Energia és mobilitás zöld szemszögből

Szilárdabb utakkal az alacsonyabb kibocsátásért

2020. június 25. • írta: ZöldEnergia

A nagy, sokat fogyasztó és szennyező kamionok és nehéz teherautók milliárd tonnányi árut szállítanak az USA területén minden évben. Új módját fedezték fel nemrégiben, hogyan lehet a közúti teherforgalom üzemanyag-fogyasztását csökkenteni, és ehhez nem a gépjárművekben, hanem az utakban kell keresni a választ, írja az Anthropocene Magazine. A Transportation Research Record szaklapban megjelent új tanulmány szerint a szilárdabb (merevebb) útfelszín egyik nem várt hatása az úton közlekedő teherforgalom átlagfogyasztásának csökkenése.

A közlekedés az egyik legnagyobb szén-dioxid kibocsátó ágazat. A teljes évente a közlekedés által kibocsátott CO₂ mennyiségének kb. a negyedét adja a közúti teherforgalom az Amerikai Egyesült Államokban az amerikai Környezetvédelmi Ügynökség (Environmental Protection Agency) becslése szerint. Miközben a személygépkocsik és a könnyű teherautók számára a teljesen elektromos meghajtás kiutat jelent a mostani helyzetből, a nehéz teherautók számára az ilyen típusú megoldások még nagyon gyerekcipőben járnak. Ezért ezek számára minden fogyasztás csökkenést hozó megoldás fontos lehet, amelyek között, a mostani eredmények szerint az utak is fontos szerepet játszhatnak.

A Massachusetts Institute of Technology kutatói azt vizsgálták, hogy az utak minősége és különböző tulajdonságai milyen mértékben befolyásolják a teherforgalomban használt gépjárművek üzemanyag-fogyasztását. A kutatási program részeként államonkénti felosztásban elemezték az időjárás (évszakos) változásának, az utak hosszának, az útminőségnek, az utak építéséhez használt anyagok minőségének és a megtett kilométerek számának hatását az elégetett üzemanyag mennyiségére. Emellett 50 évre előre próbálták meg megjósolni az utak felújításakor használt technológiák hatását a szén-dioxid kibocsátás mértékére.

Az út minőségének egyértelmű hatása van az átlagfogyasztásra és az gépjármű fenntartási költségeire. Bár a hazai útminőség javult az elmúlt években, az összefüggés részleteit Magyarországon sajnos senkinek nem kell részletesen elmagyarázni.

A nehéz teherautók súlya hatására az út sokkal jobban deformálódik alattuk, és ez rendszerint tovább növeli az üzemanyagfogyasztást. A tanulmány szerint ez a többletfogyasztás nagymértékben csökkenthető megfelelő szilárdságú utak építésével. Ha az utak 10%-t merevebbre építik, akkor ez kb. 18%-os kibocsátás csökkenést érne el, ami az USA területén a évente 440 millió tonna szén-dioxiddal kevesebb kibocsátásnak felel meg.

Több megoldás is kínálkozik arra, hogy az utakat szilárdabbá, merevebbé tegyük. Ez elérhető például az aszfaltba kevert kis mennyiségű szintetikus rostok vagy karbon nanocsövek segítségével. Egy másik megoldás a több és nagyobb átlagos átmérőjű aggregátumok használata a aszfaltban, hiszen emiatt az aszfalt átlagsűrűsége növekszik, mert az több követ és kevesebb bitument és kötőanyagot tartalmaz. Egy harmadik megoldás az aszfalt lecserélése betonra. Ez ugyan megemeli az építési költségeket, de rendszerint sokkal tartósabb utakat eredményez kisebb karbantartási költségekkel, ami hosszútávon költségtakarékosabb megoldás lehet.

28 komment

A bejegyzés trackback címe:

https://zoldenergia.blog.hu/api/trackback/id/tr4115913524

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

gabiiii 2020.06.25. 21:20:49

Építsünk még merevebb utakat! Készítsük mondjuk vasból. Hoppá, feltaláltuk a vasutat!

Kovacs Nocraft Jozsefne 2020.06.25. 22:12:55

Biztos van, aki még emlékszik arra a pár évvel ezelőtti sötétzöld agymenésre, hogy az utak felszíne alá piezokristályokat akartak beépíteni, amelyek vill. energiát termeltek volna. (Mellesleg ugyanezt járdákkal is meg akarták csinálni, ami csak a lábfájós emberek számát gyarapította volna.)

Többen, köztük én is megírtuk akkor, micsoda marhaság ez, hiszen megnövelné a fogyasztást, és igen rossz hatásfokkal termelne áramot. Mások meg magyarázták, milyen trendi és zöld ez. :D

Kovacs Nocraft Jozsefne 2020.06.25. 22:32:48

"Ha az utak 10%-t merevebbre építik, akkor ez kb. 18%-os kibocsátás csökkenést érne el,"

Ezt elég hihetetlennek találtam, ezért utánaolvastam a belinkelt tanulmányban - köszönet, hogy korrekt módon megadod a linkeket, sajnos sok más bloggerre ez nem jellemző.

A tanulmány eredeti szövege nem egészen ez:

"The analysis shows that increasing the modulus of elasticity using 10% resurfacing in the network per year leads to an 18% reduction of GHG emissions from the pavement network, or 440 Mt CO2eq, over a 50-year analysis period."

(Az Abstractból idézve, a tanulmány sajnos fizetős.)

Magyarul:

"Az elemzés azt mutatja, hogy az úthálózat évi 10%-ának újraburkolása, ezáltal a felület rugalmassági modulusának növelése egy 50 éves időszak alatt 18%-kal, másképpen 440 megatonna széndioxid-egyenértékkel csökkenti az úthálózat üvegházgáz-kibocsájtását."

Vagyis nem egyszeri 10% újraburkolásáról van szó, hanem ÉVI 10%-ról. Tehát 10 év elteltével a TELJES úthálózat újra lenne burkolva, így lenne elérhető a 18% csökkenés.

Kovacs Nocraft Jozsefne 2020.06.25. 22:39:18

"ami az USA területén a évente 440 millió tonna szén-dioxiddal kevesebb kibocsátásnak felel meg."

Ja, és persze ahogy a fenti fordításból ill. az eredeti szövegből is kiolvasható, a 440 megatonna CO2-egyenértékkel való csökkentés is az 50 éves időszakra vonatkozik.

Ott tévedtél a fordítással, hogy a "per year" az előtte álló szövegrészre (vagyis a 10%-nyi újraburkolásra) vonatkozik, nem az utána állókra, azaz nem a 440 megatonnára. Ez abból is látható, hogy a "per year" után következik a mondatban az ige (leads).

Bocsáss meg, ha esetleg kissé kioktatónak tűnik a kommentem, nem annak szánom.

Ízfokozott Légszárító 2020.06.25. 23:13:19

Azért azt se hagyjuk figyelmen kívül, hogy a keményebb felület, amellett, hogy csökkenti a gördülési ellenállást, kisebb tapadási súrlódást is jelent, vagyis vészfékezés esetén könnyebben megcsúszik rajta a jármű, ez pedig jelentősen megnöveli a baleset kockázatát.

GyMasa 2020.06.25. 23:52:14

@Ízfokozott Légszárító:
Lehet, hogy nem értettem jól a cikk lényegét, de szerintem nem erről van szó.
A cikk, az én értelmezésem szerint az útfelület merevségével foglalkozik, azaz, az elhaladó kamion alatti behajlással.
NEM a felület érdességével.
Azaz, a mostani útfelület bizonyos mértékig behajlik, amikor a kamion elhalad rajta.
Ez a "behajlás" az útfelület rugalmas alakváltozása, aminek van egy energiaigénye.
Ezt az energiaigényt a kamionok fedezik (mégpedig a megnövekedett fogyasztással), hiszen ez az igény hozzáadódik a rendes haladás (gördülési ellenállás + légellenállás) enegiaigényéhez.
Remélem jól értettem.

Wildhunt 2020.06.26. 00:19:17

Szerintem is törjük fel mindenütt az aszfaltot, és tegyünk helyette macskakövet, az már egyszer úgyis bevált...
Tehát ha jól értem, az aszfalt legjobb tulajdonságát (elasztikus energiaelnyelő, vagyis kíméli a drága, nehezen javítható alapozást) akarjuk minél inkább lecsökkenteni, esetleg meg is szüntetni, mert azzal cokettőt spórolunk. Mert az utak tízévente alapoktól újjáépítéséhez csak kő kell, cokkettő meg nem.

Kovacs Nocraft Jozsefne 2020.06.26. 00:35:15

@Wildhunt:

Szerintem sincs sok értelme a dolognak. Az abstractban szerepel ui. ez is, közvetlenül az általam idézett mondat után:

"This would potentially offset 0.5% of the future GHG emission of the whole transportation sector."

Tehát az egész áruszállítási szektorban elérhető 0.5% CO2 "megtakarításért" burkolják újra az USA egész úthálózatát. Elég drága módja az emisszió csökkentésének. Jobb logisztikával ennél biztos többet lehetne elérni, és az szinte ingyen lenne.

@GyMasa:

Szerintem jól értetted.

Azért szerintem van összefüggés a felület érdessége és a gördülési ellenállás között is. Ez csak egy megérzés, nem tudnám most megindokolni, miért növeli - már ha tényleg növeli - az érdesség a gördülési ellenállást, de majd utánagondolok.

Érdemes lenne elvégezni egy kísérletet. Ha van egy régi golyós egered - ma már ritkaság -, akkor meg lehetne mérni, mennyi idő alatt gurul le egy mondjuk 1 méter hosszú és 20 fokos lejtőn, ha a felület sík asztallap vagy durvább smirglipapír - magyarul csiszolóvászon. Persze lehet, nem lenne mérvadó a kísérlet, hiszen ebben gyakorlatilag semennyire nem deformálodik a gumigolyó, míg a kamion gumiabroncsa annál inkább, vagyis jobban "belekapaszkodik" az érdes felületbe.

Wildhunt 2020.06.26. 00:38:21

Ja igen, a betonút bizoyos terhelésig tartósabb, mint az aszfalt. A 20 tonna feletti nyergesvontató ebben már nincs benne. Vagyis az alsóbbrendű utakat még csak-csak le lehet cserélni, de ott nem hiszem, hogy eleget lehetne spórolni.
Plusz nem tartom kizártnak, hogy amennyi cement a betomutakhoz kell, annak az előállítása több cokettőbe kerül, mint amit valaha is megspórolsz vele.

Wildhunt 2020.06.26. 00:44:03

@Kovacs Nocraft Jozsefne: Az gördülési ellenállásra véletlenül tudok válaszolni: Tetszőleges, felületek közötti enállás azért jön létre, mert két felület érintkezési pontján a felület érdességét adó egyenetlenségek deformálódnak. Az, hogy ez a deformáció jobbára kopás (csúszás esetén), vagy összenyomódás (gördülés esetén) az eredmény szempontjából eléggé mindegy - ellenállás lesz. A mértéke változhat (minél keményebb az ugyanolyan érdességű felület, annál kisebb lesz arányaiban a gördülési ellenállás), de a meglétét elkerülni nem lehet.

Wildhunt 2020.06.26. 00:47:37

@Kovacs Nocraft Jozsefne: Amúgy a golyó a tökéletesen sima felületen érne le gyorsabban, csúszva. Mert oda nem kell plusz energiát felvennie a tehetetlenségi nyomatékra.

Kurt úrfi teutonordikus vezértroll · matyimentes.blog.hu 2020.06.26. 06:21:17

Az ilyen tanulmányok mutatják mennyi a megélhetési "zöld" kutató van.

igazi hős 2020.06.26. 07:53:41

@gabiiii: A vas rugalmas és drága. "A többi stimmel."

konrada 2020.06.26. 08:33:38

@Wildhunt: De. Benne van. (Annyira benne, hogy egy bizonyos kerékterhelés felett nem is lehet másból építeni az utat, lásd reptéri futók.)

A betonút nem azért drágább, mert a cement többe kerül, mint a bitumen, hanem azért, mert vastagabb rétegzés kell , így több a beépítendő anyag, és ezek súlya miatt erősebb alépítmény is kell.

...viszont jól megcsinálva egyet nem tud: nyomvályúsodni. Ami az aszfaltnál gyakorlatilag elkerülhetetlen (illetve olyan drága a technológia, amit sehol nem használnak), így még sűrű újraszőnyegezés mellett is élettartama alatt egyre jobban nő a gumiabroncsokkal érintkező útfelület nagysága (ti. egyre nagyobb felszínhez tapad, ahogyan felveszi a vályú a kerékformáját), és ez fogyasztásnövekedéssel jár.

Kovacs Nocraft Jozsefne 2020.06.26. 09:02:57

@Wildhunt:

Ebből én arra következtetek, hogy az érdesebb felületen valóban nagyobb lesz a gördülési ellenállás, hiszen nagyobb lesz a deformáció.

Kovacs Nocraft Jozsefne 2020.06.26. 09:14:06

@Wildhunt:

Na igen, bár a csúszáshoz talán a tökéletesen sima felület sem lenne elég, mert ott van a van der Waals erő, amely miatt a két felület ha bármilyen gyengén is, de tapad egymáshoz, így a lejtőn mindenképpen létrejön egy gyenge forgatónyomaték.

De annyi holtbiztos, hogy még így is gyorsabban érne le, mert nem tudna annyira felpörögni a golyó.

Wildhunt 2020.06.26. 09:58:50

@konrada: Én kérek elnézést. Realitás határain belüli költségnövekedést számoltam (ilyen max 15-25%), nem pedig hogy az összes autópályát kifutópályává alakítjuk.

konrada 2020.06.26. 10:40:48

"Ja igen, a betonút bizoyos terhelésig tartósabb, mint az aszfalt. A 20 tonna feletti nyergesvontató ebben már nincs benne"

...akkor én értettem félre a mondatod, és azt hittem, hogy a "20 tonna feletti..." kitétel a bizonyos terhelésre vonatkozik, nem a költségekre.
Ezért én kérek elnézést!;)

(Egyébként ez a jövő, ha tovább nő a forgalom. Nem véletlenül cserélték le az M0 délt betonra. Ekkora egységszámú kamionforgalmat nincs olyan aszfalt, amely értelmezhető ideig elbírna...)

GyMasa 2020.06.27. 23:48:40

@Kovacs Nocraft Jozsefne:
A gördülési ellenállás jelen esetben két összetevőből adódik össze:
- A kamion gumijának a rugalmas alakváltozásából (ami a felület érdességéből adódik)
- Az út rugalmas alakváltozásából, azaz az "aszfalt meghajlásából" a kamion tömaga alatt
Ez a tanulmány az utóbbi csökkentéséről szól, a merevebb úttest miatt. (ami a kamion tömegével arányos erő)

gigabursch 2020.07.01. 19:22:48

@konrada:
Így van
Az eredeti M0-nál a tervezett számot az áttervezéskor már ötszörösére méretezték.
A fő gond egyébként a régi M0 hidak (Háros, Soroksár) totális elöregedése okozta.
A nyomvályús aszfalt még szoszo, de a híd az már gyalázat volt.

gigabursch 2020.07.01. 19:25:50

@GyMasa:
Emlékeim szerint a teherbírás növelését célzó útpálya merevítés szerkezet vastagságú igényêben van valami négyzetes összefüggés is, ami szintén összefügg a mozgási energia négyzetes növekedésével

gigabursch 2020.07.01. 19:29:06

@Kovacs Nocraft Jozsefne:
Hogyne.
Ez anno a boldogult noemsszio.blog.hu-n ment és izraeli tudósok marhaság volt.

Kovacs Nocraft Jozsefne 2020.07.01. 19:49:06

@GyMasa:

"A kamion gumijának a rugalmas alakváltozásából"
"Az út rugalmas alakváltozásából"

Egészen pontosan a rugalmas alakváltozást szenvedő anyag belső súrlódásából. Attól ui., hogy pl. a gumi 100%-ban visszanyeri eredeti alakját, még van nem jelentéktelen belső súrlódása, ezt bizonyítja az is, hogy menet közben felmelegszik (persze itt a gumi és az útfelület közti súrlódás is közrejátszik, ami a gumi belapulásakor lép fel). Vagyis a gumi deformálásához felhasznált energia egy része hővé alakul, így az nem nyerhető vissza, amikor a gumi adott része visszanyeri eredeti alakját.

Ezért sokkal kisebb pl. a vonatok acélkereke és a vasúti sín közti gördülési ellenállás, hiszen az acél eleve kevésbé deformálódik, és kisebb a belső súrlódása.

3.141592 2020.07.02. 07:33:37

@gabiiii: Uraniumbol kene epiteni az utakat, az surubb, nehezebb kemenyebb mint a vas es akkor vegre megoldodna az atomeromuvek kiegett futoelemeinek elhelyezese is.
Atombiztos megoldas lenne, mert egy uraniumbol keszult utat evszazadokig nem kene felujjitani.

gigabursch 2020.07.02. 12:05:50

@3.141592:
Sőt!
Télen még le se fagy a remanens hő miatt.

Szerintem Nobel-díjat érdemelsz!
:-)

GyMasa 2020.07.03. 13:12:26

@gigabursch:
Még az is ismán meglehet, hogy nagyobb fokszámú az az igény...
AMi a lényeg, hogy zerintem lehetne ilyen merev-soha el nem romló utakat építeni, csak az annyira drága lenne, hogy nem tudnánkmegfizetni.
Pont, int mondjuk az autók esetében.
Elvileg lehetne olyan autókat gyártani, aminek végtelen az élettartama, csak azok annyira drágák lennének, hogy egy egyzserű ember nem tudna új autót venni.
(egyből jön az elvárt profit meg megtérülés az autógyáraknál, aminél nagyon nem mindegy, hogy évente 1 millió eladott autó nyereségéből jön össze, vagy 10000 autóéból. Utána meg ott van, hogy ez az egész szépen továbbgyűrűzik a beszállítók felé, akinek sokkal kevesebb munkája lenne, hiszen a hosszabb élettartam hosszabb csereperiódust jelent.)

3.141592 2020.07.04. 13:05:41

@gigabursch: Ez az, telen se lenne gond.
Nagyobb zseni vagyok mint gondoltam.