МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА

 

 
«РОЛЬ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА СЕЛЬСКИХ ТЕРРИТОРИЙ В ОБЕСПЕЧЕНИИ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ АПК»
 
(МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ)
 
Москва 2007


УДК 629.113.004
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТРАНСПОРТИРОВКИ ГРУЗОВ АВТОТРАНСПОРТОМ

Б.В. Ларюшкин-Железный, И.А. Блохин
ФГОУ «Московский государственный университет природообустройства»,
г. Москва, Россия

   Three ways of energy losses evaluating in autocar transport process are discussed. The main causes of energy losses are formulated and possibilities of minimizing them are regarded.

   Транспортировка грузов автотранспортом является высокоэнергоемкой областью современной экономики. По удельным энергозатратам автотранспорт уступает лишь авиации, при этом на долю автотранспорта во многих странах приходится более 2/3 грузоперевозок и перевозок пассажиров, а на производство моторного топлива и смазочных масел расходуется большая часть добываемой в мире нефти. В то же время автотранспорт является мощным источником нагрузки на природную среду, которая реализуется как через прямое нарушение природных экосистем автотрассами, так и через загрязнение окружающей среды всевозможными материальными выбросами, шумом и вибрациями. Таким образом, широкое развитие автотранспорта в наибольшей степени отражает глубокое противоречие между стимулами современной экономикой и экологической целесообразностью.
В этой связи актуальными являются комплексные оценки энергетической эффективности автотранспорта с различных точек зрения. С этой целью рассмотрим три типа подходов при оценке энергетической эффективности транспортировки грузов автотранспортом:
традиционные подходы, используемые в экономике автотранспорта;
подход на основе понятия эксергии технологического процесса применительно  к процессу транспортировки груза;
подход на основе учета совокупных ресурсных затрат при использовании автотранспорта.
   Традиционные методы оценки эффективности автотранспорта включают частные и обобщенные оценки [1]. Непосредственно удельный расход моторного топлива на грузоперевозки учитывает критерий энергоемкости перевозок или энергетическая эффективность автотранспортного средства (АТС) по ГОСТ [2]. Этот критерий является односторонним, поскольку не учитывает множество других ресурсов, прямо или косвенно связанных с затратами энергии, расходуемых при эксплуатации АТС.
   Более полный учет расходуемых ресурсов производится при расчете себестоимости грузовых и пассажирских перевозок. При этом учитываются «переменные» расходы на топливо, смазочные и другие эксплуатационные материалы, затраты на техническое обслуживание и текущий ремонт, амортизационные отчисления на капитальный ремонт АТС и «постоянные» расходы на поддержание инфраструктуры автотранспортного хозяйства и заработную плату обслуживающего персонала.  
Капитальные затраты на строительство дорог и стоимость погрузочно-разгрузочных работ в себестоимости перевозок не учитываются, хотя в свое время, был предложен обобщенный критерий экономической эффективности автотранспорта в виде приведенных затрат на перевозки, который учитывал и эти составляющие [1]. Определяемые таким образом себестоимость перевозок и приведенные затраты суммируют расходы различных ресурсов в денежной форме, которая, вообще говоря, неадекватна реальной ценности ресурсов для природы и для общества [3]. Более адекватными являются энергетические оценки, рассматриваемые ниже.
   Рассматривая перевозку груза как технологический процесс, можно выделить прямые и косвенные затраты энергии на его реализацию. Прямые затраты – это прямые поступления энергии различных видов, необходимые для физической реализации процесса без учета технических аспектов. Косвенные затраты – это совокупные расходы всех видов энергии, потраченные обществом на организацию и реализацию данного технологического процесса. Прямые затраты очевидны, и учесть их намного проще, чем косвенные.
   Прямые затраты отражает энергоемкость перевозок. Естественно поставить вопрос, существует ли нижний предел прямых энергетических затрат. Ответ на него можно дать на основе понятия эксергии технологического процесса [4]. Эксергия – это максимальный полезный выход, который может быть получен в процессе данного типа при данных затратах энергии. Другими словами, эксергия – это минимальная энергетическая плата за процесс. Прямые затраты энергии на перемещение груза автотранспортом (Е) складываются из следующих компонентов

Е = Ртр.дт + Ртр.др + Рспр.вз +  Рсл.тж + Еуск.дт +Еуск.тс,                                (1)

где    Ртр.дт – работа по преодолению взаимного трения подвижных деталей АТС (двигателя, трансмиссии и др.);  Ртр.др – работа по преодолению трения качения колес по дороге;   Рспр.вз –работа по преодолению сопротивления воздуха при движении АТС;  Рсл.тж –работа по преодолению сил тяжести (положительна при движении в гору, при спусках может быть отрицательна);  Еуск.дт – энергия, затрачиваемая на приведение в движение подвижных деталей АТС;   Еуск.тс – энергия, затрачиваемая на приведение в движение (ускорение) АТС в целом.
   Особенностью процесса транспортировки груза является то, что приобретенная АТС кинетическая энергия безвозвратно теряется при торможении (рассеивается в виде тепла), поэтому вклад двух последних членов в (1) тем выше, чем более неравномерным является движение. Величины  Ртр.дт и Еуск.дт  зависят от конструкции АТС и качества смазки, величина Ртр.др – от снаряженной массы АТС, диаметра и числа колес, формы и упругих свойств шин и качества дорожного покрытия, Рспр.вз пропорционально квадрату скорости и зависит от формы автомобиля, величину Еуск.тс можно рассчитать по формуле


Еуск.тс  = 0,5М*?(V**2maxi-V**2mini),                                                (2)

где   М – снаряженная масса АТС;   V**2maxi; V**2mini – соответственно, квадрат максимальной и минимальной скорости на i-м участке ускорения движения, суммирование производится по всем участкам ускорения. Из формулы (2) наглядно видно влияние неравномерности движения на потери энергии при транспортировке груза.
   Формула (1) не учитывает кпд двигателя АТС,  то есть эффективность преобразования химической энергии топлива в механическую энергию, но учитывает все статьи расхода последней. Эксергия процесса транспортировки соответствует максимально возможному кпд двигателя при минимально возможной величине Е, приходящейся на единицу полезной работы, то есть на 1 т-км перемещения груза. Все составляющие Е в (1) поддаются достаточно точной оценке, и можно приближенно указать реально достижимые в настоящее время их минимальные значения. Максимально достижимый кпд двигателя внутреннего сгорания известен из термодинамики. Таким образом можно рассчитать эксергию процесса транспортировки и, сопоставив ее с реальными затратами топлива,  оценить совершенство организации и технической реализации перевозочного процесса с точки зрения прямых затрат энергии.
   Анализ выражения (1) позволяет выделить основные группы факторов, определяющие прямые потери энергии при транспортировке грузов: конструкционные особенности АТС, качество горючесмазочных материалов, соотношение полезной нагрузки и нетто-массы АТС, качество дорожного покрытия, организация дорожного движения, профессионализм водителя АТС.  С учетом ограничений, обычно накладываемых на процесс транспортировки груза (по расстоянию и времени), это выражение можно использовать для оптимизации процесса перевозки с точки зрения снижения прямых потерь энергии.
   Одним из путей уменьшения прямых затрат энергии при транспортировке (за счет снижения Ртр.др и Еуск.тс) является строительство автотрасс с совершенным покрытием и отсутствием пересечений. Однако при этом резко возрастают капитальные расходы на создание транспортной инфраструктуры, соответственно, возрастает потребление природных ресурсов и нагрузка на окружающую среду. Выше упоминался способ учета приведенных затрат на перевозки. Как и все экономические расчеты, этот способ использует денежную оценку затрачиваемых ресурсов. Известный эколог-экономист Г. Одум показал [3], что оценка природных и технологических ресурсов в денежных единицах не является адекватной мерой их истинной ценности и значимости для природы и общества ввиду условности и непостоянства рыночных цен. В качестве альтернативной меры истинной ценности ресурса Г. Одум предложил использовать »emergy» – совокупную энергию, потраченную природой и обществом на создание данного природного ресурса или технологического продукта. В рамках этого подхода «себестоимость» любого продукта или процесса для природы и экономики может быть оценена в одних и тех же энергетических единицах, и такая оценка не зависит ни от масштаба цен, ни от ситуации на рынке.
   Применительно к автотранспортным перевозкам подход Г.Одума означает, по существу, учет всех »приведенных» затрат (в упомянутой выше трактовке) в единой »энергетической валюте» – в форме затрат совокупной энергии (включая и прямые, и косвенные затраты) на перевозку грузов. При этом косвенные затраты энергии должны учитывать и создание парка АТС, и создание дорожной сети с соответствующей инфраструктурой, и расходы на их обслуживание и эксплуатацию и т.д. Алгоритмы подсчета косвенных энергетических затрат на сегодняшний день разработаны слабо, имеются лишь грубые оценки для некоторых компонентов. Однако уже сегодня можно сказать, что при учете совокупных ресурсных затрат целесообразность предполагаемого широкого строительства автодорог в России не представляется  такой очевидной, как это может показаться на первый взгляд. Решение транспортных проблем России требует использования комплексного подхода с учетом преимуществ и недостатков различных видов транспорта, с учетом перспективных разработок в этой области и с учетом нагрузки на ресурсную базу и на окружающую природную среду. 

Библиографический список

1.  Болбас М.М. Основы эксплуатации и ремонта автомобилей. – Минск: Вышейшая школа, 1985.
2.   ГОСТ 51541-99 Энергетическая эффективность. Состав показателей.
3.  Odum H.T. Environmental Accounting. Emergy and Environmental Decision Making. N.– Y.: John Wiley & Sons, inc., 1996.
4.   Бродянский В.М., Фратшер В., Михалек К. Эксергетический метод и его приложения. – М.: Энергоатомиздат, 1988.