vozovce (8 proti 1 u železnice), který je průvodním jevem potřebné stability pneumatik, - vysoký aerodynamický odpor (na rozdíl od železnice není využívána jízda vozidel v zákrytu). Význam této nevýhody se zvyšuje s rostoucí rychlostí jízdy, - nízká (jen cca 35 %) účinnost přeměny energie paliva na mechanickou práci ve spalovacích motorech (65 % energie paliva se promění v tepelné ztráty). Page 59 Doprava osob v Praze podíl na přepravních výkonech 21,8% 51,4% 12,2% metro tramvaje autobusy železnice IAD 2,4% 12,2% Page 6-3-

31 2,3% 2,7% 6,4% IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Doprava osob v Praze podíl na spotřebě energie,4% metro tramvaje autobusy železnice IAD 88,2% Page 61 Energetická náročnost osobní dopravy v Praze,6 energetická náročnost městské dopravy měrná spotřeba energie (kwh/os. km),5,4,3,2,1, metro tramvaje autobusy železnice IAD Page

32 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Nejen globální, ale i lokální exhalace Spalovací motory automobilů produkují kromě oxidu uhličitého, který způsobuje nevratné změny klimatu a které působí globálně, též další látky, které poškozují zdraví obyvatelstva. Výsledky šetření Ústavu experimentální medicíny Akademie věd ČR jsou velmi závažné: - snaha snížit spotřebu paliva spalováním při vysokých teplotách vede k oxidaci vzdušného dusíku a vzniku vysoce toxického NO 2, - snaha snížit množství hrubých při zkouškách kontrolovaných hrubých prachových částic PM 1 (velikost 1 μm) vede k vysoké produkci při zkouškách nekontrolovaných jemných prachových částic PM 2,5 a PM 1 (velikost 2,5 μm a 1 μm). Tyto částice pronikají sliznicemi do krevního řečiště lidského těla (analogie:místo řízků jíme karbanátky), - na jemné prachové částice se váží další polutanty hoření - polyaromatické uhlovodíky (PAH), zejména benzo (a) pyren, které a podporují vznik řady vážných chorob všech věkových skupin obyvatelstva. => Protesty obyvatelstva proti intenzivní automobilové dopravě jsou opodstatněné a oprávněné. Page 63 Nejen globální, ale i lokální exhalace Léta se nechalo obyvatelstvo i politická reprezentace uklidnit přesvědčením, že nové automobily vyšších emisních tříd jsou zdraví neškodné. Avšak jak se ukázalo, by to klam: - mnoho vozidel získalo emisní certifikáty podvodem, vlivem spalování při vysokých teplotách produkují řádově více toxického NO 2, než je přípustné, -předepsané testy nepokrývají všechny provozní stavy, - mnoho vozidel je provozováno s nefunkčními filtry pevných částic, -kromě škodlivin posuzovaných při hodnocení emisí produkují spalovací motory i další škodliviny (zejména jemné prachové částice PM 1, PM 2,5 a polyaromatické uhlovodíky PAH), - dovážená použitá vozidla nejsou hodnocena podle aktuálních předpisů, ale podle předpisů platných v době jejich výroby. Page

33 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Nejen globální, ale i lokální exhalace Obavy o zdraví vedou obyvatelstvo k odmítání silné automobilové dopravy. Emise automobilové dopravy mají i svojí ekonomickou stránku v podobě ztráty hodnoty nemovitostí (bytů i živnostenských prostor) situovaných v blízkosti rušných silničních komunikací. Skutečnost, že automobil lidem slouží denně jen 25 minut, ale 23 hodin 35 minut je obtěžuje, si lidé uvědomují stále silněji. Page 65 Externality Individuální automobilová doprava je provázena velkými externalitami, tedy náklady kterými nenese, které jsou hrazeny z jiných kapitol státního rozpočtu. Věstník dopravy MD ČR č.11/213 Externí náklady osobní dopravy (Kč/os km), úroveň roku 217 automobilová železniční rozdíl nehody 1,81,4 1,76 hluk,29,2,9 znečistění ovzduší,87,25,62 změny klimatu,8,27,53 celkem 3,76,75 3,1 Úspora externalit při převedení individuální automobilové dopravy na železnici je třikrát vyšší, než cena jízdného (3,76,75 = 3,1). Vliv automobilů se spalovacími motory na znečistění ovzduší a na změny klimatu (,87 +,8 = 1,67 Kč/os km) je výrazně vyšší, než výnos státu ze spotřební daně z nafty či benzínu ten činí při dani 11 Kč/litr a spotřebě 6 litrů na 1 km při obsazení vozidla 1,3 osobami jen,42 Kč/os km. Page

34 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Struktura mobility věcí v ČR Dominantním dopravním módem v oblasti přepravy zboží jsou spalovacími motory poháněné automobily. přepravní výkony nákladní dopravy v ČR (MD 215),8%,% 2,6% 19,9% železnice silnice letadla lodě produktovody 76,6% Page 67 Struktura spotřeby energie pro dopravu věcí Dominantním spotřebitelem energie v nákladní dopravě jsou energeticky vysoce náročné automobily. měrná energetická náročnost nákladní dopravy v ČR 1,4 25 spotřeba energie nákladní dopravy v ČR kwh/tkm 1,2 1,,8,6,4,2 mil. kwh/rok , železnice silnice letadla lodě produkt. železnice silnice letadla lodě produkt. Page

35 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Struktura mobility věcí v ČR Dominantním spotřebitelem energie v oblasti přepravy zboží jsou spalovacími motory poháněné automobily. přepravní výkony nákladní dopravy v ČR (MD 215) spotřeba energie nákladní dopravy v ČR (215),% 2,6%,8% 19,9%,4%,5% 2,8%,2% železnice silnice letadla lodě produktovody železnice silnice letadla lodě produktovody 76,6% 96,2% Page 69 Struktura produkce CO 2 dopravou věcí Dominantním producentem CO 2 v nákladní dopravě jsou na fosilních palivech silně závislé automobily. měrná prodkce CO2 nákladní dopravy v ČR,4 6 produkce CO2 nákladní dopravy v ČR kgco2/tkm,35,3,25,2,15,1,5 tis. tun/rok , železnice silnice letadla lodě produkt. Page 7 železnice silnice letadla lodě produkt. -35-

36 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Struktura mobility věcí v ČR Dominantním producentem CO 2 v oblasti přepravy zboží jsou spalovacími motory poháněné automobily. produkce CO2 nákladní dopravy v ČR přepravní výkony nákladní dopravy v ČR (215) (MD 215),8%,% 2,6% 19,9% 1,1%,2%,4% 5,5% železnice silnice letadla lodě produktovody železnice silnice letadla lodě produktovody 76,6% 92,8% Page 71 Struktura mobility věcí v ČR Přepočet uhlíkové stopy elektřiny na rok 24 (podlesek) - rok 215:,6 kg CO 2 /kwh e - rok 24:,25 kg CO 2 /kwh e produkce CO2 nákladní dopravy v ČR (215),2%,4% 1,1% 5,5% produkce CO2 nákladní dopravy v ČR (215),2%,4% 2,8%,5% železnice silnice letadla lodě produktovody železnice silnice letadla lodě produktovody 92,8% Page 72 96,2% elektřina

37 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Realita Nejvíce používáme ty dopravní módy (osobní automobilová doprava, nákladní automobilová doprava), které jsou vysoce náročné na spotřebu a které jsou silně závislé na fosilních palivech a proto intenzivně produkují oxid uhličitý. Největší potenciál úspor energie a produkce CO 2 není v rámci jednotlivých dopravních módů (intramodální úspory), ale převodem dopravy na méně energeticky a klimaticky náročné dopravní módy (extramodální úspory), ty mohou snížit spotřebu energie cca na 15 % a tím i globální a lokální exhalace. Nutným předpokladem k využití potenciálu extramodálních úspor (k převodu dopravy na energeticky a klimaticky méně náročné dopravní módy) je jejich vysoká výkonnost a vysoká kvalita. Nabídka kvalitní veřejné dopravy je nejúčinnějším opatřením k docílení úspor energie, ochrany klimatu a kvality ovzduší. Page 73 Extramodální úspory,3 energetická náročnost nákladní dopravy v ČR uhlíková stopa nákladní dopravy v ČR silnice, nafta železnice, elektřina 7 měrná spotřeba energie (kwh/čtkm),25,2,15,1,5 měrná produkce CO2 (g/čtkm) , silnice, nafta železnice, elektřina Page

38 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Doprava ISO kontejnerů 1 TEU = dvacetistopý kontejner rozměry: 8 x 8 x 2 2,438 m x 2,438 m x 6,96 m, hmotnost cca 15 t Silniční doprava 1 automobil 2 TEU, 9 km/h spotřeba 48 litrů nafty (s tepelným obsahem 1 kwh/litr) na 1 km =>,24 litru nafty na 1 kontejner a 1 km => 2,4 kwh na 1 kontejner a 1 km Železniční doprava 1 vlak, 96 TEU, 1 km/h spotřeba 29 kwh elektrické energie na 1 km =>,3 kwh na 1 kontejner a 1 km => jeden vlak nahradí 48 nákladních automobilů => spotřeba energie pro dopravu jednoho kontejneru je 8 krát menší Page 75 EC/IC vlaky Železnice jízda rychlostí 16-2 km/h: spotřeba 2,5 kwh/sedadlo/1 km Automobil jízda rychlostí 13 km/h: spotřeba 12,5 kwh/sedadlo/1 km Page

39 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Pohodlím k úsporám energie Kvalitní přepravní produkty jsou nástrojem ke motivaci pro konverzi cestujících ze silnic a dálnic na železnice a tím i k zásadním úsporám spotřeby energie i produkce CO 2 i jedovatých látek. Page 77 Snižování emisí orientací na veřejnou hromadnou dopravu přepravní výkony osobní dopravy v ČR (21: 1 %) celkem železnice autobusy letadla MHD IAD index (%) letopočet (rok) Obyvatelstvo v ČR inklinuje k osobní železniční dopravě přepravní poptávka vzrostla za 6 let o 34 %, tedy k roku 21 v průměru o 5,7 % ročně. V poslední době narůstá i zájem o městskou hromadnou dopravu. Page

40 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Nejvíce roste (v odezvě na zvýšení kvality přepravní nabídky) mezistátní doprava Za 6 let vyrostla na 4 %, to je o 5 % ročně. přepravní výkony (%) přepravní výkony osobní železniční dopravy v ČR (21: 1 %) celkem vnitro vnitro IDS vnitro mimo IDS mezistátní letopočet (rok) Page 79 Produktivita osobních automobilů Počet automobilů v ČR roste rychleji, než jejich přepravní výkony. Produktivita automobilu postupně klesá (aktuálně: 37 os km/den, tedy cca 29 km/den) Lidé si kupují automobily, ale moc s nimi nejezdí (střední roční proběh 1 5 km). Denní využití osobního automobilu v ČR je 25 minut, tedy 1,7 % z celkového času. osobní automobily v ČR počet automobilů produktivita automobilu přepravní výkon počet automobilů (vůz) letopočet (rok) přepravní výkon (mld. oskm/rok) produktivita automobilu (oskm/den) Page 8-4-

41 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Chování obyvatelstva v ČR: autem na blízko, vlakem na větší vzdálenost. Potřebují občané ČR další dálnice, nebo spíš parkoviště P + R u nádraží? souvislost rozvoje automobilizace se způsobem použití železnice počet automobilů IAD střední přepravní vzdálenost IAD střední přepravní vzdálenost železnice počet automobilů (vůz) letopočet (rok) Střední přepravní vzdálenost: automobil stagnace na hodnotě 32 km, železnice růst ze 37 km k hodnotě 5 km Page střední přepravní vzdálenost (km) Lidé nechtějí dělat to, co nemají rádi Negativní motivace je velmi silná: a) lidé neradi dlouho čekají, b) lidé neradi dlouho řídí auto. Rozhodovací proces občanů je logický a jednoduchý: a) než se kodrcat zastávkovou veřejnou hromadnou dopravou s dlouhými intervaly a s přestupy na nádraží, tak tam raději dojedu za pár minut autem. Poslouží mi i jako čekárna do příjezdu vlaku. b) než se otavovat, unavovat a rozčilovat několikahodinovým řízením auta, to si raději ve vlaku pospím, zabavím či pracuji. Ale musí ten vlak být rychlý a musí garantovat kvalitu. Page

42 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Dopravní chování obyvatelstva ČR Lidé sice mají lidé více automobilů, ale rádi jezdí vlakem. Orientaci obyvatelstva směrem k železnici je nanejvýš rozumné podpořit vyšší kvalitou i kvantitou přepravní nabídky souvislost stupně automobilizace s podílem železnice stupeň automobilizace podíl železnice na přepravních výkonech stupeň automobilizace (%) , letopočet (rok) 7,6 7,4 7,2 7, 6,8 6,6 6,4 6,2 6, 5,8 podíl železnice na přepravních výkonech (%) Page 83 Dálková osobní železniční doprava: intenzivní růst Na dálkových linkách na tranzitních železničních koridorech rostou počty cestujících o desítky procent ročně. V relaci Praha Brno / Olomouc / Ostrava je růst 26 % ročně. index (%) cestování železnicí z Prahy a do Prahy (rok 21: 1 %) letopočet (rok) Page 84 Středočeský a Praha Jihočeský Plzeňský Karlovarský Ústecký Liberecký Královéhradecký Pardubický Vysočina Jihomoravský Olomoucký Zlínský Moravskoslezský Příčinou atraktivity železnice je logický součin tří faktorů: Rychlá kvalitní trať. Nová pohodlná vozidla. Objednávka pravidelného taktu -42-

43 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Dálková osobní železniční doprava: intenzivní růst V relaci Praha - Brno vzrostl počet cestujících vlakem za šest let (21 až 216) na 27 %, to je v průměru o 29 % ročně. Dynamika růstu se zvyšuje, růst je progresivní. cestování železnicí mezi Prahou a Brnem (rok 21: 1 %) 3 roční přeprava roční přírůstek přepravy 6 přeprava (%) roční přírůstek přepravy (%/rok) letopočet (rok) Page 85 Pokračování trendu let 21 až 216 Lineární extrapolace přepravní poptávky Praha Brno index (%) cestování železnicí mezi Prahou a Brnem (rok 21: 1 %) letopočet (rok) Potenciál růstu železnice převodem cestujících z automobilů je přitom značný. V současnosti má v této relaci železnice 6 % podíl na přepravě a auta 89 %. Page

44 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Pokračování trendu let 21 až 216 Linka Praha Brno (+ 29 % / rok): volné trasy již nejsou, do roku 23 nárůst ze 7 na 16 vozů? růst přepravní kapacity vlaku Praha - Brno na úrovni pokračování trendu v létech 21 až 216 (+ 29 % / rok) poptávka nabídka 12 1 počet sedadel letopočet (rok) Page 87 Zásadní téma ekonomiky v ČR:nedostatek pracovních sil V rozmezí let 22 až 216 ubylo v ČR cca 1 pracovních sil. Aktuálně se podnikům v ČR nedostává 15 pracovních sil. Úbytek pracovních sil tempem zhruba mínus 7 / rok bude pokračovat i v dalších létech. počet narozených (osob/rok) demografický vývoj v ČR letopočet (rok) Page 88 počet obyvatel (osob/rok) důsledky demografického vývoje v ČR potenciální odchod do důchodu (65 let) potencionální nástup do práce (22 let) roční úbytek pracovníků letopočet (rok) celkem (osob) -44-

45 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Individuální doprava zatěžuje mnoho osob řízením. Hromadná doprava umožňuje produktivně využít čas strávený cestováním (Train Office). 8% podíl osob zaměstnaných řízením 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% % IAD bus reg. vlak dálk. vlak HS vlak Page 89 V individuální dopravě je plýtváno fondem pracovní doby vysoce kvalifikovaných osob. Průměrný hodinový výdělek v ČR v roce 216 (MPSV ČR ISPV) člen předst. banky finanční ředitel výrobní ředitel technický náměstek finanční poradce poradce IT programátor analytik analytik finan. trhu profesor VŠ chemický inženýr ekonom národohosp. specialista logistik módní návrhář politolog agronom řidič os. automobilu (Kč/h) Page 9-45-

46 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Průmysl 4. Čtvrtá průmyslová revoluce je přirozenou reakcí průmyslu na vývoj ve společnosti (poptávka po řešeních) a vývoj v technice (nabídka řešení). 1. Průmyslová revoluce fosilní paliva (parní stroj) 2. Průmyslová revoluce elektrické pohony 3. Průmyslová revoluce automatické řízení 4. Průmyslová revoluce samočinné vykonávání opakovaných procesů Opakovanou (rutinní) práci (fyzickou i duševní) umí stroje dělat lépe, rychleji, bezchybněji, levněji a ochotněji, než lidé. Tvůrčí potenciál člověka je rozumné využívat užitečněji. Čtvrtá průmyslová revoluce vznikla v továrnách zcela spontánně a stále se prohlubuje. Nejde o progaramové vytyčení trendu do budoucna, ale o ex post konstatování skutečnosti, která nastala a je realitou. Page 91 Průmysl 4. Tomáš Baťa: dřinu strojům, lidem myšlení čtvrtá průmyslová revoluce: opakovanou (manuální i duševní) práci strojům, lidem tvůrčí práci (manuální i duševní) Internet věcí, internet služeb (stroje si spolu povídají, továrny si spolu povídají) Čtvrtá průmyslová revoluce probíhá v průmyslu zcela spontánně a neorganizovaně. Je přirozeným nástrojem ke zvyšování výkonnosti, kvality a hospodárnosti. Stát stranou by bylo konkurenční nevýhodou. Pro harmonický rozvoj lidské společnosti je nutno stejné principy aplikovat i v ostatních oborech lidské činnosti: - vzdělání 4., školství 4., - energetika 4., - doprava 4., - státní správa 4., Page

47 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Průmysl 4. Základní principy: - interoperabilita (standardy propojitelnosti), - virtualizace (každý předmět nebo služba má svůj matematický model), - decentalizace (rozhodování pobíhá decentrálně a to na základě znalostí), - práce v reálném čase, - orientace na služby (činnosti), - modularita (schopnost rekonfikurace) Formy vztahů: - internet věcí (komunikace mezi produkty), - internet služeb (komunikace s procesy), - internet engineeringu (komunikace s lidmi). => neplýtvat pracovními silami a lidskou prací, rozumně a efektivně je využívat Page 93 Rozvoj polycentrické struktury Minulost 95 % obyvatelstva pracovalo v zemědělství, docházková vzdálenost na pole určila historickou strukturu osídlení (systém vesnic a malých měst) Současnost 2 % obyvatelstva pracuje v zemědělství Výhoda z rozsahu vede ke koncentraci veškerých aktivit (výroba, služby, vzdělání, zdravotnictví, kultura, sport, ) do velkých měst a jejich okolí Výsledkem je polarizace společnosti: vznikla bohatá, přelidněná, vzdělaná, mladá, zaměstnaná a rozvíjející se města (včetně jim přilehlého venkova), vznikl chudnoucí, postupně vysidlovaný, méně vzdělaný, stárnoucí, málo zaměstnaný a celkově upadající odlehlý venkov (včetně jemu přilehlých městeček). Hranicí mezi blahobytem a chudobou je izochrona denního dojíždění. Page

48 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Původní struktura rozptýleného venkovského osídlení 95 % obyvatelstva je zaměstnáno v zemědělství Izochrona denní docházky na pole určila vzájemnou vzdálenost vesnic, Rozloha okolních polí určila počet obyvatel ve vsi DDDD Page 95 Koncentrace osídlení do velkých měst Technika změnila zemědělství, to již zaměstnává jen 2 % obyvatelstva Lidé odcházejí za vzděláním a za prací do velkých měst Působením základních ekonomických principů (výhoda z rozsahu, výhoda ze struktury), Dochází ke koncentraci lidských aktivit (vývoj, výroba, obchod, vzdělání, zdravotnictví, kultura, sport, ) Page

49 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Dekoncentrace osídlení do okolí velkých měst Růst bohatství umožňuje lidem bydlet i v okolí měst Osídlení se polarizuje na bohatá města (a jejich okolí) a chudý odlehlý venkov Izochrona denního dojíždění se stává hranicí blahobytu a chudoby Page 97 Polycentrická struktura osídlení Cíl: zapojit celé území do systému tvorby a spotřeby hodnot Výrazným nástrojem harmonického územního rozvoje je přechod od monocentrické k polycentrické struktuře Page

50 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Potřebnost mobility Tři základní podmínky: Funkčnost a velkost města jsou podmíněny existencí kvalitní (dostupné, rychlé, pohodlné, ) městské dopravy, Vznik, funkčnost a velikost příměstského regionu jsou podmíněny existencí kvalitní (dostupné, rychlé, pohodlné, ) regionální dopravy, Vznik,funkčnost a rozlehlost polycentrické struktury jsou podmíněny existencí kvalitní (dostupné, rychlé, pohodlné, ) meziměstské dopravy. Page 99 Vysokorychlostní železniční systém v ČR: - spojení evropského významu, - propojení krajských měst v ČR Page 1-5-

51 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Společenská poptávka: Vybudování vysokorychlostního železničního systému systému v ČR Poslanecká sněmovna Parlamentu ČR Usnesení č ze dne k podpoře vybudování vysokorychlostních železnic v ČR (91 % přítomných poslanců pro, % proti, 6 % se zdrželo) Vláda ČR Usnesení č. 389 ze dne schvalující návrh Ministerstva dopravy ČR na vybudování systému rychlých železničních spojení Evropské společenství Nařízení Evropského Parlamentu a rady č. 1315/213 Trasy rychlých železničních spojení podle návrhu MD ČR tvoří součást Evropského vysokorychlostního železničního systému a lze je tedy spolufinancovat z fondů EU Page 11 Vysokorychlostní železnice Pěšky chůze rychlostí 5 km/h: spotřeba 8 kwh/1 km Železnice jízda rychlostí 3 km/h: spotřeba 4 kwh/sedadlo/1 km Letadlo let rychlostí 9/3 km/h: spotřeba 4 kwh/sedadlo/1 km Page

52 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Cestování Praha - Brno jedna cesta jednoho cestujícího Praha - Brno 16 automobil CR vlak HS vlak doba cesty (min) spotřeba energie (kwh) uhlíková stopa (kg CO2) Page 13 Výnosy podle Věstníku Ministerstva dopravy ČR č. 11/213 jedna cesta jednoho cestujícího Praha - Brno 1 4 automobil CR vlak HS vlak cena času (Kč) extení náklady (Kč) Page

53 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Praha Brno: přepravní průzkum KORDIS JMK struktura přepravy v roce 213 Praha - Brno Průzkum Kordis 213 Denně v součtu obou směrů hh:mm min IAD 91% ,2% 2: 12 BUS 6% 69% ,% 2:3 15 VLAK 3% 31% ,8% 2: hromadná 9% 1% ,8% celkem 1% ,% osobní přeprava mezi Prahou a Brnem (213) 6% 3% Poznámka Přepravní výkon železnice je v současnosti v odezvě na nárůst kvality přepravní nabídky (projekt ČD ÖBB Railjet) oproti roku 213 více než dvojnásobný Page 15 91% IAD BUS VLAK Praha Brno: přepravní průzkum KORDIS JMK konverze cestujících z IAD na železnici: kritérium času cesta Praha Brno konverze (%) model průzkum doba jízdy (min) Magický bod: 55 minut to je reálné splnit při traťové rychlosti 3 km/h Page

54 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Praha Brno: přepravní průzkum KORDIS JMK konverze cestujících z IAD na železnici: kritérium ceny jízdenky cesta Praha Brno konverze model konverze průzkum konverze (%) cena jízdenky (Kč) Magický bod: 2 Kč to je reálné při orientaci na moderní technologie splnit Page 17 Struktura provozních nákladů (ceny jízdenky) 18 cena jízdenky vysokorychlostní železnice Praha - Brno (3 km/h, 54 min) cena (Kč) Vlivem vyšší produktivity vozidel i personálu a vlivem orientace na nízkoúdržbové technologie je většina složek nákladů při jízdě po vysokorychlostní trati nižší, než při jízdě po konvenční trati. Page

55 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Praha Brno: vliv doby cesty na efekty konverze z IAD na železnici hodnocení podle Věstníku dopravy 11/213: vnější náklady, vnitřní náklady a čas konverze cestujících mezi Prahou a Brnem z IAD na železnici denní počet cestujících roční efekt 4 35 počet cestujících (osob/den) roční efekt (mli.kč/rok) doba cesty (min) Page 19 Praha Brno: indukovaná přepravní poptávka (exponent,5) 35 indukce (noví cestující) noví cestující (osob/den) doba cesty (min) Page

56 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) HS Praha Brno: struktura ekonomických přínosů (cestující: konverze i indukce) 35 HS trať Praha - Brno: vliv traťové rychlosti na ekonomický přínos 3 ekonomický výnos (mil. Kč/rok) vnitřní efekt vnější efekt efekt času celkový efekt traťová rychlost (km/h) Page 111 Od slov k činům V roce 215 bylo do rozvoje železniční dopravní cesty v ČR z prostředku SFDI investováno 52 miliard Kč (v kombinaci zdrojů EU a ČR). Dílo v této hodnotě dokázaly projektové organizace navrhnou a stavební firmy postavit. Náklady na vybudování vysokorychlostní železnice Praha Brno s traťovou rychlostí 3 až 35 km/h levnější severní trasou (směrem na Čáslav) činí přibližně 13 miliard Kč. Bude-li se výstavbě vysokorychlostní železnice Praha Brno věnovat 5 % disponibilních kapacit projektových organizací a stavebních firem (zbývajících 5 % bude pečovat o rozvoj konvenční sítě), vytvoří ročně dílo v hodnotě 26 miliard Kč. Vysokorychlostní železnici v Praha Brno v hodnotě13 miliard Kč je reálné postavit v průběhu 5 let. Je podzim roku 217, do konce roku 23 zbývá 13 let, tedy máme: - 5 let na územní a stavební řízení (přece nebudeme déle úřadovat, než stavět), - 5 let na stavbu, - 3 roky na zasloužený odpočinek. Page

57 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Politika ČR v oblasti životního prostředí Spalovací motory i těch nejvyšších emisních tříd produkují jemné prachové částice PM 2,5 (velkost 2,5 μm), které pronikají sliznicemi do krevního řečiště. Tyto částice na sebe váží jedovaté polyaromatické uhlovodíky (PAH), zejména benzo(a)pyren. Výzkum za účasti Ústavu experimentální medicíny Akademie věd ČR prokázal, že jejich zvýšená koncentrace v ovzduší zvyšuje výskyt závažných onemocnění: -autismu, - poruch kognitivních funkcí u dětí, - onemocnění depresí, - incidenci demence, - výskyt Parkinsonovy choroby, - ovlivňují koncentraci proteinu BDNF. Page 113 Národní program snižování emisí ČR Podle usnesení vlády ČR č. 978 /215 má být v ČR do roku 23 převedeno minimálně 3 % nákladní dopravy ze silnic na železnice. To bude znamenat zvýšení přepravních výkonů železniční nákladní dopravy na cca 27 % úrovně roku 215 (z 15,3 miliard čtkm/rok na 41,6 miliard čtkm/rok). přepravní výkon (mil. tkm/rok) rozvoj nákladní dopravy podle Usnesení vlády ČR č. 978/215 železnice skutečnost silnice skutečnost železnice linearizace silnice linearizace převod ze silnice na železnici železnice s převodem silnice s převodem letopočet (rok) Page

58 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Polarizace železniční sítě v ČR podíl jednotlivých kategorií tratí na délce sítě a na dopravních výkonech železnice v ČR TEN - T celostátní regionální délka (%) výkony Os (%) výkony N (%) Rostoucí nerovnoměrnost zatížení železničních tratí v ČR lze řešit čtveřicí opatření: - výstavba nových vysokorychlostních tratí, - zvyšování výkonnosti konvenčních tratí sítě TEN-T, - zvýšení kvality a atraktivity konvenčních tratí celostátních (elektrizace), - integrace vhodně vedených regionálních tratí do aktivní části železniční sítě. Page 115 Vliv elektrizace na konkurenceschopnost železniční nákladní dopravy 45 měrné náklady vlakové dopravy 4 35 měrné náklady (Kč/km) vlak D vlak E automobil Page

59 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Elektrizace dalších tratí SŽDC vytvoří podmínky pro zapojení dalších tatí do systému železniční nákladní dopravy (Domažlice, Liberec, Mladá Boleslav, Zlín, Znojmo, Trutnov, ) Page 117 Státní energetická koncepce ČR: Snižování spotřeby energie pro dopravu Státní energetická koncepce ČR, přijatá Usnesením vlády ČR č. 362/215, stanoví vrozmezí let 215 a 23: snížit vdopravě spotřebu ropných paliv z GWh/rok na 5 GWh/rok, tedy úspora GWh/rok, zvýšit vdopravě spotřebu elektrické energie z2 389 GWh/rok na GWh/rok, tedy navýšení spotřeby o GWh/rok. Státní energetická koncepce ČR (Usnesení vlády ČR č. 362/215) spotřeba ropných paliv v dopravě 215 mil. kwh/rok spotřeba ropných paliv v dopravě 23 mil. kwh/rok 5 snížení spotřeby ropných paliv v dopravě 215 až 23 mil. kwh/rok spotřeba ropných paliv v dopravě 215 mil. kwh/rok spotřeba ropných paliv v dopravě 23 mil. kwh/rok zvýšení spotřeby elektrické energie v dopravě 215 až 23 mil. kwh/rok poměr úspor ke zvýšení spotřeby 4,6 Page

60 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Usnesení vlády ČR č. 362/215 Státní energetická koncepce ČR výroba elektrické energie (%) podíl fosilních paliv celkem k úrovni roku letopočet (roky) Page 119 Výroba elektrické energie v ČR podíl jaderných a obovitelných zdrojů Státní energetická koncepce ČR předepisuje snížit do roku 24 podíl fosilních paliv na výrobě elektrické energie ze 61 % na 28 %. Tím dojede ke snížení uhlíkové stopy při výrobě elektrické energie pod polovinu. Avšak energetika přijde o regulovatelné zdroje dominovat budou konstantní zdroje (jádro) a nepredikovatelné zdroje (slunce, vítr). Usnesení vlády ČR č. 362/215 Státní energetická koncepce ČR výroba elektřiny v ČR fosilní primární energie (kwh/kwh) uhlíková stopa (kg/kwh) 2,2 2, 1,8 1,6 1,4 1,2 1,,8,6,4,2, letopočet (rok) Podle státní energetická koncepce ČR bude trvale klesat měrná spotřeba fosilních paliv potřebných k výrobě elektrické energie a spolu s tím i uhlíková stopa elektrické energie. Avšak zároveň bude klesat flexibilita zdrojů. Výkon (kw) se stává dražší, než energie (kwh). Page 12-6-

61 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Usnesení vlády ČR č. 362/215 Státní energetická koncepce ČR 7 Roční spotřeba ropných produktů v dopravě v ČR spotřeba energie (GWh/rok) letopočet (rok) Úkol pro dopravu: snížit do roku 23 spotřebu ropných paliv o 8,9 miliard kwh/rok Page 121 Usnesení vlády ČR č. 362/215 Státní energetická koncepce ČR 8 ASEK 214: elektrická energie pro dopravu v ČR 7 spotřeba energie (GWh/rok) letopočet (rok) Úkol pro dopravu: do roku 23 zvýšit uplatnění elektřiny v dopravě o 1,9 mld. kwh/rok Page

62 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Nedostatek s pracovních sil Nákladní automobilová velmi neproduktivně využívá pracovní síly, jeden řidič automobilu přepravuje jen 2 až 3 t zboží. V létech vysoké nezaměstnanosti bylo v ČR pracovních sil dostatek a byly levné, což umožnilo extenzivní rozvoj dálkové silniční nákladní dopravy. Nyní se situace zásadním způsobem změnila, silné ročníky odešly do důchodu. Mladých lidí je málo, zpravidla mají VŠ vzdělání a o odpovědné a časově náročné zaměstnání dálkového řidiče logicky nemají zájem. Podle údajů ČESNAD chybělo v roce 216 v ČR 5 5 řidičů nákladních automobilů a autobusů. Aktuálně (polovina roku 217) v ČR chybí 9 řidičů. Platy řidičů prudce rostou, náborová kampaň autobusové společnosti Flixbus slibuje čistý měsíční příjem 29 až 38 tis. Kč, na trhu práce však další řidiči nejsou. V příštích letech bude v ČR každoročně odcházet do důchodu dalších 7 řidičů. Je zcela nemožné, aby český trh práce takové množství řidičů generoval, navíc to ani není společensky žádoucí deficitní pracovní síly je nutno využít mnohem efektivněji. Page 123 Hospodaření s pracovními silami Aktuálně v ČR chybí 9 řidičů. V příštích letech bude v ČR každoročně odcházet do důchodu 7 řidičů. Řešení: převod nákladní dopravy ze silnic na železnice Produktivita strojvedoucího je 5 x vyšší než produktivita řidiče nákladního automobilu. Plus k tomu 8 x nižší spotřeba energie a tomu zásadně nižší exhalace CO2 i zdraví škodlivých polutantů. Při uvažování roční produktivity řidiče nákladního automobilu v hodnotě 1,3 mil. tkm/rok a produktivity strojvedoucího v hodnotě 65 mil. tkm/rok, dojde při převedení 3 % nákladní dopravy ze silnic na železnici do roku 23 ve smyslu Usnesení vlády ČR č. 968/215 (Národní plán snižování emisí) k úspoře 16 deficitních řidičů. Page

63 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Budoucí podoba nákladní dopravy Pokles podílu nákladní silniční dopravy a růst podílu železniční dopravy, je z více důvodů (energetika, ochrana klimatu, ochrana zdraví, šetření pracovních sil) trendem velmi žádoucím. Jakkoliv je Usnesení vlády ČR č.968/215 (Národní plán snižování emisí), jehož cílem je i převedení 3 % nákladní dopravy ze silnic na železnice motivováno především ochanou zdraví (snížení produkce lidskému zdraví škodlivých polutantů PM 1, PM 2,5, PM 1, NO x, B(a)P a dalších), přináší i další efekty: -snížení spotřeby energie o 4,6 mld. kwh/rok, - snížení produkce CO 2 o - snížení externích nákladů o 22 mld. Kč/rok, - úsporu 16 řidičů. Proto je rozumné pokračovat v krocích, vedoucích k naplnění záměru, převést 3 % silniční nákladní dopravy na železnici, tedy ve zvyšování atraktivity a výkonnosti nákladní železniční dopravy. Page 125 Princip multimodální mobility: Volba dopravního módu podle intenzity přepravní poptávky volba optimálního dopravního systému železnice kombinovaná přeprava automobil přepravní proud (t/den) Page

64 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Od konkurenceschopnosti ke kooperativnosti Není čas na hrdinství, svět nečeká na exhibicionismus jednotlivců. Umění není druhého porazit, umění je spolupracovat. Budoucnost dopravy není v soupeření dopravních módů, ale o jejich racionální koordinaci. Optimální je pro každý dopravní mód taková aplikace, ve které vyniknou jeho přednosti a neprojeví se jeho slabé stránky. Page 127 Udržitelná multimodální mobilta věcí Pro zapojení celé plochy území státu do systému společné tvorby a spotřeby hodnot je nutností mobilita. Současná dominantní forma nákladní dopravy - automobilová doprava (77 %) je z více důvodů již ve velmi blízké budoucnosti neudržitelná (energetická náročnost, klimatické vlivy, životní prostředí, ochrana přírody, využití pracovních sil, ). Odpovědnost za zajištění mobility vede k nutnosti výrazně investovat do nabídky železniční dopravy v elektrické vozbě: - ke zvýšení její kvality (dopravní cesta, vozidla, terminály), aby byla přepravci přirozeně preferována, - ke zvýšení její kvantity (přepravní výkonnosti), aby zvýšenou přepravní poptávku zvládla. Page

65 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Usnesení vlády ČR č. 362/215 Státní energetická koncepce ČR Úkol pro dopravu do roku 23: -uspořit 8,9 TWh energie ropných paliv ročně, - využít 1,9 TWh elektrické energie ročně. To je reálné. Požadavek MPO ČR na sektor dopravy je splnitelný. Rozdíl 8,9 1,9 = 7 TWh lze v dopravě vyřešit: -extramodálními úsporami, tedy převedením části energeticky vysoce náročné individuální automobilové dopravy na energeticky úspornou veřejnou hromadnou dopravu, zejména kolejovou, -intramodálními úsporami, a to zejména odklonem od používání spalovacích motorů, které mění 2/3 energie paliva na nevyužité ztrátové teplo výfukových plynů a horké vody. Spalovací motory používat výhradně jen ve stacionárních aplikacích s využitím ztrátového tepla (kogenerace). Poznámka: Zimní energetický balíček předepisuje zvýšit do roku energetickou účinnost ze 27 % na 3 %, což pro ČR reprezentuje úsporu 9,6 TWh/rok. Page 129 Nařízení Evropského parlamentu a rady č. 443/29 V rámci ochrany klimatu je požadováno, aby nové osobní automobily od roku 22 plnily limit uhlíkové stopy 95 g CO 2 /km, což odpovídá spotřebě nafty 3,6 litr/1 km Při překroční této hodnoty (průměr za všechna vyráběná vozidla) bude pokutována částkou 95 EUR/g (tedy v přepočtu 66 tis, Kč za 1 litr/1 km nad limit 3,6 litr/1 km) sankce (EUR/vůz) sankce za uhlíkovou stopu (EU 443/29) jmenovitá uhlíková stopa (g/km) sankce (Kč/vůz) sankce za uhlíkovou stopu (EU 443/29) , 3,5 4, 4,5 5, 5,5 6, 6,5 7, 7,5 8, jmenovitá spotřeba nafty (litr/1 km) Page

66 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Nařízení Evropského parlamentu a rady č. 443/29 Exhalace jsou hodnoceny za celou flotilu roční produkce automobilů. Aby mohly automobilky nadále vyrábět a prodávat trhem požadované automobily se spalovacími motory, překračující limit 95 g CO 2 /km, musí do celkové produkce zařadit odpovídající počet bezemisních vozidel elektromobilů. Příklad: Konvenční automobily se spotřebou 4,9 litr/1 km (uhlíková stopa 13 g CO 2 /km) mohou tvořit jen 73 % roční produkce, zbývajících 27 % musí být elektromobily (s uhlíkovou stopou g CO 2 /km):, g CO 2 /km +,27. g CO 2 /km = 95 g CO 2 /km Proto automobilky tak intenzivně pracují na vývoji elektromobilů. Page 131 Nařízení Evropského parlamentu a rady č. 443/29 Za současného stavu techniky již je zbytečné vybavovat vozidla spalovacími motory: - 2/3 energie paliv měnit okamžitě v nevyužité ztrátové teplo, - způsobovat produkcí CO 2 nevrtané klimatické změny, - poškozovat zdraví obyvatelstva jedovatými zplodinami hoření. Pro elektrické automobily již jsou na trhu volně k dispozici: - moderní rychloběžné trakční motory, - moderní měničová technika, - moderní lithiové akumulátory. Již v roce 216 přesáhl rozsah výroby akumulátorů pro automobily rozsah výroby akumulátorů pro osobní elektroniku (mobilní telefony, notebooky, ). Page

67 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Od 2. století k 21. století: Moderní lithiové akumulátory mají osminásobně větší měrnou energii, než olověné 25 Vývoj elektrochemických akumulátorů měrná energie (kwh/t) Ni CD Pb Li Fe PO4 Li Mn Ni Co C Page 133 lithiové akumulátory jsou stále lepší, možná ani nebude potřeba řešit vodíkové automobily 8 Vývoj elektrochemických akumulátorů 7 měrná energie (kwh/t) Ni CD Pb Li Fe PO4 Li Mn Ni Co C H2 35 bar Fe láhev + FC CH4 2 bar Fe láhev + SM Page

68 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Doplňování pohonných hmot u čerpací stanice Plnící hadicí nafty či benzínu proudí do automobilu výkon 22 MW / 8 MW. Nemá logiku se o totéž pokoušet s elektřinou. Takové skoky výkonu elektrizační soustava neumí a nemá smysl ji tomu přizpůsobovat, bylo by to velmi drahé. doplňování zásob nafty či benzínu u čerpací stanice průtok paliva litr/s,6 výhřevnost paliva kwh/litr 1,2 tepelný výkon kw střední účinnost spal. motoru % 36 užitný výkon kw cena paliva bez DPH Kč/litr 29 cena mechanické energie Kč/kWh 7,9 Page 135 Doplňování energie u nabíjecí stanice Rychlé nabíjení je pomalé a drahé rychlonabíjecí stanice výkon nabíječe kw gradient spotřeby z akumulátor kwh/km účinnost aku a nabíječe % gradient spotřeby ze sítě kwh/km,22,22,22,22,22,22,22,22,22,22,22 měrná doba nabiíjení s/km výchozi cestovní rychlost km/h měrná doba jízdy s/km měrná doba cesty s/km prodloužení času cesty % skutečná cestovní rychlost km/h cena elektrické energie Kč/kWh 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, cena elektrického výkonu Kč/kW,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1 cena elektřiny Kč/kWh 2,5 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, 11, 12, Page

69 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Nácestné nabíjení Rychlé nabíjení je velmi extenzivním řešením vliv nabíjecího výkonu na parametry cesty (,2 kwh/km; 2 Kč/kWh;,1 Kč/kW) rychlost (km/h); poměr (%) cena (k4/kwh) výchozí rychlost doba jízdy doba cesty prodlužení času cestovní rychlost cena energie cena elektřiny výkon nabíječe (kw) Page 137 Energetika jízd automobilu Energetická náročnost jízdy roste s rychlostí jízda s nácestným nabíjením (55 kwh, 81 kw) dojezd (km); cestovní rychlost (km/h) dojezd (rezerva na stárnutí) gradient spotřeby rychlost jízdy (km/h) gradient spotřeby z aku (kwh/1 km) Page

70 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Vliv nácestného nabíjení na cestovní rychlost Doba nácestného nabíjení snižuje cestovní rychlost, 1 km/h je nepřekonatelných. jízda s nácestným nabíjením (55 kwh, 81 kw) cestovní rychlost při rychlonabíjení doba nabíjení pro jízdu 1 km doba jizdy 1 km ceková doba pro cestu 1 km cestovní rychlost (km/h) rychlost jízdy (km/h) čas (s) Page 139 Denní režim osobního automobilu v ČR Automobil je v ČR využíván jen 1,7 % denně má smysl zdržovat jeho uživatele nabíjením v této době? Není rozumnější nechat automobil, ať se v klidu nabije v době parkování? Má na to 23 hodin a 35 minut. počet osobních automobilů v ČR 5 38 vozů roční přepravní výkon osobních automobilův ČR os km/rok střední obaszení osobního automobilu 1,3 os/vůz roční běh osobního automobilu km/rok roční běh osobního automobilu 29 km/den cestovní rychlost 7 km/h denní doba cesty :24 hh:mm denní doba parkování 23:35 hh:mm využití automobilu 1,7 % parkování automobilu 98,3 % střední využití osobního automobilu v ČR :24 denní doba cesty denní doba parkování Page 14 23:35-7-

71 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Nevýhoda? Výhoda! Výhoda elektromobilu vůči konvenčnímu automobilu se spalovacím motorem je v tom, že mu lze doplňovat levnou energii doma (například přes noc), nebo kdekoliv jinde v průběhu parkování, a to bez přítomnosti a zdržování osob. S konvenčním automobilem je nutno odjet k čerpací stanici, tam koupit drahou energii a všichni cestující musí čekat, až se energie doplní. Je to otravné, jen jsme si na to zvykli, tak to chceme (respektive jsme k tomu manipulováni) stejně dělat i u elektromobilů. Ale to není dobré: 1) nejede to tak rychle (22 MW / 8 MW nelze), cestovní rychlost se nácestným (rychlo)nabíjením výrazně snižuje, 2) snaha nabíjet rychle velmi snižuje životnost akumulátoru, 3) snaha nabíjet rychle násobně zvyšuje cenu elektřiny - více platíme za rezervovaný výkon (kw), než za poskytnutou energii (kwh), 4) snaha nabíjet kdykoliv v průběhu dne není v souladu s možnostmi výroby elektřiny tu je vhodné nakupovat, když je jí dostatek a když je proto levná. Page 141 Milostná analogie Existují veřejné domy, ale doma je to příjemnější, pohodlnější, levnější a jistější, tak proč se někam trmácet, ztrácet spoustu času a platit za to hodně peněz. O veřejných domech se hodně píše, ale nejvíce blaha si lidé užijí doma v ložnicích. S nabíjením elektromobilů je to stejně. V případě nouze poslouží veřejná (rychlo)nabíjecí stanice, ale základ je nabíjet auto, které parkuje a to tam kde parkuje ať přes noc doma, nebo přes den u pracoviště, v hotelu, Jen je potřeba 1 % parkovacích míst vybavit levnými ale chytrými zásuvkami 23 V /16 A. Na dodání energie pro současný střední denní proběh automobilů se spalovacími motory stačí necelé 2 hodiny, pro 95 % jízd postačí čas do 7 h. Elektrárny i distribuční síť umí takové nabíjení zajistit, vyhovuje jim. Prostřednictvím internetu věcí (Průmysl 4.) se s nimi automobily umějí dohodnout, aby energii dostaly, když jí je dost a když ji nepotřebují jiné spotřebiče. Když se nepere, nežehlí a nevaří. Když je nejlevnější. Informační technologie k tomu existují. Už není 2. století, ale 21. století. Co nezvládne HW, vyřeší SW. Page

72 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Jak zajisti delší cesty? K tomu je síť veřejných nabíjecích stanic, ale v prvé řadě je potřebné je v rámci multimodální udržitelné mobility používat auto jen v oblasti, pro kterou je vhodné na krátké operativní cestování a na delší cesty použít v trase silných přepravních proudů veřejnou hromadnou dopravu. Není důvod ztrácet čas (2 hodiny) a energii (75 kwh a 19 kg CO 2 na cestujícího) jízdou automobilem z Prahy do Brna, když to vlak zvládne za 5 minut (centrum centrum), respektive za 4 minut (terminál P + CH + R Štěrboholy terminál P + CH + R Lískovec) k práci využitelného času (train office) a za 14 kwh a 6 kg CO 2 (perspektivně OZE kg CO 2 ) na cestujícího doba cesty (min) Page 143 jedna cesta jednoho cestujícího Praha - Brno automobil CR vlak HS vlak spotřeba energie (kwh) uhlíková stopa (kg CO2) Produktivita osobních automobilů Počet automobilů v ČR roste rychleji, než jejich přepravní výkony. Produktivita automobilu postupně klesá (aktuálně: 37 os km/den, tedy cca 29 km/den) Lidé si kupují automobily, ale moc s nimi nejezdí. osobní automobily v ČR počet automobilů produktivita automobilu přepravní výkon počet automobilů (vůz) letopočet (rok) přepravní výkon (mld. oskm/rok) produktivita automobilu (oskm/den) Page

73 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Střední přepravní vzdálenost osob automobilem v ČR dlouhodobě stagnuje na hodnotě 32 km souvislost rozvoje automobilizace se střední přepravní vzdáleností počet automobilů IAD střední přepravní vzdálenost IAD 6 6 počet automobilů (vůz) letopočet (rok) střední přepravní vzdálenost (km) Page 145 Odhad pravděpodobnosti délky cest Velká většina cest je na krátké vzdálenosti pravděpodobnost (%) použití osobního automobilu v ČR (střed 15 km) distribuční funkce hustota pravděpodobnosti opačná pravděpodobnost délka cesty (km) hustota pravděpodobnosti (%/1 km) opačná pravděpodobnost (%) Page

74 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Nabíjení při parkování Pro běžném užívání automobilu k nabíjení plně postačuje čas parkování. Je smysluplné vybavit všechna (1 %) parkovací místa jednofázovou zásuvkou 23 V 16 A). Automobil se na principu internetu věcí (Průmysl 4.) dohodne se sítí a nakoupí svému uživateli elektřinu v době, kdy je nejlevnější. Má na to 9 hodin pracovní doby nebo 9 hodin nočního klidu, kdy jej jeho uživatel nepotřebuje. Na průměrnou cestu (32 km) stačí 2 hodiny, na 95 % cest (do 12 km) stačí 7 hodin. délka cesty km gradient spotřeby z akumulátoru kwh/1km 2 2 spotřeba kwh 6 24 měrná energie akumulátoru kwh/t využítí akumulátoru % 8 8 potřebná hmotnost akumulátoru kg účinnost aku a nabíječe % 9 9 potřebná energie k doplnění kwh 7 27 doba k nabíjení (noční parkování) h 9 9 střední příkon kw,79 2,96 napětí V proud A 3,4 12,9 jmenovitý proud zásuvky A jmenovitý přikon zásuvky kw 3,68 3,68 limit poskytované energie kwh potřebná doba nabíjení h 1,93 7,25 zatěžovatel zásuvky % Page 147 Obnovitelné zdroje pro konvenční automobily Metylester řepkového oleje počet osobních automobilů v ČR 5 38 roční přepravní výkon osobních automobilův ČR střední obaszení osobního automobilu 1,3 roční běh osobního automobilu km/rok roční běh osobního automobilu km/den 29 roční běh všech osobních automobilů v ČR měrná spotřeba automobilu kwh/1km 6 roční spotřeba jednoho automobilu kwh/rok roční spotřeba všech automobilů kwh/rok denní spotřeba jednoho automobilu kwh/den 17,2 střední příkon jednoho automobilu kw,717 střední příkon všech automobilů kw intenzita slunečního záření W/m2 1 roční součinitel využití špičkového výkonu % 12 roční energie záření kwh/ha/rok výnos řepky kg/ha/rok 3 2 podiíl metylesetru na celkové hmotnosti % 55 hrubá produkce metylesteru řepkového oleje kg/ha/rok 1 76 výhřevnost metylesteru řepkového oleje kwh/kg 12 hrubá produkce energie netylesteru řepkového oleje kwh/ha/rok vlastní spotřeba % 6 čistá produkce energie metylesteru řepkového oleje kwh/ha/rok stupeň využití primání energie %,8 podíl biosložky % 6 roční spotřeba aut biosložka kwh/rok potřebná plocha řepkových polí pro biosložku ha plocha orné půdy v ČR ha 3 k ploše orné půdy % 8 roční spotřeba aut bionafta kwh/rok potřebná plocha řepkových polí pro bionafta ha k ploše orné půdy % 132 Page 148 Rozloha orné půdy v ČR nestačí nato, aby produkovala biopaliva pro úplnou náhradu fosilních paliv pro osobní automobily. -74-

75 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Obnovitelné zdroje pro elektrické automobily Elektřina FV počet osobních automobilů v ČR 5 38 roční přepravní výkon osobních automobilův ČR střední obaszení osobního automobilu 1,3 roční běh osobního automobilu km/rok roční běh osobního automobilu km/den 29 roční běh všech osobních automobilů v ČR měrná spotřeba automobilu z distribuční sítě kwh/1km 22 roční spotřeba jednoho automobilu kwh/rok 2 34 roční spotřeba všech automobilů kwh/rok denní spotřeba jednoho automobilu kwh/den 6,31 střední příkon jednoho automobilu kw,263 střední příkon všech automobilů kw účinnost měničů a rozvodů % 94 roční součinitel využití špičkového výkonu % 12 špičkový výkon FV kwp 2,33 účinnost FV přeměny % 2 intenzita slunečního záření W/m2 1 potřebná plocha FV m2 12 součinitel využití plochy % 67 potřebná plocha pole m2 17 stupeň využití primání energie % 12,6 poměr vůči metylesteru 157 měrná cena FV Kč/kW 3 7 investice na jedno auto Kč investice pro všechna auta Kč plocha pole pro všechna auta ha plocha orné půdy v ČR ha 3 k ploše orné půdy %,31 osevná plocha řepky v ČR ha 4 k ploše osevné plochy řepkou % 2,31 osevná plocha řepky v ČR pro 6 % bisložku v naftě ha k ploše pro biosložku v motorové naftě % 3,9 poměr ploch 26 osevná plocha řepky v ČR pro 1 % bionaftu ha k ploše pro 1 % bionaftu %,23 poměr ploch 427 Page 149 Zřízení FV elektráren na libovolné nepotřebné ploše odpovídající 2,3 % osevné plochy řepky zajistí výrobu elektřiny pro 1 % náhradu osobních automobilů v ČR elektromobily. K tomu potřebná investice (38 miliard Kč) je jen 63 % z hodnoty 6 miliard Kč, kterou ČR podmiňuje zavedení Zimního energetického balíčku EU. Elektromobily V ČR je používán automobil především na krátké cesty: - průměrná přepravní vzdálenost: 32 km, - průměrný denní proběh: 29 km ( tedy méně, než jedna jízda denně), - průměrné denní využití: 25 min (tedy 23 hodin a 35 minut lze využít k nabíjení), - cca 95 % jízd je na vzdálenost do 12 km. Těmto požadavkům současné elektromobily plně vyhoví. Pro průměrný denní proběh 3 km je potřebné doplnit energii 6 kwh, což umožní i běžná zásuvka 23 V / 16 A za dvě hodiny v průběhu nočního spánku uživatele automobilu. Stačí vybavit všechna místa, kde automobily běžně parkují (zejména po delší dobu), tedy u obytných budov, v zaměstnání, na veřejných prostranstvích obyčejnými nabíjecími zásuvkami nízkého výkonu. A ty inteligentně řídit. Page

76 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Elektromobily Nejen z důvodu snahy zastavit klimatické změny, ale zejména z důvodu úsilí o snižování místních zdraví škodlivých exhalací nastane zhruba od roku 22 velmi intenzivní nástup elektromobilů. Bude po nich poptávka je k dispozici technické řešení. Prozíravé automobilky již ohlásily ukončení vývoje konvenčních automobilů a budou se naplno věnovat bezemisním vozidlům. Podobná situace je ve veřejné hromadné dopravě elektrická železnice (liniově elektrizovaná i s akumulátory), metro, tramvaje, trolejbusy a různé varianty elektrických autobusů (s využitím bodového i liniového elektrického napájení) jsou připraveny nahradit konvenční autobusy se spalovacími motory. Cíl bezemisní veřejné hromadné dopravy v roce 23 je reálně splnitelný. Page 151 Budoucnost mobility Odpor obyvatelstva vůči znečišťovatelům ovzduší je systematický a trvalý: -napřed byly vyhubeny parní lokomotivy, - pak přišlo na řadu odsíření elektráren, - následovala domácí topeniště, - po té byli kuřáci vyhnání z kanceláří a restaurací, - nyní jsou na řadě vozidla se spalovacími motory. Page

77 IKOD přednáška Ing. Jiřího Pohla (SIEMENS) Děkuji Vám za Vaši pozornost! Jiří Pohl Siemens, s.r.o. Siemensova Praha 13 Czech Republic jiri.pohl@siemens.com siemens.cz Page