ŠKODA AUTO VYSOKÁ ŠKOLA, O.P.S

ŠKODA AUTO VYSOKÁ ŠKOLA, O.P.S.

Studijní program: N6208 Ekonomika a management Studijní obor: 6208T088 Podniková ekonomika a management provozu

EKONOMICKÉ A ENVIRONMENTÁLNÍ ASPEKTY VYUŽITÍ ALTERNATIVNÍCH POHONŮ V AUTOMOBILECH

Bc. Tomáš VLČEK

Vedoucí práce: Ing. Josef Bradáč, Ph.D.

Tento list vyjměte a nahraďte zadáním diplomové práce

Prohlašuji,

že

jsem

diplomovou

práci

vypracoval

samostatně

s použitím uvedené literatury pod odborným vedením vedoucího práce. Prohlašuji, že citace použitých pramenů je úplná a v práci jsem neporušil autorská práva

(ve

smyslu

zákona

č.

121/2000

a o právech souvisejících s právem autorským).

V Mladé Boleslavi dne 11. 7. 2014

3

Sb.,

o

právu

autorském

Děkuji Ing. Josefu Bradáčovi, Ph.D. za odborné vedení diplomové práce, poskytování rad a informačních podkladů. Zároveň děkuji Janě Kosnarové a Ing. Petru Hájkovi za cenné podněty a připomínky.

4

Obsah Seznam použitých zkratek a symbolů ................................................................. 7 Úvod ....................................................................................................................... 9 1 Vliv provozu automobilu na životní prostředí .................................................... 11 Problematika skleníkových plynů ............................................................ 11

1.1 1.1.1

Vývoj produkce skleníkových plynů ..................................................... 12

1.1.2

Globální produkce CO2 ........................................................................ 13

1.1.3

Podíl sektoru dopravy na produkci CO2 ............................................... 16 Problematika ostatních škodlivých emisí z dopravy ................................ 18

1.2 1.2.1

Přehled škodlivých emisí z dopravy ..................................................... 18

1.2.2

Vývoj emisí v dopravě v EU-28 v letech 1990 - 2011........................... 20

1.3

Vývoj životní úrovně ................................................................................ 21

1.4

Vize EU ................................................................................................... 24

2 Alternativní pohony ........................................................................................... 26 2.1

Bílá kniha ................................................................................................ 26

2.2

Vize koncernu Volkswagen ..................................................................... 27

2.3

Alternativní pohony.................................................................................. 28

2.3.1

CNG ..................................................................................................... 29

2.3.2

LNG ..................................................................................................... 31 Hybridní pohony ...................................................................................... 31

2.4 2.4.1 2.5

Kombinovaný hybrid ............................................................................ 32 Elektromobily ........................................................................................... 34

2.5.1

Infrastruktura ........................................................................................ 34

2.5.2

Bateriové systémy ................................................................................ 34

2.5.3

Cena baterií ......................................................................................... 35

2.5.4

Provozní náklady elektromobilu ........................................................... 36

3 Vícekriteriální rozhodování ............................................................................... 36 3.1

Bodovací metoda .................................................................................... 37

3.2

Metoda TOPSIS ...................................................................................... 37 Analýza stávajících a alternativních pohonů dostupných na trhu v České

4

republice ............................................................................................................... 38 4.1

ŠKODA Octavia GreenLine ..................................................................... 38

5

4.1.1

Start-stop systém ................................................................................. 38

4.1.2

Technická data ..................................................................................... 39

4.2 4.2.1 4.3

Technická data ..................................................................................... 42 Toyota Prius Plug-in Hybrid ..................................................................... 43

4.3.1

Baterie.................................................................................................. 43

4.3.2

Jízdní režimy ........................................................................................ 43

4.3.3

Technická data ..................................................................................... 44

4.4

5

ŠKODA Octavia G-Tec............................................................................ 40

Nissan Leaf ............................................................................................. 46

4.4.1

Baterie.................................................................................................. 46

4.4.2

Dobíjení................................................................................................ 47

4.4.3

Technická data ..................................................................................... 47

Zhodnocení poznatků .................................................................................... 49 5.1

Ekonomická a environmentální analýza .................................................. 49

5.1.1

Ujetá vzdálenost – 30 km/den .............................................................. 51

5.1.2

Ujetá vzdálenost – 150 km/den ............................................................ 54

5.1.3

Dojezdová vzdálenost nádrže/baterie a doba tankování/dobíjení ........ 57

5.1.4

Doba tankování .................................................................................... 58

5.1.5

Dílčí zhodnocení .................................................................................. 59

5.2

Vícekriteriální rozhodování ...................................................................... 61

5.2.1

Ujetá vzdálenost – 30 km/den .............................................................. 62

5.2.2

Ujetá vzdálenost 150km/den ................................................................ 64

Závěr .................................................................................................................... 67 Seznam příloh ...................................................................................................... 78

6

Seznam použitých zkratek a symbolů CO

Carbon monoxid (Oxid uhelnatý)

CO2

Oxid uhličitý

NOx

Nitrogen oxide (Oxid dusíku)

NO

Nitric oxide (Oxid dusnatý)

NO2

Nitrogen dioxide (Oxid dusičitý)

PM

Particulate matter (Pevné částice)

CH4

Metan

N2O

Oxid dusný

SOx

Sulphur dioxide (Oxid síry)

HNO3

Nitric acid (Kyselina dusičná)

PAH

Polyaromatic hydrocarbons (Polyaromatické uhlovodíky)

g

Gram

kg

Kilogram

t

tuna

µm

Mikrometr

km

Kilometr

ppm

Parts per million (částic na jeden milion)

ppb

Parts per billion (částic na jednu miliardu)

W

Watt

kW

Kilowatt

Wh

Watthodina

kWh

Kilowatthodina

MWh

Megawatthodina

TDI

Turbocharged Direct Injection

7

TSI

Twincharged Stratified Injection

HSD

Hybrid Synergy Drive

PHEV

Plug-in hybrid electric vehicle

LNG

Liquefied Natural Gas

CNG

Compressed Natural Gas

Li-Ion

Lithium Iontová (baterie)

cx

Koeficient odporu vzduchu

MPa

Megapascal

°C

stupně Celsia

l

Litr

IEA

International energy agency

HDP

Hrubý domácí produkt

USD

United States dollar

Kč

Koruna česká

EU

Evropská unie

USA

United States of America

OICA

Organisation Internationale des Constructeurs d'Automobiles

8

Úvod Automobil, fenomén moderní doby, představuje pro člověka neodmyslitelnou součást každodenního života. Mobilita, kterou poskytuje, tak zcela zásadním způsobem napomáhá ke zvyšování životní úrovně. Tomu, jak velký význam pro člověka a jeho společenské postavení má, nasvědčuje i strmý růst poptávky v posledních 40 letech. V současné době se počet automobilů na světě odhaduje na 1 miliardu (OICA, 2014). S narůstajícím počtem automobilů však stejnou měrou rostou negativní faktory spojené s jejich provozem. Hlavním sledovaným parametrem je v současnosti produkce oxidu uhličitého. Tento plyn se stal celosvětovým fenoménem v boji proti globálnímu oteplování. Do jisté míry oprávněně. Není však jediným plynem způsobujícím skleníkový efekt. Metan, oxid dusný, freony jsou stále opomíjeny i přes vyšší faktor účinku (Hromádko, 2012). Existence dalších plynů a částic vznikajících dopravou, má spíše charakter lokálního znečištění. Tento negativní faktor má dopad na lokální znečištění ovzduší, zdraví obyvatel a celkovou kvalitu života. Impuls pro zlepšování životního prostředí a zvyšování kvality života pochází převážně

z vyspělých

zemí.

V rozvojových

zemích

je

trend

podobný,

nicméně stále v menší míře. Dá se předpokládat jeho posilování s ohledem na růst životní úrovně. Cílem diplomové práce je zhodnotit využitelnost alternativních pohonů v porovnání se stávajícími pohony z pohledu ekonomického, environmentálního a mobility. První kapitola diplomové práce vysvětluje s využitím dostupných informací a objektivních zdrojů, jak škodlivé emise vznikají a jaké jsou dopady jejich zvyšující se koncentrace na životní prostředí, respektive člověka. Porovnává odvětví dopravy z pohledu emisí s ostatními odvětvími a srovnává je s vývojem za posledních dvacet let. Analyzuje růst životní úrovně v HDP dle parity kupní síly na hlavu a porovnává ji s prodejem automobilů v zemích rozvojových a vyspělých. Tyto impulzy podněcují vlády a firmy k hledání alternativních řešení dané problematiky. Tímto se zabývá druhá kapitola teoretické části poskytující přehled dostupných alternativních pohonů, které se začínají čím dál více uplatňovat na

9

trhu. Popisuje výhody těchto pohonů v porovnání s konvenčními pohony a s možnými úskalími při jejich zavádění na trh. Ačkoliv se práce zabývá hlavně alternativními pohony, na trhu se začínají prosazovat i alternativní paliva pro konvenční pohony. Tím je myšlen zemní plyn ve formě CNG, který má všechny předpoklady stát se konkurenceschopný v porovnání s konvenčními palivy. S ohledem na tyto skutečnosti je analýza tohoto paliva zařazena do diplomové práce. Přesto se dá říci, že vývoj směřuje k širšímu využívání elektrické energie. Vozidla ve verzi pohonu plug-in hybrid či elektromobil se zdají být v blízké budoucnosti alternativním řešením. Technickým popisem modelů dostupných na trhu včetně výpočtů pro ekonomickou analýzu se zabývá čtvrtá kapitola praktické části práce. Poslední pátá kapitola zhodnocuje zjištěné poznatky převážně ze čtvrté kapitoly. Porovnává vybraná vozidla z hlediska ekonomického, environmentálního a z hlediska mobility. Analytická část navazuje na kapitolu třetí, ve které je popsán teoretický základ pro využití vícekriteriálního rozhodování. Ekonomickým hlediskem je myšlena pořizovací cena vozidla a provozní náklady. Environmentálním hlediskem vyprodukované emise CO2. Hlediskem mobility je myšlena dojezdová vzdálenost na nádrž či nabití, hustota sítě čerpacích, dobíjecích stanic a doba čekání na dobití, natankování vozidla. Výsledkem analýzy je volba vhodného vozidla na základě zvolených kritérií. Výběr vozidla je určen dvěma metodami. První je analytická metoda na základě srovnání. Druhá pomocí vícekriteriálního rozhodování metodou TOPSIS.

10

1

Vliv provozu automobilu na životní prostředí

Hlavní pohonnou jednotkou téměř většiny automobilů je motor s vnitřním spalováním. Spalování paliva probíhá přímo v pracovním prostoru motoru a díky svým vlastnostem se prosadily právě jako pohonné jednotky dopravních prostředků. Negativem těchto motorů je dopad na životní prostředí. K dosažení dobré účinnosti motoru je potřeba vysokého tlaku a teploty během spalování a právě spaliny z tohoto procesu jsou nezanedbatelným zdrojem znečištění (Hromádko, 2012). V důsledku zvyšujícího se množství dopravních prostředků se spalovacími motory dochází k negativnímu působení na životní prostředí a člověka. Provozem automobilů dochází k produkci hlavně CO2 a ostatních škodlivých emisí v podobě CO, NOX a PM. Snahou je tedy hledání alternativních cest s co možná nejmenšími dopady na životní prostředí a člověka (Hromádko, 2012).

1.1

Problematika skleníkových plynů

Skleníkové plyny jsou plyny vyskytující se v atmosféře Země, které nejvíce přispívají ke skleníkovému efektu. Patří mezi ně CO2, vodní pára, CH4, N2O a freony. Přítomnost těchto plynů je nutnou podmínkou pro zachování života na Zemi, ale v určitém poměru a koncentraci se v atmosféře stávají problematickými (Meteocentrum, 2014). Hlavní vlastností těchto plynů je propouštění krátkovlnného záření horkých těles a naopak pohlcujícování dlouhovlnného záření těles chladnějších, čímž sebe a okolí zahřívají. V praxi dochází k propouštění slunečního záření směrem k zemskému povrchu. Naopak zpětné záření chladnějšího povrchu Země dokáží molekuly CO2 pohltit a zahřívají tak okolní vzduch. Tento jev se nazývá skleníkový efekt a jeho výskyt je pro Zemi přirozený téměř od jejího vzniku. Vlivem lidské činnost (spalováním fosilních paliv, odlesňování, změny ve využívání půdy) vstupující do tohoto procesu však dochází k nerovnováze. Vzniká tzv. antropogenní skleníkový efekt, přispívající právě ke globálnímu oteplování (Meteocentrum, 2014).

11

1.1.1 Vývoj produkce skleníkových plynů Koncentrace skleníkových plynů se v minulosti, ale i v současnosti pravidelně mění. Obrázek 1 ukazuje historický vývoj produkce CO2 a dokazuje pravidelné intervaly růstu či poklesu koncentrace tohoto plynu. Stropem, který nebyl v minulosti překročen, byla hodnota 300 ppm. Člověk v této době zásadně neovlivňoval koncentraci CO2 a přesto docházelo k jeho měnícímu se množství v atmosféře. Jedná se o přirozený cyklus (Hromádko, 2012). Mezníkem je doba průmyslové revoluce, kdy došlo k přechodu od ruční výroby k tovární strojní velkovýrobě za pomoci nových zdrojů energie (především uhlí). Tím docházelo k industrializaci s negativním dopadem na životní prostředí. Z obrázku 1 je zřejmé, že přirozený cyklus změny koncentrace CO 2 je od doby průmyslové revoluce ovlivněn lidskou činností. Porovná-li se hodnota současná, 398 ppm, s maximální hodnotou v minulosti, 300 ppm, tento fakt jen potvrzuje (CO2now, 2014).

Zdroj: NASA, Global climate change Obr. 1 Historický vývoj produkce CO2

U ostatních skleníkových plynů je tomu rovněž tak. Koncentrace metanu vzrostla z původních 700 ppb na dnešních 1800 ppb, koncentrace oxidu dusného z 270 ppb na 320 ppb a koncentrace troposférického ozonu z 24 ppb na 34 ppb (Hromádko, 2012).

12

Oxid uhličitý patří mezi nejvíce sledované skleníkové plyny. Důvodem je množství, v jakém se v atmosféře vyskytuje. Na obrázku 2, který ukazuje světový podíl jednotlivých skleníkových plynů, je vidět značný podíl CO2 (77 %). Koncentrace ostatních plynů je výrazně nižší, zato faktor vyjadřující násobnost účinku oproti CO2 je vysoký. Ekvivalent vyjádřený v násobcích účinku daného plynu v porovnání s CO2 dosahuje u CH4 hodnoty 23, N2O 296 a u troposférického ozónu více jak 2000 (Hromádko, 2012). Freony 1% N2O 8% CH4 14% CO2 (ostatní) 3%

CO2 (spalování fosilních paliv) 57%

CO2 (odlesňování a rozklad biomasy) 17%

Zdroj: IPCC, Climate change – Synthesis report z roku 2007, s.36 Obr. 2 Světový podíl skleníkových plynů

Vodní pára je specifický skleníkový plyn. Řada skeptiků zpochybňuje dopad růstu CO2 na skleníkový efekt, jelikož právě vodní pára má největší vliv na tento jev . Vodní pára není však zdrojem vzniku, je jeho důsledkem. Růst teploty vyvolaný ostatními skleníkovými plyny zvyšuje množství vodní páry v atmosféře. Dochází k hromadění tepla, ohřívání vzduchu a vyšší míře evaporace. Působení CO 2 a vodní páry má tedy zesílený dopad na skleníkový efekt (Meteocentrum, 2014).

1.1.2 Globální produkce CO2 Globální produkcí CO2 se myslí příspěvek každé země k celkové produkci. V jaké míře však jednotlivé země přispívají do celkového balíčku, záleží na mnoha 13

faktorech. Hlavními faktory jsou míra vyspělosti a velikost dané ekonomiky. Je zřejmá pozitivní korelace mezi vyspělostí dané ekonomiky a produkcí CO2. Celosvětová snaha o snižování produkce CO2 je představována Kjótským protokolem přijatým v roce 1997. Průmyslové vyspělé státy se zavázaly ke snížení skleníkových plynů o 5,2 % v pětiletém období od roku 2008 do 2012 ve srovnání se stavem v roce 1990. Redukce se týkala šesti nejpodstatnějších skleníkových plynů a to CO2, CH4, N2O, hydrogenovaných fluorovodíků, polyfluorovídku a fluoridu sírového. Součástí protokolu jsou tzv. flexibilní mechanismy umožňující průmyslovým státům, aby snížili emise na území jiného státu, či odkoupily od jiného státu právo vypouštět skleníkové plyny (United Nations Framework on Climate Change, 2014). Patří mezi ně často kritizované obchodování s emisními povolenkami, u kterých z důvodu nižší produkce v době ekonomické recese klesla tržní cena, a obchod s nimi začal upadat do bezvýznamnosti. Zástupci Evropské unie jsou v současné době nuceni stáhnout zhruba 900 milionů povolenek pro zvýšení jejich tržní hodnoty (IDNES.cz, ČTK, 2014) Základní problém Kjótského protokolu je spojen s odmítnutím ratifikace smlouvy USA včetně dalších zemí převážně rozvojových jako jsou například Čína a Indie (Hromádko,

2012).

Důvod

je

jednoznačný.

Hlavně

růst

životní

úrovně

v rozvojových zemích je závislý na růstu ekonomiky a v případě přijetí protokolu by docházelo k jejímu tlumení. Na obrázku 3 je zobrazen vývoj CO2 od roku 1992 do roku 2010. U vyspělých zemí jako USA a EU je množství oxidu uhličitého relativně stabilní, po roce 2007 je křivka dokonce klesající. Tento trend je spojen s ekonomickou recesí ve vyspělých zemích. Vývoj rozvojových zemí byl opačný vyjma Ruské federace. Porovná-li se křivka celkového množství CO2 s křivkou Číny, je trend velmi podobný. To dokazuje, že značný podíl na zvyšování množství CO2 měla právě Čína.

14

40 35

CO2 mil.(kt)

30 25 20 15 10 5 0

EU - 28

Ruská federace

USA

Indie

Čína

Ostatní

Zdroj: The World bank Obr. 3 Vývoj CO2 v letech 1992 - 2010

V současné době vrcholí snahy na přípravě nástupce Kjótského protokolu. Poslední jednání byla uskutečněna na klimatologickém kongresu v jihoafrickém Durbanu. Aby nástupce Kjótského protokolu přinesl viditelné výsledky a nezatěžoval jen vybrané státy bez konečného efektu, musí zahrnovat i produkci skleníkových plynů z rychle rostoucích ekonomik. Vůli k připojení k novému protokolu projevily i USA (Hromádko, 2012). Rok 2015 by měl být pro tuto problematiku klíčový.

15

USA 16% Ruská federace 5%

Ostatní 37%

Indie 6%

Čína 25%

EU-28 11%

Zdroj: The World bank Obr. 4 Podíl zemí na celkovém množství CO2 v roce 2010

1.1.3 Podíl sektoru dopravy na produkci CO2 Cílem této dílčí podkapitoly je zjistit podíl sektoru dopravy na produkci CO2. Dle studie IEA, jejíž výstup je na obrázku 5 se doprava podílí na globálním CO2 z 22 %. Téměř srovnatelnou hodnotu 21 % má sektor průmyslu. Největším producentem je sektor energetiky přispívající do celkového balíčku 42 %. Spolu se sektorem dopravy a průmyslu jsou velice sledovanými sektory z pohledu dopadu na životní prostředí, na které je vyvíjen značný tlak na minimalizaci těchto dopadů.

16

Průmysl 21% Dodávky energií 42%

Ostatní 9% Stavebnictví 6% Doprava 22%

Zdroj: CO2 Emissions from fuel combustion highlights (2013 Edition) Obr. 5 Podíl sektorů ekonomiky na CO2

Diplomová práce se však zaměřuje hlavně na silniční dopravu. Rozpad jednotlivých typů dopravy ukazuje obrázek 6, na kterém je navíc znázorněno porovnání s rokem 1990. Důkladnější rozbor sektoru dopravy ukazuje převažující podíl silniční dopravy na tvorbě CO2 a to celými 80 %. Ve srovnání s rokem 1990 vzrostla o celých 52 %. Lze předpokládat, že největší nárůst silniční dopravy se uskutečnil v rozvojových zemích. Další typy dopravy nemají výrazný podíl na produkci CO2, ale tempo se kterým některé sektory rostly, bylo překvapivé. Zajímavým poznatkem je mezinárodní letecká a námořní doprava. I přes snahy o omezení emisí, produkce z těchto druhů dopravy vzrostla o 80 % (OECD/EIA, 2013).

17

Zdroj: CO2 Emissions from fuel combustion highlights (2013 Edition) Obr. 6 Podíl sektorů dopravy na CO2

1.2

Problematika ostatních škodlivých emisí z dopravy

Zkoumaná problematika nezůstává jen u CO2 a jiných skleníkových plynů. Samotné CO2 je řešeno převážně na globální úrovni. Ovšem další škodlivé emise a pevné částice z dopravy jsou řešeny na národní úrovni. Důvodem je především negativní vliv na lokální kvalitu ovzduší. Špatná kvalita ovzduší může výrazně ovlivňovat zdraví a životní podmínky související s okolním prostředím. Způsobuje onemocnění dýchacích cest, přispívá k okyselení půdy, vod a poškozuje výnosnost plodin. Které plyny, pevné částice to jsou, a jaký mají vliv na okolí, jsou popsány v následující dílčí podkapitole (EEA Signály, 2013).

1.2.1 Přehled škodlivých emisí z dopravy Oxid uhelnatý – CO (Carbon monoxide) Bezbarvý plyn bez chuti a zápachu, nedráždivý, lehčí než vzduch. Vzniká nedokonalým spalováním uhlíku a organických látek. Pro lidský organizmus je

18

jedovatý. S krevním barvivem vytváří velmi pevný karboxyhemoglobin omezující přenos kyslíku z plic do krevního oběhu. Jednotlivé orgány jsou poškozovány nedostatkem kyslíku, ačkoliv vdechového vzduchu bylo dostatečné množství. Dále se podílí na vzniku fotochemického smogu. Jde o znečištění vzduchu vznikající v městských oblastech reakcemi organických těkavých látek, nespálených uhlovodíků s NOx za přítomnosti slunečního záření (Hromádko, 2012). Oxidy dusíku – NOx (Nitrogen oxide) Mezi oxidy dusíku se řadí oxid dusnatý (NO) a oxid dusičitý (NO 2). Přímá škodlivost oxidu dusnatého na lidský organismus je nízká. Při dalším pobytu v atmosféře však dochází k jeho oxidaci na oxid dusičitý, u kterého je škodlivost závažnější. Při vdechování se na stěnách sliznice tvoří kyselina dusičná (HNO 3) zamezující přístup vzduchu do plic. Důsledkem je pocit dušení a nucení ke kašli. Působení nadlimitních koncentrací NO2 vede tak ke zvýšení onemocnění dýchacích cest, astmatických onemocnění, alergií u dětí a dospělých. Oxidy dusíku se významně podílejí na tvorbě fotochemického smogu a kyselých dešťů (Vítejte na Zemi, 2013) Nespálené uhlovodíky (Hydrocarbon) Jsou směsí různých skupin uhlovodíků vstupující do oxidačního procesu nebo vznikající nedokonalým spalováním paliva ve válci motoru. K nedokonalému spalování dochází jak v blízkosti stěn válce, kde jsou nízké teploty plamene tak pomalou rychlostí hoření vlivem příliš bohaté, či chudé směsi. Nejnebezpečnějšími uhlovodíky jsou polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH). Zachycují se na povrchu pevných částic a vdechováním se dostávají do lidského organizmu. Nejznámější

polycyklický

aromatický

uhlovodík

je

benzo(a)pyren.

karcinogenní a mutagenní uhlovodík. S hlubšími znalostmi o

Silně

škodlivosti

polycyklických aromatických uhlovodíků lze očekávat, že se do budoucna stanou samostatnou položkou legislativně omezených škodlivin (Hromádko, 2012). Oxidy síry – SOx (Sulphur oxide) Zdrojem oxidů síry jsou převážně vznětové motory. Jejich podíl na celkové produkci je však zanedbatelný. Důvodem je stále klesající obsah síry v motorové naftě, tím klesají i emise ze vznětových motorů (Hromádko, 2012).

19

Pevné částice – PM (Particulate matter) Zdrojem prachových částic jsou automobily převážně se vznětovými motory. Závisí však na typu motoru a dodatečných zařízeních, například filtru pevných částic. Inhalace pevných prachových částic poškozuje především kardiovaskulární a plicní systém. Vše závisí na délce vystavení organismu jejich působení – tzv. expozici. Krátkodobá expozice vede k zánětlivým onemocněním plic, nepříznivým účinkům na srdečně-cévní systém. Dlouhodobá expozice pak ke snížení plicních funkcí a v konečném důsledku ke snížení předpokládané délky doby dožití. Dalším faktorem je velikost částic. Velké částice jsou odstraněny například polykáním nebo jsou zachyceny v horních cestách dýchacích. Menší částice (0,1 µm) mohou dosáhnout povrchu plic. Částice bývají odstraněny při čištění plicních sklípků, ale také mohou být unášeny do lymfatického systému a dále až do krve. Můžeme tedy říci, čím jsou částice menší, tím jsou škodlivější pro lidský organismus. Většina částic je menších než 1 µm a více než 90 % může být ultra malých < 0,1 µm (Hromádko, 2012).

1.2.2 Vývoj emisí v dopravě v EU-28 v letech 1990 - 2011 Křivky na obrázku 7 ukazují vývoj škodlivých emisí v EU-28 z dopravy v období let 1990 až 2011. Největší pokles zaznamenaly oxid uhelnatý (CO) a převážně v silniční dopravě oxidy síry (SOX) u kterých se podařilo i přes nárůst dopravy snížit koncentrace o 78 % v porovnání s rokem 1990. Ostatní plyny a pevné částice zaznamenaly lehký pokles (EEA report, 2013).

20

Zdroj: EEA report, Term 2013: transport indicators cracking progress towards targets in Europe Obr. 7 EU-28 Vývoj emisí v dopravě v letech 1990 – 2011

1.3

Vývoj životní úrovně

Další nezbytnou analýzou k vysvětlení problematiky je analýza vývoje životní úrovně. Pojem životní úroveň lze definovat jako míru uspokojování materiálních i nemateriálních potřeb a tužeb jednotlivce či skupiny zbožím a službami. Je často spojována s tzv. kvalitou života, která zahrnuje kvalitu životního prostředí, zdravotní péče, výživy atp. Obrázek 8 znázorňuje vývoj HDP v paritě kupní síly na hlavu, které nejlépe odpovídají vývoji životní úrovně ve sledovaných zemích. Z obrázku 8 je zřejmé, že trend růstu životní úrovně v obdobích 1994 až 2012 je pozorovatelný ve všech částech světa. Ve vyspělých zemích jako USA, EU 28 se životní úroveň zdvojnásobila. V rozvojových zemích byl trend výrazně rostoucí. Životní úroveň v Indii se ztrojnásobila, v Ruské federaci zčtyřnásobila. Největší růst zaznamenala Čína z 1 353 USD v roce 1994 na 9 083 USD v roce 2012, jde tedy zhruba o necelé sedminásobné zvýšení.

21

60 000 51 748

50 000

USD

40 000 32851

30 000

27 776 23 500

20 000 15341 12 221 9 083

10 000

5 728 5 552 1 353

0 1 077 1994 Čína

3 813

1996

1998

Svět průměr

2000

2002

2004

Ruská federace

2006

2008

USA

EU 28

2010

2012 Indie

Zdroj: The World bank Obr. 8 Vývoj HDP v paritě kupní síly per capita

Růst životní úrovně vede ke zvýšení poptávky po materiálních i nemateriálních potřebách. S růstem kupní síly obyvatelstva roste poptávka po statcích, jakými jsou byt či dům, oblečení, spotřební zboží a v neposlední řadě automobilu. Poptávka po automobilech je velmi citlivá na ekonomické cykly. Ukázkou je spotřebitel, který si plánuje koupit automobil a náhle přijde o zaměstnání. Očekávání takového spotřebitele je negativní a proto koupi automobilu odloží na neurčito. V prvé řadě musí uspokojit základní potřeby jako každodenní nákupy, platba nájmu atd. Je tedy zřejmé, že potenciální nákup automobilu je závislý na životní úrovni a očekáváním spotřebitelů. V případě kdy je očekávání negativní, spotřebitel odkládá koupi vozu. Naopak v případě pozitivního očekávání je ochoten si automobil koupit. Toto tvrzení dokazuje obrázek 9, na kterém je vývoj prodejů osobních automobilů v letech 2005 až 2013.

22

70 000 000

62 644 460 Počet prodaných automobilů

60 000 000 50 000 000 45 209 905

20 090 534

40 000 000

2 553 979 15 724 435 17 928 858

30 000 000 1 106 863 3 971 101 20 000 000 7 659 983 1 520 225 10 000 000

7 585 867 2 597 720

15 227 298

11 887 502

0 2005 EU 28

2006

2007

Ruská federace

2008 USA

2009 Čína

2010 Indie

2011

2012

2013

Ostatní

Zdroj: OICA sales statistics Obr. 9 Prodej osobních automobilů v letech 2005 - 2013

Vývoj prodejů ve vyspělých zemích byl klesající. V USA se prodalo v roce 2005 7,659 milionů automobilů a v roce 2013 7,585 milionů automobilů. Ve všech členských zemích EU se v roce 2005 prodalo 15,227 milionů automobilů a v roce 2013 11,887 milionů automobilů. Klesající trend nastal v roce 2007 s příchozí finanční krizí a v EU byl tento trend ještě podpořen předlužeností některých členských zemí. Negativní očekávání spotřebitelů v praxi znamenalo odklad koupi automobilu a to mělo dopad na prodeje automobilů. Trend v rozvojových zemích byl na rozdíl od vyspělých zemí opačný. V Indii se v roce 2005 prodalo 1,106 milionů automobilů a v roce 2013 2,553 milionů automobilů. V Ruské federaci 1,520 milionů (2005), v roce 2013 2,597 milionů automobilů. Na území Číny se v roce 2013 prodalo 17, 928 milionů automobilů. V porovnání s rokem 2005, kdy se prodalo 3,971 milionů automobilů se prodeje více než zčtyřnásobily.

23

Pozitivní dlouhodobé predikce vývoje ekonomik v rozvojových zemích spolu s růstem životní úrovně vedou k pozitivnímu očekávání samotných spotřebitelů a ochotě nakupovat automobily. Růst spotřeby však nekončí u automobilů či spotřebního zboží. Industrializace s sebou nese též poptávku po základních surovinách jako je ropa, plyn, uhlí, dřevo. Bez energetických zdrojů by byl tento rozvoj omezen. Shrnou-li se podkapitoly výše, je zřejmé, že největší rozvoj nastává právě v rozvojových zemích. Růst životní úrovně, růst prodejů automobilů a rozvoj industrializace zemí vede ke zvyšování produkce skleníkových plynů a k negativním dopadům na životního prostředí. Trendem v západních zemích světa je snižovat dopady činnosti člověka na životní prostředí a to souvisí s kvalitou života a růstem životní úrovně, jelikož s vyšší životní úrovní se člověk více zajímá o své prostředí ve kterém bydlí, stravu, vzdělání. Proto dochází i k zájmu o vliv provozu automobilů na životní prostředí. Tento trend je patrný i v rozvojových zemích, avšak v malé míře.

1.4

Vize EU

EU chápe dopravu jako nepostradatelný prvek pro ekonomiku a společnost. V EU přímo zaměstnává přibližně 10 mil. lidí a podílí se zhruba 5 % na tvorbě HDP (Businessinfo, 2011). Přispívá k hospodářskému růstu a vytváření pracovních příležitostí. Spolu s mobilitou je důležitá pro vnitřní trh i životní úroveň občanů, jimž umožňuje využívat svobodu cestování. V návaznosti na mezinárodní spolupráci týkající se snížení celosvětových emisí skleníkových plynů je cílem EU snížení emisí do roku 2050 o 80 – 95 % pod úroveň roku 1990. Dle analýzy Komise vyplývá, že zatímco v ostatních odvětvích ekonomiky lze dosáhnout výraznějšího snížení, v odvětví dopravy, které je stále rostoucím zdrojem skleníkových plynů, je cílem do roku 2050 snížit emise skleníkových plynů o 60 % v porovnání s rokem 1990. Do roku 2030 je hodnota 20 % pod úroveň roku 2008. Nové technologie pro vozidla a řízení dopravy jsou a v nebližší budoucnosti budou pro snížení emisí z dopravy klíčové (Businessinfo, 2011).

24

I

přes

značný

technologický

pokrok,

zlepšení

energetické

účinnosti

a

hospodárnosti se dopravní systém od velké ropné krize v roce 1973 příliš nezměnil. Energeticky je účinnější, avšak z 96 % stále závislý na ropě a ropných produktech (Hromádko, 2012). Dosažení udržitelné mobility je celosvětovým cílem. Vzhledem k rychle rostoucí konkurenci na rychle se rozvíjejících trzích má každé zaváhání při implementaci nových technologií negativní dopad na rozvoj odvětví dopravy.

25

2

Alternativní pohony

V kapitole 1 byla vysvětlena problematika týkající se dopadu dopravy na životní prostředí. Je patrné, že vlivem zvyšující se životní úrovně převážně v rozvojových zemích se počet vozidel bude zvyšovat. Naopak ve vyspělých zemích je trend spíše stagnující. V případě České republiky se významný růst dopravy také neočekává. Potenciál je ale viděn v obměně vozového parku. V západní Evropě je průměrná doba vlastnictví vozidla 5 let, v České republice 10 let. Obměna vozového parku je tak důležitým krokem ve snižování emisí. Nové technologie stávajících konvenčních pohonů a současně podporované nové alternativní pohony pomáhají snižovat dopad na životní prostředí. Jaká je vize Evropské unie či automobilky Volkswagen a jaké typy alternativních pohonů jsou dostupné již v dnešní době na trhu, je popsáno v následující kapitole.

2.1

Bílá kniha

Zdravím základem pro rozvoj alternativních pohonů je konkurenceschopnost v tržním prostředí se stávajícími pohony a legislativa podporující tento rozvoj. Strategickou koncepcí pro výhled rozvoje dopravy v EU zaštiťuje Bílá kniha publikována Evropskou komisí. Je nezbytným dokumentem pro cílová odvětví (námořní doprava, letecká doprava, automobilová dopravu) jelikož zajišťuje jasnost a transparentnost rámců budoucí politiky tak, aby byli schopny plánovat své investice. Kniha predikuje situaci s výhledem 40 let, kde jasně říká, že doprava se nemůže vyvíjet stejným způsobem jako doposud. Pokud by se uplatňoval dosavadní přístup, mohla by závislost dopravy na ropě být kolem 90 % a zdroje obnovitelné energie by pouze přesahovaly 10% cíl stanovený pro rok 2020 (European Comission – Mobility and Transport, 2012). Emise CO2 z dopravy se odhadují v roce 2050 v porovnání s rokem 1990 o třetinu vyšší (European Comission – Mobility and Transport, 2012). Zabývá se i dalšími negativními hledisky jako náklady způsobenými přetížením dopravy, u kterých je odhad zvýšení o 50 %, nebo zvýšením rozdílu v přístupnosti mezi centrálními a okrajovými oblastmi, či zvýšením sociálních nákladů způsobených nehodami a hlukem (European Comission – Mobility and Transport, 2012). 26

Obecným základním cílem evropské dopravní politiky je vytvořit systém podporující evropský hospodářský pokrok, zvyšující konkurenceschopnost, který nabízí vysoce kvalitní služby mobility a zároveň účinněji využívá zdroje (European Comission – Mobility and Transport, 2012). V praxi je zapotřebí, aby doprava využívala méně energie, využívala čistou energii, moderní infrastrukturu, snižovala negativní dopad na životní prostředí a zásadní přírodní zdroje jako vodu, půdu a ekosystém. V Bílé knize bylo vytyčeno deset cílů pro konkurenceschopný dopravní systém účinně využívající zdroje (referenční hodnoty pro dosažení cíle snížení emisí skleníkových plynů o 60 %). Důležitými cíli souvisejícími s diplomovou prací jsou tyto: 

Snížit používání konvenčně poháněných automobilů v městské dopravě do roku 2030 na polovinu. Postupně je vyřadit z provozu ve městech do roku 2050. Do roku 2030 dosáhnout ve velkých městech zavedení městské logistiky v podstatě bez CO2 (European Comission – Mobility and Transport, 2012).



Začít plně uplatňovat zásady: ,,uživatel platí“, ,,znečišťovatel platí“ a více zapojit soukromý sektor do odstraňování nesouladu, včetně škodlivých dotací, do vytváření zisků a zjišťování financování budoucích dopravních investic (European Comission – Mobility and Transport, 2012).

2.2

Vize koncernu Volkswagen

Vize Bílé knihy nemůže být naplněna bez podpory průmyslu. Vhodným příkladem pro nastínění postoje automobilového průmyslu je koncern Volkswagen. Na základě koncernové vize se dá odhadovat i podobný postup konkurentů. Hlavní vizí koncernu Volkswagen, jak je uvedeno ve svém ,,Sustainability report“ z roku 2012, je udržitelná mobilita. V její vizi zůstává automobil stále klíčovým dopravním prostředkem. Bude však více propojen s ostatními druhy dopravy jako například autobusová či železniční doprava. Zvolený druh dopravy bude záviset na účelu cesty jednotlivce, skupiny. Silniční doprava bude z velké části bez emisní. Díky asistenčním systémům dojde k eliminaci nehod a v některých případech mohou převzít i jízdní úkoly. Vozidla budou více integrována do dopravní infrastruktury a zlepší se tak plynulost dopravy. To vše povede ke

27

snižování dopadu na životní prostředí a zkrátí dobu jízdy do cíle (Volkswagen Group, 2012). Konkrétním cílem koncernu je snížit dopad výrobních činností na životní prostředí o 25 % do roku 2018 v porovnání s rokem 2010. Koncern svoji politiku dokazuje na číslech spotřeby energie, kdy v roce 2010 bylo spotřebováno na výrobu vozidla 2,51 MWh v porovnání se spotřebou 2,21 MWh v roce 2012 (Volkswagen Group, 2012). Snižování emisí CO2 produkované samotnými automobily bude řešeno rozšířením palety hybridních vozů, elektromobilů a zvyšováním efektivity spalovacích motorů u kterých je cíl do roku 2020 95 g/km v porovnání se současnými 134 g/km (Volkswagen Group, 2012). Obecně lze říci, že jednotlivé značky koncernu jsou zodpovědné za zvýšení efektivity výrobních procesů. Samy hledají prostor k optimalizaci, vytváření strategií a implementaci řešení. Pro automobilku ŠKODA AUTO je to projekt s názvem Green Future, pro Seat projekt Ecomotive a pro Volkswagen projekt Think Blue (Volkswagen Group, 2012). Z příkladu koncernu Volkswagen je zřejmé, že otázkou životního prostředí se nezabývá jen veřejný sektor, ale i ten soukromý. Na samotné automobilky je vyvíjen tlak jak ze strany legislativy, tak ze strany zákazníků. Image firmy vyrábějící automobily s ohledem na životní prostředí je nedílnou součástí strategie firmy, čemuž je přizpůsobeno i portfolio vozidel.

2.3

Alternativní pohony

V následujících podkapitolách jsou popsány alternativní pohony mající v nejbližší budoucnosti potenciál pro rozvoj. Jedná se o pohony plynné, hybridní a elektrické. Ačkoliv plynné pohony pracují na stejném principu spalování jako pohony spalující benzín či naftu, nejedná se tedy o alternativní pohony, ale jde spíše o alternativní paliva do konvenčních pohonů, dopad na životní prostředí je u nich výrazně nižší. Vzhledem k ceně a pokročilosti technologií je částečná substituce konvenčních paliv těmito alternativními palivy velmi reálná. To je i důvod proč jsou součástí diplomové práce.

28

2.3.1 CNG Pod zkratkou CNG neboli Compressed Natural Gas se rozumí stlačený zemní plyn. V minulosti docházelo k jeho rozšíření převážně v rámci městské dopravy (autobusy), dnes se však s důrazem na snižování emisí dostává na trh i u osobních vozidel. Výhody Vozidla na zemní plyn produkují méně škodlivých emisí, než vozidla s klasickým pohonem. Produkují méně oxidů dusíku, oxidu uhelnatého, pevných částic, ale také i karcinogenních látek (polyaromatických uhlovodíků, aldehydů, aromátů, benzenu). Vliv na skleníkový efekt je u vozidel na zemní plyn v porovnání s benzínem či naftou také menší. Teoretická uváděná hodnota snížení CO2 je kolem 20 – 25 % (Hromádko, 2012). Praktické závěry z testování vozidel na zemní plyn z hlediska životního prostředí přinášejí tyto hlavní výhody: 

Výrazné snížení emisí pevných částic představujících v současnosti nejkritičtější složku emisí



Eliminaci kouřivosti motorů v porovnání se vznětovými motory



Snížení tvorby ozónu způsobující tzv. letní smog



Spaliny z motorů neobsahují oxid siřičitý (SO2)



Hluk chodu motoru v porovnání se vznětovými motory je nižší o 50 % vně vozidel, o 60 – 70 % uvnitř vozidel

Z provozního hlediska je hlavní výhodou zavedení dvoupalivového systému, kdy zůstává možnost užívání benzínu spolu se zemním plynem a zvyšuje se tak dojezdová vzdálenost o 200 – 250 km. Tlakové nádrže bývají zpravidla umístěny ve spodní části zavazadlového prostoru, aby co nejméně zabíraly tento prostor (Hromádko, 2012). Dalšími důležitými provozními výhodami jsou: 

Lepší směšování plynu se vzduchem umožňuje rovnoměrnost palivové směsi a rovnoměrnější plnění válců



Delší životnost motoru díky čistotě paliva



Lepší startování při nízkých teplotách



Vysoké oktanové číslo umožňuje motoru pracovat i při výrazném ochuzení směsi

29



Nižší cena zemního plynu

Z pohledu bezpečnosti je zemní plyn bezpečnější než benzín či nafta. To vyplývá z jeho fyzikálních vlastností. V porovnání s kapalnými palivy je lehčí než vzduch a zápalná teplota je oproti benzínu dvojnásobná. Ukládá se do tlakových nádob, které prochází řadou zkoušek odolnosti proti nárazu, požáru, zvýšení tlaku. Ve vozidle jsou navíc vybaveny řadou pojistek. V praktickém provozu, při havárii plynových vozidel, nebyla nádrž významně poškozena. Nevýhody Hlavní nevýhodou tohoto alternativního paliva je nedostatečná infrastruktura potřebná k rozšíření jeho využití. Podoba infrastruktury je téměř shodná s čerpacími stanicemi pro benzín, naftu. Nejlepší způsob je pomocí rychloplnicí stanice, viz. obrázek 10, odebírající plyn z plynovodní přípojky a po sušení (zbavení možného kondenzátu a nečistot) dochází ke stlačení až na tlak 30 MPa (RWE, 2013).

Zdroj: RWE Obr. 10 Schéma rychloplnicí stanice

Plnění vozidel se provádí pomocí výdejního stojanu, ze kterého se odejme plnící hadice a pomocí rychloupínacího systému je zemní plyn přepouštěn do tlakových nádob ve vozidle. Stojan je vybaven hmotnostním měřením průtoku plynu,

30

měřením teploty a tlaku a pomocí elektronického řízení zajišťuje plnění tlakových nádrží ve vozidle na stanovený provozní tlak 20 MPa (RWE, 2013). Dle statistik se v současné době na evropském trhu nachází 2,5 tisíce veřejných CNG stanic z toho v Německu 870, v Rakousku 160, v Itálii 720 a v České republice

55.

V porovnání

s klasickými

čerpacími

stanicemi

je

hodnota

zanedbatelná (3649 veřejných stanic v České republice), pozitivní však je, že počet CNG stanic rychle roste (ČERPACÍ STANICE, 2013). Mezi další nevýhody patří zhoršení komfortu, kdy dojde ke zmenšení užitného prostoru z důvodu umístění tlakových nádrží. Dále zvýšená hmotnost vozidla a menší dojezdová vzdálenost.

2.3.2 LNG Alternativou k CNG je zkapalněný zemní plyn, neboli LNG (Liquefied Natural Gas). V současné době jezdí na tento plyn přibližně několik tisíc vozidel, převážně v USA. LNG je 90 – 100 % metan chlazený na -162 °C při atmosférickém tlaku. Je to studená, namodralá, průzračná kapalina bez zápachu, nekorozivní, netoxická, s malou viskozitou (Hromádko, 2012). Hlavní výhodou v porovnání s CNG je srovnatelný dojezd s klasickými pohonnými hmotami. 1,5 litru LNG energeticky odpovídá 1 litru benzínu a 1,7 litru LNG odpovídá 1 litru nafty. Další velkou výhodou jsou nároky na palivovou nádrž, která je ve srovnání s CNG menší a tím je umožněno zvětšení úložného prostoru ve vozidle (Hromádko, 2012). Fyzikální a technické nevýhody i přes potenciál tohoto paliva neumožňují tak rychlý nárůst využití v automobilech jako CNG. Hlavními nevýhodami je uchovávání plynu za velmi nízkých teplot a odpary z nádrže při delší odstávce vozidla. To vše je technologicky více náročné i nákladné v porovnání s konkurenčním CNG (Hromádko, 2012).

2.4

Hybridní pohony

Slovem hybridní se rozumí kombinace několika zdrojů energie pro pohon dopravního prostředku. Důvodem vývoje hybridního pohonu bylo vyřešení

31

problematiky současného spalovacího motoru a plně elektrického pohonu automobilu. I přes výhody elektromobilů, které prakticky neprodukují žádné škodlivé emise, mají nízkou hladinu hluku, příznivou výkonovou charakteristiku, ale mají také omezený dojezd a vysokou cenu, se zdá být účelným řešením právě hybridní pohon. Využívá se proto kombinace vždy dvou různých systémů pohonu tak, aby převládaly výhody při rozdílných provozních stavech vůči zvýšenému technickému nároku hybridního pohonu. Nejvhodnější kombinací je spalovací motor s elektromotorem. Elektromotor umožňuje městský provoz bez emisí a spalovací umožňuje dobré jízdní výkony i dlouhé dojezdy. Elektromotor pracuje obousměrně. Jako motor, kdy převádí elektrickou energii z baterie na energii mechanickou a jako generátor, kdy přeměňuje mechanickou energii zpět na elektrickou energii ukládající se do baterií. V momentě, kdy vůz disponuje nadbytečnou kinetickou, setrvačnou, případně potenciálně energií, která není v daný moment k užitku a které se běžně zbavuje brzděním, pracuje elektromotor jako generátor, brzdící vozidlo a zároveň dobíjí baterii. U konvenčních pohonů je tato energie odváděna bez užitku z brzd do okolí v podobě tepla. Hybridní pohon optimalizuje režim spalovacího motoru, který má při vyšší zátěži vyšší spotřebu, emise a zároveň využívá běžně ztracenou energii (Vlk, 2004).

2.4.1 Kombinovaný hybrid U hybridních vozidel lze uspořádání hnacího ústrojí rozdělit do tří skupin. Na čistě sériové či paralelní a dnes již nejvíce využívané kombinované uspořádání. Hybridní vozidla typu PHEV (Plug-in hybrid electric vehicle) jsou schopny jet pouze na elektrický pohon, nebo mohou kombinovat jak spalovací, tak elektrický motor (jsou navíc vybaveny děličem výkonu). Pro tento typ hybridů je nutné optimalizovat i hnací ústrojí, proto aby byly využívány výhody těchto dvou zdrojů energie. Kombinuje se paralelní i sériové uspořádání. Tento druh hybridu je opět o krok blíže k plně elektrickému vozidlu. Vozidlo v tomto uspořádání je vybaveno dvěma spojkami, kdy první S1 (obr. 12) spojuje spalovací motor s elektromotorem a druhá S2 spojuje elektromotor

32

s převodovkou. Pro jízdu na krátké vzdálenosti či na rovnoměrnou jízdu (ve městě), je vozidlo poháněno pouze elektromotorem, který využívá energii z baterií. Spalovací motor nepracuje, spojka S1 je rozpojena a S2 sepnuta. V případě vybití akumulátoru,

zvýšení

rychlosti,

dojde

k sepnutí

spojky

S1,

následnému

nastartování spalovacího motoru, který se stane primárním pohonem vozidla. V momentě maximálního výkonu, například při předjíždění, jsou sepnuty obě spojky a dochází k přenosu největšího točivého momentu převodovkou. V momentě přebytku kinetické energie, například při jízdě z kopce, brzdění, dochází k rozpojení spojky S1 a vypnutí spalovacího motoru. Generátor přeměňuje kinetickou energii vozidla na elektrickou a dochází k dobíjení baterií. Po zastavení automobilu se vypnou oba motory (VUT BRNO, 2014).

Zdroj: VUT Brno – Pohony vozidel a jejich vliv na bezpečnost Obr. 11 Kombinované uspořádání hnacího ústrojí

Překážkou jsou stále ještě vysoké náklady přídavných komponentů, omezená životnost a nedostatečná výdrž baterií. V současné době však dochází k nástupu nových modelů většiny automobilek právě ve verzi PHEV.

33

2.5

Elektromobily

V současné době se pojem elektromobil stal synonymem pro bezemisní vozidlo. Ačkoliv to není zcela pravdivé tvrzení, jelikož k výrobě energie dochází v jiném místě, vozidlo během své jízdy neprodukuje žádné emise. Hlavními problémy stojící před prosazením těchto vozů jsou nedostatečná infrastruktura a technologická nedokonalost baterií spojená s vysokou pořizovací cenou prodražující konečnou cenu vozidla.

2.5.1 Infrastruktura Pod pojmem infrastruktura je myšlena hustota sítě dobíjecích stanic. V České republice ke konci roku 2013 bylo možno dobíjet u 200 veřejných stanic (ČESKÝ ROZHLAS, 2014). Je pravdou, každý může svůj elektromobil dobíjet z domácí sítě, nicméně dojezdová vzdálenost baterií není pro dojíždění na střední vzdálenosti dostačující. Ideální variantou jsou rychlodobíjecí stanice. Nové rychlodobíjecí stanice jsou vybaveny standardy stejnosměrného dobíjení o výkonu až 50kW. Elektromobil s kapacitou baterie 24 kW je tedy dobit na 80 % kapacity do 30 minut. Dobíjení u rychlodobíjecích stanic vlastněné firmou ČEZ probíhá tak, že každý uživatel vlastní identifikační číslo k fakturaci a čipovou klíčenku. Zámek stanice se uvolní přiložením čipové klíčenky. Uživatel zvolí vhodnou zásuvku pomocí navigace na displeji a do vybrané zásuvky zapojí kabel. Řídící stanice ověří, zda je druhý konec kabelu správně zapojen a poté spustí dobíjení (ČEZ, 2014).

2.5.2 Bateriové systémy Bateriové systémy patří mezí nejdůležitější komponenty elektropohonu. Právě rozvoj elektromobilů je závislý na vývoji trakčních baterií a jejich proniknutí na trh. Důležitými faktory jsou výkonová hustota určující konečnou rychlost a zrychlení vozidla a energetická hustota určující dojezdovou vzdálenost. Nezbytnými požadavky pro konkurenceschopnost trakčních baterií jsou: 

Rychlost nabíjení akumulátoru, bezúdržbová, životnost 5 – 10 let



Jízdní výkon větší než 50 000 km

34



Dosažení energetické hustoty nejméně 200 Wh/kg, hustoty výkonu 100 W/kg



Cena ne vyšší než 150 Euro/kWh

V současné době jsou nejvíce používány lithium-iontové baterie o energetické hustotě 90 – 120 Wh/kg, hustotou výkonu 300 W/kg s délkou životnosti 5 – 10 let (Hromádko, 2012).

2.5.3 Cena baterií Cena baterií je vyjadřována v USD/kWh, kde kWh vyjadřuje množství uložené energie. Platí, čím je menší poměr cena/uložená energie, tím je baterie levnější. Dalším důležitým parametrem je proudová zatížitelnost, tedy okamžitý výkon, který baterie poskytuje a jaké náklady stojí. Vyjadřuje se v USD/kW. Tento parametr je využíván u hybridních vozů, jelikož nepotřebují uchovávat mnoho energie v baterii, ale potřebují ji rychle odebrat při rozjezdu či rychle uložit při brzdění. V případě PHEV a elektromobilů se používá výše zmíněná USD/kWh z důvodu baterie jako hlavního zdroje pohonu (Kubiš, 2013). Cena baterie pro koncového zákazníka u elektromobilů se pohybuje kolem 400 USD/kWh. Dle aktuálního kurzu 20,273 Kč/USD k 17. 6. 2014 činí cena 8111 Kč/kWh (ČNB, 2014). Je otázkou, jaká je cena pro výrobce automobilů. Dle automobilky Tesla, která ačkoliv ceny nezveřejňuje, jen naznačuje, tvoří zhruba čtvrtinu ceny automobilu. Pohybuje se tedy v rozmezí 200 - 300 USD/kWh. V současné době se Tesla pokouší snížit ceny baterií uvolněním svého know-how ve formě patentů. ,,Čím více automobilek se bude věnovat výrobě elektromobilů, tím snadněji a ekonomičtěji bude probíhat výstavba dobíjecí infrastruktury a tím více budou elektromobily atraktivnější pro konečné spotřebitele“ (Klimovičová, 17. 6. 2014). Vývoj cen do budoucna je těžké předpovídat. Finální cena baterie se skládá ze složek ceny samotných článků, ceny managementu baterie včetně montáže a obecnou

amortizací

ostatních

nákladů.

Cena

samostatných

článků

je

diferencovaná dle použitého typu a složení. Většina výrobců se ubírá cestou dražších, ale bezpečnějších typů, které nepotřebují takovou teplotní péči a jsou odolnější proti fyzickému poškození v případě autonehody (Kubiš, 2013).

35

Odhady předpokládají pokles ceny baterií do 5 let pod 200 USD/kWh a kontinuální zvyšování kapacity baterií o 7 % ročně. Odhad je však zavádějící v tom smyslu, že předpokládá současné složení látek v bateriích a nepředpokládá nová složení jako lithium-vzduchové, lithium-sírové, u kterých jde vývoj pozitivním směrem. Období, kdy se baterie dostane z laboratoře až do továrny, trvá však okolo 10-ti let (Kubiš, 2013).

2.5.4 Provozní náklady elektromobilu Provoz elektromobilu v porovnání s provozem vozidla se spalovacím motorem je jednoznačně spojen s nižšími náklady. Nedochází k pravidelné výměny oleje, palivového filtru, svíček a dalších typických dílů. Jednodušší konstrukce elektromotoru jej předurčuje k nižší poruchovosti a také delší životnosti, jelikož během provozu není vozidlo vystavováno vysokým teplotám a tlakům (E.ON Česká republika s.r.o., 2011). Určité náklady spojené s výměnou pneumatik, brzd, doplňováním brzdové kapaliny, kontrolou rozvodů a s pravidelnými návštěvami technické kontroly však neodpadají (E.ON Česká republika s.r.o., 2011).

3

Vícekriteriální rozhodování

Nezbytnou teoretickou části diplomové práce je krátká kapitola věnující se vícekriteriálnímu rozhodování. Tato kapitola slouží jako teoretický základ následně aplikovaný v kapitole 5. Vícekriteriální rozhodování pomáhá v reálných rozhodovacích situacích, kdy je třeba vzít v úvahu několik optimalizačních kritérií, která zpravidla nebývají ve vzájemném souladu. To znamená, že nejlepší hodnocená varianta podle jednoho kritéria, nebývá nejlépe hodnocená podle jiného kritéria. Cílem vícekriteriálního rozhodování je výběr jedné varianty, která bude podkladem pro konečné rozhodnutí. Pro účely diplomové práce budou použity metody bodovací a stanovení vzdálenosti od fiktivní varianty.

36

3.1

Bodovací metoda

Předpokládá, že je hodnotitel schopen ohodnotit důležitost kritérií dle zvolené bodovací stupnice. Platí, čím je kritérium pro hodnotitele důležitější, tím bude ohodnocení vyšší (Jablonský, 2009). Odhad vah kritérií se vypočítá dle vztahu (1). (1)

∑

– váhy jednotlivých kritérií – počet označení i-tého kritéria

n – celkový počet kritérií i = 1,2,…,n

3.2

Metoda TOPSIS

Nástrojem pro celkové vyhodnocení bude metoda TOPSIS založena na výběru varianty, která je nejblíže ideální variantě, tj. variantě charakterizované nejlepšími hodnotami a současně nejdále od bazální varianty, tj. varianty s nejhoršími kriteriálními hodnotami. Vzdálenost každé varianty od varianty ideální zjistíme dosazením hodnot do vzorce (2). Nejvíce preferovanou variantou bude ta, jejíž vzdálenost od fiktivní varianty bude nejmenší (Jablonský, 2009).

(2) – vzdálenost každé varianty od varianty ideální – váhy jednotlivých kritérií – hodnota příslušného kritéria u jednotlivých variant – nejlepší hodnota ze zvolených kritérií – nejhorší hodnota ze zvolených kritérií n – počet zvolených kritérií i = 1,2,…,n

37

4

Analýza stávajících a alternativních pohonů dostupných na trhu v České republice

Čtvrtá kapitola se zabývá analýzou trhu s alternativními pohony dostupnými na trhu v České republice. Trh stávajících pohonů je brán jen okrajově a slouží hlavně pro porovnání. Ke každému výše popsanému alternativnímu pohonu, palivu byl na základě průzkumu trhu v České republice vybrán vhodný automobil. Cílem bylo vybrat osobní dopravní prostředek ve stejném segmentu, tedy nižší střední třídy.

4.1

ŠKODA Octavia GreenLine

Základním vozem pro porovnání s ostatními modely s alternativním pohonem byla vybrána Škoda Octavia ve verzi Greenline prezentovaná automobilkou jako produkt, který bere v úvahu negativní dopady automobilů na životní prostředí a právě tato verze se snaží dané dopady, při optimalizaci daných technologií, snížit. Automobil je nabízen v motorové verzi 1.6 TDI o výkonu 81 kW (ŠKODA AUTO a.s., 2014). Optimalizovanému motoru byl zvýšen tlak vstřikování paliva a žhavicí svíčka byla obohacena o čidlo pro měření expanzivního tlaku pro lepší načasování otevírání ventilů. U šestistupňové manuální převodovky byl prodloužen pátý a šestý převod.

4.1.1 Start-stop systém Nedílnou součástí výbavy je sytém Start/Stop, který přispívá k ekonomickému a ekologickému provozu vozidla. Ten dokáže vypnout motor v případě klidového stavu vozidla. Příkladem může být dopravní zácpa, či stání vozidla na semaforu. Řídicí jednotka kontroluje, zda se motor nachází v chodu naprázdno, zda jsou kola v klidovém stavu a baterie disponuje dostatečným množstvím energie pro nastartování. Pokud ano, dojde k vypnutí motoru. Chce-li řidič opět pokračovat v jízdě, zamáčkne se spojkový pedál a motor se znovu automaticky nastartuje. Výhodou tohoto systému je snížení spotřeby paliva a emisí hlavně v hustém městském provozu. Dle podkladů firmy BOSCH je snížení spotřeby paliva a emisí CO2 až o 8 %, viz obrázek 13. Samozřejmě záleží na typu vozidla, stylu jízdy a oblasti (město, venkov) (Robert Bosch GmbH, 2013).

38

Zdroj: BOSCH-automotive technology Obr. 12 Start/Stop systém – redukce spotřeby a emisí CO2

Další optimalizací vozidla je snížení podvozku o 15 milimetrů včetně tužších tlumičů, rozměrnější aerodynamické křídlo, zakrytá podlaha a vyloučení možnosti rezervního kola. Veškeré tyto úpravy vedou k lepší aerodynamice vozidla snižující spotřebu paliva a emise. Standardní Octavia má koeficient odporu vzduchu c x 0,301, Octavia GreenLine cx 0,287 (MIČKA, 2014).

4.1.2 Technická data Základní technické údaje jsou zobrazeny v tabulce 1 níže. Výrobcem udávaná spotřeba vozidla je 3,3 l/100km a emisní stopa 87 g CO2/km. Reálná kombinovaná spotřeba uváděná v testech je 4,2 litrů/100km (MIČKA, 2014). Na základě vyšší spotřeby musela být přepočtena i emisní stopa na hodnotu 111 g CO2/km. S těmito hodnotami je také nadále počítáno. Předpokládaný dojezd s 50 litrovou nádrží při spotřebě 4,2 l/100km byl vypočítán na 1190 km.

39

Tab. 1 Technické údaje ŠKODA Octavia Green Line

Motor

1,6 TDI

Výkon

81 kW

Produkce CO2 (tabulková)

87 g/km

Produkce CO2 (reálná)

111 g/km

Spotřeba tabulková kombinovaná

3,3 l/100km

Spotřeba reálná kombinovaná

4,2 litrů

Zavazadlový prostor

590 litrů

Pohotovostní hmotnost

1280 kg

Cena vozu

532 900 Kč

Náklady na ujetý 1 km/Kč

1,5 Kč/km

Dojezd na nádrž

1190 km

Zdroj: ŠKODA AUTO, Auto.cz

Cena vozidla k dubnu 2014 činí 532 900 Kč (ŠKODA AUTO a.s., 2014). Dle vlastního výpočtu byl proveden odhad nákladů na ujetý kilometr. Při ceně nafty 35,6 Kč/l jsou vypočtené provozní náklady na ujetý kilometr 1,5 Kč/km.

4.2

ŠKODA Octavia G-Tec

Světová poptávka po stlačeném zemním plynu (CNG) a zkapalněném zemním plynu (LNG) zaznamenala nárůst v období let 2008 až 2013 o 220 % na 30,1 miliard m3 Tento růst poptávky po plynu koresponduje s růstem poptávky po vozidlech na CNG. V roce 2009 bylo na světě v provozu 10 milionů vozidel, v současnosti již 20 milionů. Viditelný rozvoj využití tohoto alternativního paliva naznačuje cenovou a technologickou konkurenceschopnost s konvenčními palivy (DVOŘÁK, ČTK, 2014). V České republice je na stlačený zemní plyn provozováno odhadem 6 700 automobilů. Hlavními zákazníky jsou převážně firmy. V rámci úsporných opatření plynofikují vozový park a v ideálním případě tankují přímo ze své vlastní čerpací

40

stanice napojené na přípojku rozvodu plynu. Největší firemní vozové parky mají 500 až 700 vozidel na CNG (DVOŘÁK, ČTK, 2014). Nejširší paletu vozidel na CNG nabízí automobilky Fiat a Opel. Ostatní automobilky své portfolio vozidel budou v následujících letech rozšiřovat. Nástup nových modelů by mohl odstranit problém s nedostatečnou sítí veřejných plnicích stanic. Odhadovaný počet ke konci letošního roku je 90 plnicích stanic (DVOŘÁK, ČTK, 2014). Pozitivním signálem je také uvedení nové Škody Octavia G-Tec na trh. Škoda Octavia G-Tec je specifickým modelem automobilky ŠKODA AUTO a.s.. Jedná se o jediný alternativní typ pohonu, který automobilka v současnosti nabízí. Pohonnou jednotkou zkoumaného vozidla je kombinace spalování CNG a benzinu v motorové verzi 1.4 TSI o výkonu 81 kW (110 k). Součástí modelu je výbava se systémem Start-Stop a rekuperací brzdné energie. Hnací agregát splňuje normu Euro 6 platnou od září 2014. Emisní stopa vozu u CO2 činí 97 g/km a u pevných částic je nulová (ŠKODA AUTO a.s., 2014).

Zdroj: ŠKODA AUTO Obr. 13 Škoda Octavia G-Tec

41

V zadní části automobilu se pod podlahou zavazadlového prostoru nachází dvě nádrže na stlačený zemní plyn, jak je vidět na obrázku 13, které pojmou 15 kg CNG (přepočteno na 97 l). Výrobce udává spotřebu 3,5 kg/100km a teoretický dojezd nádrží činí 410 km. K tomu zůstává 50 litrová benzinová nádrž s dojezdovou vzdáleností 920 km (ŠKODA AUTO a.s., 2014). Celkový teoretický dojezd automobilu je tedy 1330 km. Dle dostupných recenzí se reálná spotřebu pohybuje kolem 4 kg/100km (Dvořák, ČTK, 2014). Přepočtením zvýšené spotřeby se

dojezdová

vzdálenost

nádrže

snížila

na

375

km.

Pro

porovnání

s konkurenčními pohony je počítáno s reálným dojezdem na nádrž CNG. Vzhledem k umístění nádrží byl objem zavazadlového prostoru u karoserie liftback snížen na 460 litrů, přičemž prostor pro posádku i pro náklad nad dvojitým dnem zavazadelníku zůstal neomezen.

4.2.1 Technická data V tabulce 2 jsou uvedeny základní technické parametry vozidla. Tab. 2 Technické údaje ŠKODA Octavia G-Tec

Motor

1,4 TSI

Výkon

81 kW

Produkce CO2 (tabulková)

97 g/km

Produkce CO2 (reálná)

111 g/km

Spotřeba tabulková kombinovaná

5,3 m3/100km

Zavazadlový prostor

460 litrů

Pohotovostní hmotnost

1390 kg

Cena vozu

489 900 Kč

Náklady na ujetý 1 km/Kč

1,03 Kč/km

Dojezd na nádrž

375 km

Zdroj: ŠKODA AUTO

42

Dalším důležitým faktorem je cena vozu. Dle ceníku automobilky hodnota zkoumaného vozu k dubnu 2014 činí 489 900 Kč, což je cena srovnatelná s konkurenčními vozy pouze na naftu či benzin (ŠKODA AUTO a.s., 2014). Vlastním výpočtem byl proveden odhad výdajů na spotřebu plynu za ujetý kilometr. Při ceně CNG 25,9 Kč/kg jsou provozní náklady na ujetý kilometr lehce nad 1 Kč.

4.3

Toyota Prius Plug-in Hybrid

Průkopníkem v oblasti hybridních vozidel je automobilka Toyota. Až 80 % všech prodaných hybridů na světě pochází od Toyoty či její luxusnější odnože Lexus. Jejím nejznámějším modelem je hatchback nižší střední třídy Toyota Prius. V roce 2013

prodala

celosvětově

21 400

kusů

modelu

Prius

Plug-in

Hybrid

(Wikipedia.org, 2014). Zásadním rozdílem mezi Priusem ve verzi Plug-in a standardním Priusem předchozích generací je zvýšení dojezdové vzdálenosti na elektrický pohon i možnost dobíjení baterie z elektrické sítě.

4.3.1 Baterie Teoretická dojezdová vzdálenost na samotné baterie je 25 kilometrů. Ta dle statistik automobilky je plně dostačující pro běžné cesty 80 % Evropanů. Prius je vybaven

lithium-iontovým

akumulátorem

umístěným

pod

zavazadlovým

prostorem. K vozidlu je dodáván kabel propojující domácí zásuvku se zásuvkou na vozidle. Hodinu a půl trvá plné nabití z běžné domácí sítě. Jejich výhodou je zvýšení účinnosti celého hybridního systému (Toyota, 2014)

4.3.2 Jízdní režimy Složitost hnacího ústrojí vede k větším nárokům na prostor a v důsledku k vyšší ceně vozidla. Zároveň je ale automobil vybaven větším množstvím jízdních režimů. Dokáže se lépe přizpůsobit trati a využívat energii co nejefektivněji. Režimy jízdy se přepínají dle řídící strategie a to na základě požadovaného aktuálního výkonu a stavu nabití baterie. Hlavní jízdní režimy u Toyoty Prius jsou následující.

43

Rozjezd a nízký výkon – při rozjezdu a nízkém zatížení pracuje spalovací motor s nízkou účinností. Efektivním řešením je využívání pouze elektromotoru. Energie je čerpána z baterie a vozidlo je poháněno pouze elektromotorem. Podmínkou však je, že stav baterie musí být vyšší, než je minimální přípustná hodnota (VUT BRNO, 2014). Normální výkon – střední zatížení je pro spalovací motor optimální, proto není třeba odčerpávat výkon z baterie. Vozidlo je poháněno pouze spalovacím motorem (VUT BRNO, 2014). Vysoký výkon – při vysokém zatížení (akceleraci) dochází k součinnosti jak spalovacího motoru, tak k využití energie z baterie. Opět zde platí, že stav nabití baterie musí být vyšší, než je minimální přípustná hodnota (VUT BRNO, 2014). Rekuperace – k rekuperaci dochází při požadavku na záporný výkon – brzdění. Výkon z kol se transformuje na elektrickou energii, která se ukládá zpět do baterie. Stav nabití baterie musí být však nižší, než je maximální přípustná hodnota (VUT BRNO, 2014). Dobíjení při stání – V případě, kdy stav baterie klesne pod minimální hodnotu, dochází při stání vozidla a při běhu spalovacího motoru k transformaci výkonu spalovacího motoru na elektrickou energii, která se ukládá do baterií. Za jiných okolností k dobíjení při stání nedochází. Důvodem je neefektivnost takového dobíjení (VUT BRNO, 2014). Dobíjení za jízdy – v případě požadavku na nízký výkon při současném nízkém stavu baterie, pracuje spalovací motor v optimální oblasti a přebytek výkonu se používá k dobíjení baterie (VUT BRNO, 2014).

4.3.3 Technická data Základní technické údaje obsahuje tabulka 3. Výpočet nákladů na ujetý kilometr je u příkladu Toyoty Prius složitější. Náklady jsou rozdělené pro vzdálenosti do 20 km, což je reálný dojezd na akumulátor, a nad 20 km, kdy vozidlo je poháněno pouze spalovacím motorem.

44

Tab. 3 Technické údaje Toyota Prius Plug-in-hybrid

Spalovací Motor

1,8 HSD

Výkon

73 kW Synchronní motor

Elektromotor

s permanentním magnetem

Výkon

60 kW

Celkový výkon hybridního motoru Typ akumulátoru

100 kW Lithium-iontová baterie

Kapacita akumulátoru

21,5 Ah

Produkce CO2 (tabulková)

49 g/km

Produkce CO2 (reálná)

112 g/km

Spotřeba tabulková kombinovaná

2,1 l/100km

Spotřeba reálná kombinovaná

4,8 l/100km

Zavazadlový prostor

443 litrů

Pohotovostní hmotnost

1500 kg 959 900 Kč

Cena vozu Náklady na ujetý 1 km/Kč (do

0,79 Kč/km

prvních 20km) Náklady na ujetý 1 km/Kč (nad 20km)

1,72 Kč/km

Dojezd na akumulátor (tabulková)

25 km

Dojezd na akumulátor (reálná)

20 km

Zdroj: Toyota.cz

V prvním případě spotřebitel jezdí pouze do vzdálenosti 20 km. Spotřeba Toyoty Prius dle U.S. Department of Energy odboru pro efektivní využívání energií je 29 kWh za 100 mil (U.S.Department of energy, 2014). Přepočteno na kilometr činí

45

hodnota 0,18 kWh/km. Při ceně elektrické energie 4,41 Kč/kWh jsou náklady na ujetý kilometr 0,79 Kč (tzbinfo, 2014). V momentě kdy spotřebitel překročí vzdálenost 20 km je velká pravděpodobnost vybití baterie, čímž dochází k aktivaci spalovacího motoru. Výpočet počítá s kombinovanou reálnou spotřebou 4,8 l/100km a přepočtenou emisní stopou 112 g CO2/km (HOŘČÍK, 2014). Náklady na ujetý kilometr se v tomto případě výrazně zvýší na 1,72 Kč při ceně Naturalu 95 35,7 Kč/l. (Český benzín, 2014)

4.4

Nissan Leaf

Dalším popisovaným automobilem je Nissan Leaf. Tento kompaktní hatchback nižší střední třídy patří mezi nejprodávanější elektromobily na světě. Počet prodaných vozů přesáhl 100 000 kusů, což reprezentuje 45 % světového tržního podílu elektrických vozů. První verze tohoto modelu byla představena v roce 2010 v Japonsku a USA. Na trhu v Evropě se vůz objevil až v roce 2011. Od té doby bylo prodáno 18 000 kusů. Hlavními trhy v oblasti prodejů jsou Norsko (7 300 kusů) a Velká Británie (3 100 kusů). V samotné České republice se v roce 2013 prodalo 25 kusů (Wikipedia.org, 2014).

4.4.1 Baterie Nissan je vybaven 24 kWh lithium-iontovou baterií skládající se ze 192 článků umístěnou v prostoru pod zadními sedadly. Dojezdová vzdálenost baterie činí dle výrobce 200 km. V reálném provozu s takovou hodnotou dle recenzí není možno dosáhnout. Reálný dojezd automobilu se pohybuje okolo 150 km. V případě vysokých teplotních výkyvů, kdy je zapotřebí mít zapnutou klimatizaci, nebo topení se dojezdová vzdálenost zmenší až na 120 km (JUNGMANN, 2013) Opotřebení baterie obecně závisí na periodách dobíjení, stylu jízdy a podmínkách prostředí. Výrobce však očekává uchování 80% kapacity baterie po 10 letech užívání. Zákazníkům poskytuje záruku po dobu 5 let omezenou najetím 100 000 km (Nissan, 2014). Zároveň doporučuje uživatelům vyhýbat se následujícím situacím snižující životnost baterie (Hromádko, 2012): 

Vyvarovat se místům s teplotou nad 49 °C přesahující dobu 24 hodin.

46



Vyvarovat se místům s teplotou pod -25 °C přesahující dobu 7 dní.



Nabíjet baterii pokud je pod kapacitou 80 %.

4.4.2 Dobíjení Dobíjení akumulátoru z rozvodné sítě trvá 8 hodin. S dobíjecí stanicí 6,6 kW je vozidlo dobité za 4 hodiny. Ideální variantou jsou 50 kW rychlodobíjecí stanice umístěné ve městech, čerpacích stanicích, které dobijí baterie na 80 % kapacity za necelých 30 minut . Novinkou na trhu je tzv. bezdrátové dobíjení využívající technologii magnetické rezonance. Dochází k přenosu elektrické energie mezi cívkou na úrovni terénu (vysílač energie) a cívkou uvnitř vozidla (přijímač energie). Doba nabíjení akumulátoru se pohybuje okolo 90 minut. Během roku 2014 budou nové modely tímto postupně vybavovány (Wikipedia.org, 2014)

4.4.3 Technická data Spotřeba Nissanu Leaf dle U.S. Department of Energy odboru pro efektivní využívání energií je 29 kWh za 100 mil. Přepočteno na kilometr činí hodnota 0,18 kWh/km (U.S.Department of energy, 2014). Při současné ceně elektrické energie 4,41 Kč/kWh jsou náklady na ujetý kilometr 0,79 Kč (tzbinfo, 2014). Zbývající technické parametry vozidla obsahuje tabulka 4.

47

Tab. 4 Technické údaje Nissan Leaf

Střídavý synchronní elektrický

Elektromotor Výkon

80 kW

Typ akumulátoru

Lithium-iontová baterie

Kapacita baterie

24 kW

Produkce CO2

0 g/km

Spotřeba - vypočtená

18 kWh/100km

Zavazadlový prostor

370 l

Pohotovostní hmotnost

1505 kg

Cena vozu

715 300 Kč

Náklady na ujetý 1 km/Kč

0,79 Kč/km

Dojezd na akumulátor (tabulková)

200 km

Dojezd na akumulátor (reálná)

150 km

Zdroj: Nissan.cz

48

Zhodnocení poznatků

5

Hlavní kapitola diplomové práce se zabývá vyhodnocením zjištěných poznatků převážně z čtvrté kapitoly. Cílem je doporučit nejvhodnější automobil z pohledu ekonomického, tedy vozidlo cenově dostupné v závislosti na svém segmentu včetně nákladů na provoz. Dále z pohledu environmentálního, tedy vozidlo s nejmenšími dopady na životní prostředí i kvalitu života obyvatel. Dále z pohledu mobility, která poukazuje na využitelnosti vozidla v současnosti. Jedná se především o vytvořenou infrastrukturu a dobu tankování či dobíjení. Kapitola je rozdělena do dvou částí. První část se věnuje ekonomické a environmentální analýze. Druhá část samotné preferenci určitého vozidla s využitím metody vícekriteriálního rozhodování.

5.1

Ekonomická a environmentální analýza

V této části podkapitoly se práce zabývá ekonomickou a environmentální analýzou vozidel popsaných v kapitole 3. Jsou to ŠKODA Octavia GreenLine v motorové verzi 1.6 TDI o výkonu 81 kW, ŠKODA Octavia G-Tec (CNG) v motorové verzi 1.4 TSI o výkonu 81 kW, Toyota Prius PHEV 1,8 HSD o výkonu 100 kW a elektromobil Nissan Leaf s výkonem 80 kW. Tab. 5 Výchozí hodnoty dle kategorií

Typ vozu

ŠKODA Octavia GreenLine

ŠKODA Octavia GTec

Toyota Prius PHEV

Nissan Leaf

Pořizovací cena (Kč)

532 900 Kč

489 900 Kč

959 900 Kč

715 300 Kč

Emise CO2 (g/km)

111

111

112

0

1,50 Kč

1,03 Kč

1,72 Kč

0,79 Kč

X

X

0,79 Kč

X

Náklady na ujetý kilometr (Kč/km) Náklady na ujetý kilometr (Kč/km - do 20km)

Tabulka č. 5 ukazuje výchozí hodnoty rozdělené do jednotlivých kategorií dle typu vozidla. Hlavní analyzované kategorie jsou pořizovací cena (Kč), produkované emise CO2 na kilometr (g/km) a náklady na ujetý kilometr (Kč/km) bez amortizace.

49

V případě kategorie pořizovací cena je viditelně nejdražším vozidlem Toyota Prius. Naopak nejnižší pořizovací cenu má ŠKODA Octavia G-Tec, která je pouze o 43 000 Kč levnější než Octavia GreenLine. Při detailnějším zkoumání záleží hlavně na stupni výbavy zvyšující pořizovací cenu. Pro potřeby práce postačuje tato hrubá cenová diferenciace se závěrem, že tyto dvě verze modelu jsou si cenově podobné. V případě kategorie emise CO2 počítané v g/km je u modelu G-Tec nutné dodat, že produkce pevných částic i dalších emisí, na kterých závisí právě kvalita ovzduší ve městech, je nulová či výrazně nižší. Přínos tohoto alternativního paliva pro zlepšení kvality života člověka je tedy zřejmý. Nejnižší hodnotu, respektive nulovou hodnotu emisí CO2 má elektromobil Nissan Leaf. Hybridní vůz Toyota Prius se musí rozlišovat dle vzdálenosti, jakou spotřebitel ujede. Reálný dojezd baterie činí 20 km. Do této vzdálenosti nejsou produkovány žádné emise. V případě překročení je velmi pravděpodobné vybití baterie a automobil začne být poháněn standardním spalovacím motorem produkujícím právě výše zmíněných 112 g CO2/km. Poslední kategorií jsou náklady na ujetý kilometr (Kč/km). Nissan Leaf vychází jako nejméně nákladný automobil na provoz. Kilometr jízdy stojí 0,79 Kč. Těsně nad hranicí 1 Kč/km se pohybuje ŠKODA Octavia G-Tec. Tyto hodnoty jsou stále poloviční v porovnání se standardními benzínovými motory, jejichž náklady na kilometr převyšují 2 Kč. Výpočet u Toyoty Prius musel být opět rozdělen na vzdálenost, kdy automobil jede na elektrickou energii a kdy je poháněn spalovacím motorem. Zde je patrný rozdíl mezi náklady na benzin a elektrickou energii. Nedílnou součástí výpočtu celkových nákladů spojených s provozem automobilu jsou náklady na údržbu zobrazené v tabulce 6. Provoz elektromobilu je méně náročný na údržbu v porovnání se spalovacím motorem. Výměna oleje, filtrů, rozvodů a dalších dílů odpadá. Naopak výměna pneumatik, brzd, brzdových destiček či pravidelné prohlídky servisu zůstávají. Do analýzy byly zahrnuty pouze tři kategorie údržby. První je výměna letních a zimních pneumatik po najetí 50 000 km. Ta se týká všech pohonů. Odhadovaná cena 4 pneumatik včetně výměny dosahuje 8 000 Kč. Druhou kategorií je výměna

50

oleje včetně filtrů po najetí 15 000 km, nebo maximální době 2 let. Celkové odhadované náklady činí 3 200 Kč. Tato kategorie není započítávána do nákladů elektromobilu. Třetí kategorií je výměna rozvodů po 120 000 km či omezením doby 5 let. Cena výměny je odhadována na 20 000 Kč. Tab. 6 Údržba

Údržba - ostatní provozní náklady Výměna po km

Kč

Pneumatiky - Letní

50 000

8 000 Kč

Pneumatiky Zimní

50 000

8 000 Kč

Výměna oleje

15 000/2 roky

1 500 Kč

Výměna olejového filtru

15 000/2 roky

1 000 Kč

Výměna palivového filtru

15 000/2 roky

700 Kč

Výměna rozvodů

120 000/5 let

20 000 Kč

Posledním předpokladem je doba vlastnictví automobilu. V analýze je počítáno s dobou vlastnictví 5 let. To odpovídá průměrné době vlastnictví v západní Evropě. Ve střední a východní Evropě je hodnota dvojnásobná

5.1.1 Ujetá vzdálenost – 30 km/den V této dílčí podkapitole jsou analyzovány hodnoty kategorií z tabulek 5, 6. Předpokladem analýzy je maximální ujetá vzdálenost 30 km. Ideální spotřebitel bydlí ve středně velkém městě, kde i pracuje. Vzdálenost do místa pracoviště je zhruba 10 km, ve kterém má možnost dobíjení elektromobilu. Zbylých 10 km slouží jako rezerva pro případné nákupy, vyzvednutí dětí ze školky a jiné. Roční rezerva na dovolenou je 3 000 km. Počet odpracovaných dnů v roce po odečtení dovolené je 232. Jak již bylo zmíněno výše, průměrná doba vlastnictví vozu v Evropě činí 5 let a s touto hodnotou je i počítáno.

51

Základní vypočtenou hodnotou je najetá vzdálenost za dobu 5 let. Pokud spotřebitel ujede za den 30 km po dobu 232 dní a ročně vyčerpá limit 3 000 km na dovolenou, za 5 let najede 49 800 km. Emise CO2 Celková vzdálenost je zdrojem pro analýzu vyprodukovaných emisí CO 2 uvedených na obrázku 14. Vynásobením množství gramů CO2/km u každého modelu dojde k výsledné hodnotě za 5 let zobrazené na obrázku 14. Největší množství vyprodukují ŠKODA Octavia G-Tec a GreenLine ve výši 5,52 t CO2. Na druhém pomyslném konci se nachází Nissan Leaf. Výhodou elektromobilů je nulová produkce emisí v době jízdy, proto za 5 let je výsledné číslo 0 t CO2. Toyota Prius při denním nájezdu neprodukuje žádné emise. Spotřebitel jezdí takové vzdálenosti, které je schopna pokrýt elektrická energie uložená v bateriích. Pokud spotřebitel jede na dovolenou, v tomto momentě dojde k využívání spalovacího motoru. Hodnota 1,68 t CO2 ukazuje právě produkci v době dovolené. 6 000 000

5 527 800

5 527 800

5 000 000 4 000 000 3 000 000 1 680 000

2 000 000 1 000 000

0 0 ŠKODA Octavia GreenLine

ŠKODA Octavia GTec

Toyota Prius PHEV

Nissan Leaf

Obr. 14 Emise CO2 (g/5let)

Celkové provozní náklady Další zkoumanou kategorií jsou celkové provozní náklady rozdělené do nákladů za množství energie k pohonu vozidla a ostatních nákladů v podobě částky za údržbu vozidla.

52

Výchozí hodnotou výpočtu nákladů na provoz vozidla jsou celkové náklady na ujetý kilometr v tabulce 5 vynásobené množstvím najetých kilometrů. Tento výpočet byl proveden u všech modelů, jen u Toyoty Prius bylo přihlédnuto k dojezdové vzdálenosti odpovídající kapacitě baterie. U kategorie nákladů na údržbu vozidla platí přímá závislost na počtu ujetých kilometrů. Perioda výměny pneumatik byla stanovena po ujetí 50 000 km. Vyměněny budou pouze jednou zimní a jednou letní pneumatiky v celkové hodnotě 16 000 Kč. Perioda výměny oleje včetně filtrů byla stanovena po 15 000 km. Výměna se uskuteční třikrát v hodnotě 9 600 Kč vyjma elektromobilu. Poslední je výměna rozvodů provedena pouze jednou v odhadované výši 20 000 Kč. I zde potvrzuje Nissan Leaf svoji konkurenční výhodu v nejnižších provozních nákladech v celkové výši 55 342 Kč, viz celkové provozní náklady na obrázku 15. 140 000 Kč 120 000 Kč 100 000 Kč

120 300 Kč 98 892 Kč

96 894 Kč 45 600 Kč

80 000 Kč

45 600 Kč

45 600 Kč

55 342 Kč

60 000 Kč 40 000 Kč

16 000 Kč 74 700 Kč 53 292 Kč

51 294 Kč

20 000 Kč

39 342 Kč

0 Kč ŠKODA Octavia GreenLine

ŠKODA Octavia G- Toyota Prius PHEV Tec

Celkem náklady na provoz (kč/5let)

Nissan Leaf

Celkem ostatní provozní náklady (kč/5let)

Obr. 15 Celkové provozní náklady (Kč/5let)

Nejvyšší celkové provozní náklady má ŠKODA Octavia GreenLine ve výši 120 300 Kč. Způsobují to jak vyšší náklady na údržbu spalovacího motoru a rozvodů v porovnání s elektromotorem, tak i vyšší cena paliva a výsledná cena na kilometr. Celková částka je navíc ještě podhodnocena, jelikož nejsou započítány veškeré náklady na údržbu, které jsou spojeny pouze se spalovacím motorem. To ostatně platí i pro ŠKODU Octavia G-Tec a pro Toyotu Prius.

53

Celkové náklady Sečtou-li se veškeré náklady spojené s provozem a s pořízením vozidla, výsledkem je celková suma za 5 let. Zde je možno vidět jak finančně zatíží spotřebitele vlastnictví automobilu. Vše je graficky znázorněno na obrázku 16. Vlivem vysoké pořizovací ceny se vozidlem s nejvyššími náklady stala Toyota Prius s celkovými náklady 1 058 792 Kč. Naopak relativně příznivé provozní náklady a konkurenceschopná pořizovací cena dělá ze ŠKODY Octavia G-Tec automobil s nejnižšími náklady. Ostatní vozidla se nacházejí uvnitř tohoto pomyslného rozpětí. Nissan Leaf se vyznačuje nejnižšími provozními náklady, ale vyšší pořizovací cenou. ŠKODA Octavia GreenLine naopak druhou nejnižší pořizovací cenou, ale nejvyššími provozními náklady. 1 200 000 Kč 1 058 792 Kč 98 892 Kč

1 000 000 Kč 800 000 Kč 600 000 Kč

770 642 Kč 653 200 Kč 120 300 Kč

96 894 Kč

400 000 Kč 200 000 Kč

55 342 Kč

586 794 Kč 959 900 Kč

715 300 Kč 532 900 Kč

489 900 Kč

0 Kč ŠKODA Octavia GreenLine

ŠKODA Octavia G- Toyota Prius PHEV Tec

Pořizovací cena (Kč)

Nissan Leaf

Celkové provozní náklady (kč/5let)

Obr. 16 Celkové náklady (Kč/5let)

5.1.2 Ujetá vzdálenost – 150 km/den Dalším krokem analýzy je ujetá denní vzdálenost 150 km. Není důvod rozepisovat detailnější postupy výpočtu, jelikož se shodují s postupy dílčí podkapitoly výše. Budou tedy rozepsány jen hlavní závěry vyplývající z vypočtených hodnot. Spotřebitel v tomto případě dojíždí do práce odpovídající vzdálenosti přibližně 70km, kde má možnost dobíjení baterií. Zbylých 10 km slouží jako rezerva. Ostatní předpoklady jsou shodné s předchozím případem.

54

Spotřebitel ujede denně 150 km po dobu 232 dní a ročně vyčerpá limit 3 000 km na dovolenou. Celková najetá vzdálenost činí za 5 let 189 000 km. Emise CO2 postupem

Stejným

byla

vypočtena

produkce

emisí

CO2.

Množství

vyprodukovaných emisí logicky koreluje s ujetou vzdáleností. Pořadí modelů, dle produkce emisí zůstává stejné s předchozím příkladem. ŠKODA Octavia G-Tec spolu s verzí GreenLine vyprodukují 20,979 t CO2, Toyota Prius 15,971 t CO2 a Nissan Leaf 0 t CO2. Celkové provozní náklady U kategorie provozních nákladů, konkrétněji nákladů na údržbu vozidla byla zvýšena perioda výměny. Výměna pneumatik bude provedena dvakrát v hodnotě 32 000 Kč. Výměna oleje včetně filtrů dvanáctkrát, v hodnotě 38 400 Kč. Ta se týká opět jen spalovacích motorů stejně jako výměna rozvodů v odhadované částce 20 000 Kč. 400 000 Kč 350 000 Kč

373 900 Kč 90 400 Kč

300 000 Kč 250 000 Kč

372 328 Kč 90 400 Kč

285 070 Kč 90 400 Kč

181 310 Kč

200 000 Kč 150 000 Kč

32 000 Kč 283 500 Kč

100 000 Kč

281 928 Kč 194 670 Kč 149 310 Kč

50 000 Kč 0 Kč ŠKODA Octavia GreenLine

ŠKODA Octavia GTec

Celkem náklady na provoz (kč/5let)

Toyota Prius PHEV

Nissan Leaf

Celkem ostatní provozní náklady (kč/5let)

Obr. 17 Celkové provozní náklady (Kč/5let)

Nejnižší náklady na údržbu má v celkové výši 32 000 Kč Nissan Leaf. Ostatní pohony se spalovacími motory mají shodné náklady v hodnotě 90 400 Kč. Hodnoty znázorňuje obrázek 17. Nissan Leaf je celkově vozidlo s nejnižšími

55

náklady na provoz a údržbu. Důvody jsou zřejmé. Nižší cena elektrické energie, plus méně nákladná údržba elektromotoru dělá tento vůz v této kategorii velmi konkurenceschopným. Nesmí se však zapomenout na skutečnost, že Nissan poskytuje záruku na baterie maximálně 5 let s omezením 100 000 km. Je tedy otázkou, jak dlouhá je skutečná životnost baterie. Pokud by se musela pořizovat baterie nová, náklady na údržbu by se značně zvýšily. Současná cena pro finálního zákazníka činí 400 USD/kWh. V celkovém součtu by se cena za novou baterii pohybovala okolo 200 000 Kč. Náhle by se situace změnila a Nissan by se stal vozidlem s nejvyššími náklady. Toyota Prius se stala automobilem s podobnými provozními náklady jako ŠKODA Octavia GreenLine. Důvodem je převážné využívání spalovacího motoru, jelikož kapacita baterií nepokrývá spotřebitelem požadovanou dojezdovou vzdálenost. Celkové náklady Pohled na celkové náklady na obrázku 18 opět potvrzuje, že Toyota Prius je i zde spojena s nejvyššími náklady v celkové částce 1 332 228 Kč za dobu 5 let. Naopak ŠKODA Octavia G-Tec s těmi nejnižšími v hodnotě 774 970 Kč. Provozní náklady lehce nad 1 Kč za ujetý kilometr jsou pro spotřebitele velmi atraktivní a vezme-li se v potaz i pořizovací cena a nulová produkce pevných částic, je tento model předurčen stát se na trhu úspěšným i přes relativně vysoké emise CO2. Další zajímavostí je vyrovnání celkových nákladů u Nissanu Leaf a ŠKODA Octavia GreenLine. I přes vyšší pořizovací cenu Nissanu se díky nízkým provozním

nákladům

podařilo

stát

se

konkurenceschopným

v porovnání

s konvenčním vozidlem. Faktem je, že zde není započítána pravděpodobná výměna baterie, která vše prodraží. Nicméně tento fakt potvrzuje, že budoucí pokles

cen

samotného

elektromobilu

a

baterií

konkurenceschopnosti tohoto typu alternativního pohonu.

56

povede

reálně

ke

1 332 228 Kč

1 400 000 Kč 1 200 000 Kč 1 000 000 Kč 800 000 Kč

372 328 Kč

906 800 Kč 774 970 Kč 373 900 Kč

181 310 Kč

285 070 Kč

600 000 Kč

959 900 Kč

400 000 Kč 200 000 Kč

896 610 Kč

715 300 Kč

532 900 Kč

489 900 Kč

ŠKODA Octavia GreenLine

ŠKODA Octavia GTec

0 Kč

Pořizovací cena (Kč)

Toyota Prius PHEV

Nissan Leaf

Celkové provozní náklady (kč/5let)

Obr. 18 Celkové náklady (Kč/5let)

5.1.3 Dojezdová vzdálenost nádrže/baterie a doba tankování/dobíjení V této dílčí podkapitole jsou porovnávány modely z hlediska dojezdové vzdálenosti nádrže, baterie. Hodnoty výpočtů byly převzaty z kapitoly 3. Na obrázku 19 jsou porovnány reálné dojezdové vzdálenosti nádrže, baterie jednotlivých modelů. Zde je patrná technologická nedokonalost baterií u elektromobilů. Výrobce Nissan uvádí teoretický dojezd 200 km, přičemž recenze potvrzují průměrný dojezd 150 km. S touto hodnotou je také počítáno. Automobilka ŠKODA udává u modelu Octavia G-Tec dojezdovou vzdálenost převyšující 1 300 km. Tento údaj je však počítán včetně jízdy na klasické palivo, se kterým v této analýze není počítáno z důvodu zkreslování výsledku. Dojezdová vzdálenost nádrže CNG je vypočtena na 375 km. Naopak u PHEV vozů je počítáno i s dojezdovou vzdáleností baterie, protože slouží jen pro dojezd na krátké vzdálenosti. Toyota Prius tedy ujede 1061 km. Největší dojezdovou vzdálenost má ŠKODA Octavia GreenLine v délce 1190 km.

57

1400 1200

1061 20

1000 800 600

1190

1041

400 200

375 150

0 ŠKODA Octavia GreenLine

ŠKODA Octavia G-Tec Nádrž dojezd (km)

Toyota Prius PHEV

Nissan Leaf

Baterie dojezd (km)

Obr. 19 Dojezdová vzdálenost (km)

5.1.4 Doba tankování V předchozích dvou dílčích podkapitolách bylo počítáno s rezervou 3 000 km na dovolenou. Typická česká rodina vyrazí na letní dovolenou do Chorvatska vzdáleného přibližně 1 000 km. Využije tedy část své rezervy na cestu. Pojede-li průměrnou rychlostí 100 km/h, bude čistá doba cesty bez zastávek trvat 10 hodin. Rozdíl však bude v počtech zastávek na tankování/dobíjení. Na obrázku 20 je celková doba cesty rozdělená na součet doby zastávek pro každý model a čistou dobou cesty. Pokud spotřebitel pojede s elektromobilem, musí velmi pečlivě naplánovat cestu a zastávky s rychlodobíjecími stanicemi. Doba dobíjení trvá 30 minut. Připočte-li se rezerva 10 minut, celková doba zastávky trvá 40 minut. Dojezdová vzdálenost činí 150 km, spotřebitel bude muset stavět šestkrát. Celkovou dobu cesty prodlouží zastávky o necelé 4 hodiny na zhruba 14 hodin. Je důležité zmínit, že akumulátor není nabit na plných 100 %, nýbrž na více než 80 % a s každým rychlým dobitím klesá dojezdová vzdálenost. Zde je zřejmé, že Nissan Leaf není vhodným dopravním prostředkem na dlouhé cesty.

58

16 13,96

14 12 10

3,96

10,5 0,5

10

10

8 6 10

10

4 2 0 ŠKODA Octavia GreenLine

ŠKODA Octavia G-Tec Doba cesty (hod.)

Toyota Prius PHEV

Nissan Leaf

Doba tankováí/dobíjení (hod.)

Obr. 20 Celková doba cesty (hod.)

Cestování se ŠKODA Octavia G-Tec je méně časově náročné. Spotřebitel nemusí tak pečlivě plánovat cestu, jelikož počet stanic CNG rychle narůstá a hlavní dopravní tepny jsou jimi zpravidla vybaveny. Dojezdová vzdálenost nádrže činí 375 km. Spotřebitel bude muset doplňovat palivo pouze dvakrát a při předpokladu délky zastávky 15 minut, se celková doba cesty prodlouží o půl hodiny na 10,5 hodiny.

5.1.5 Dílčí zhodnocení V této dílčí podkapitole jsou zhodnoceny poznatky z analytické části uvedené výše. Pro spotřebitele jsou nejdůležitější ekonomické faktory spojené s pořízením a provozem vozidla a technické/technologické faktory. Zde záleží na preferencích spotřebitele, co za danou cenu očekává a k jakým účelům bude vozidlo využívat. Výběr vozidel je však předem určen. Poté až přichází na řadu až faktor environmentální. Ujetá vzdálenost 30 km/den Bude-li spotřebitel převážně vyžívat vozidlo k přepravě na krátké vzdálenosti do 30km denně se sporadickým využitím na dovolenou, nemusí tolik dbát na hustotu

59

sítě čerpacích, dobíjecích stanic a co nejdelší dojezdovou vzdálenost. Zde přichází v úvahu nákup elektromobilu či hybridního vozidla. Porovnají-li se zkoumaná vozidla Toyota Prius PHEV a Nissan Leaf, elektromobil vychází v celkovém srovnání lépe. Pořizovací cena je nižší o 244 600 Kč. Provozní náklady jsou téměř poloviční. Vyprodukované emise CO2 nulové. Pro každodenní využití je Nissan ideální vozidlo do města. Problém nastává v momentě, kdy se spotřebitel rozhodne jet na dovolenou. Zde je zapotřebí důkladně naplánovat trasu a přizpůsobit styl jízdy. Neboť dojezdová vzdálenost je 150 km, tedy v porovnání s hybridním vozidlem nižší o 911 km a doba strávená na trase dlouhé 1000 km o 4 hodiny delší. Nicméně i přes tyto nevýhody se dá předpokládat, že spotřebitel bude v této situaci preferovat Nissan Leaf. Při srovnání dvou konvenčních pohonů ŠKODA Octavia GreenLine a Octavia GTec vychází v celkovém porovnání lépe varianta na CNG. Ačkoliv produkce emisí CO2 jsou shodné, produkce oxidů dusíku, oxidu uhelnatého, pevných částic, karcinogenních látek jsou oproti konvenčním palivům mnohem menší. Pořizovací cena a provozní náklady jsou v celkovém součtu nižší o 66 406 Kč. Rozhodne-li se spotřebitel využít vozidlo na dovolenou, dojezdová vzdálenost CNG nádrže je nižší o 815 km. Spotřebitel však preferuje automobil pro přesun na kratší vzdálenosti a nádrž, se kterou ujede 375 km je brána jako dostatečná. I v případě trasy dlouhé 1000 km bude doba strávená na cestě prodloužena dobou tankování o pouhých 30 minut. Tímto srovnáním byla z hodnocení vyloučena dvě vozidla. Toyota Prius PHEV a ŠKODA Octavia GreenLine. Následný výběr ze zbývajících vozidel se odráží od ekonomické situace, preferencí a environmentální zodpovědnosti spotřebitele. Obecně lze říci, že více racionální, konzervativnější spotřebitel se rozhodne pro koupi ŠKODA Octavia G-Tec. Spotřebitel zaměřen na technologické novinky, nové trendy se rozhodne pro koupi Nissan Leaf. Ujetá vzdálenost 150 km/den Druhá část dílčí analýzy zhodnocuje využití vozidla při vzdálenosti do 150 km s ročním limitem dovolené 3 000 km. Spotřebitel se více zajímá o hustotu sítě čerpacích a dobíjecích stanic. Faktor ujeté vzdálenosti na nádrž nepatří mezi nejdůležitější, má ale větší váhu než v první části dílčího zhodnocení. 60

Stejně jako v prvním případě se začne spotřebitel rozhodovat, jaký typ vozidla nejvíce vyhovuje jeho potřebám. Porovnáním automobilů Toyota Prius a Nissan Leaf se dojde k závěru, že nelze jednoznačně určit, který automobil bude spotřebitel preferovat. V případě elektromobilu jsou hlavními výhodami nulové emise CO2, provozní náklady nižší o 191 018 Kč a pořizovací náklady nižší o 244 600 Kč. V celkovém součtu zatěžuje peněženku spotřebitele o 435 618 Kč méně. Naopak výhodou vozidla Toyota Prius je delší dojezdová vzdálenost o 911 km a kratší doba tankování. Otázkou však zůstává, který faktor u spotřebitele převáží. Ačkoliv hustota sítě dobíjecích stanic je pro spotřebitele důležitější v porovnání s první analýzou, dojezdová vzdálenost 150 km spotřebiteli pro každodenní využití postačuje. Není ale uspokojující pro ujetí vzdálenosti 1 000 km, jelikož prodlužuje dobu cesty o 4 hodiny. O poznání jednodušší rozhodování má spotřebitel mezi ŠKODA Octavia GreenLine a Octavia G-Tec V celkovém hodnocení z pohledu provozních nákladů a pořizovací ceny, vychází model na CNG levněji o 131 830 Kč. Emise CO2 jsou shodné, naopak ostatní emise nulové či výrazně nižší. Doba cesty vzdálené 1 000 km se prodlouží o pouhých 30 minut. V závěru se spotřebitel bude rozhodovat mezi ŠKODA Octavia G-Tec a jedním z vozidel alternativních pohonů.

5.2

Vícekriteriální rozhodování

Podkapitola vícekriteriálního rozhodování se zabývá určením vhodného vozidla pomocí metodiky uvedené v kapitoly 3. Podobně jako v analýze výše budou hodnocená kritéria rozdělena zvlášť pro ujetou denní vzdálenost do 30 km a vzdálenost do 150 km. Pro zhodnocení byla zvolena následující kritéria uvedená v tabulce 7.

61

Tab. 7 Hodnocená kritéria

Kritérium

Kritéria Y1

Pořizovací cena

Y2

Celkové náklady na ujetý kilometr (do 150km/den)

Y3

Emise CO2 (do 150km/den)

Y4

Ujetá vzdálenost na nádrž/nabití

Y5

Doba tankování/nabíjení (hod)

Y6

Infrastruktura

Kritéria Y1 a Y2 byla zvolena jako nejvýznamnější. Pořizovací cena a provozní náklady hrají rozhodující roli při rozhodování o koupi automobilu. Racionální spotřebitel vždy chápe cenu jako velmi důležitý faktor. Čím nižší cena a provozní náklady, tím lépe. Až poté přichází kritérium Y3, emise CO2, jako velmi významné. Méně vyprodukovaných emisí, zlepšuje pozici vozidla v analýze. Kritéria Y4, ujetá vzdálenost na nádrž, nabití a Y6, infrastruktura, byly zařazeny do kategorie významné. Zde platí čím delší ujetá vzdálenost a více čerpacích, dobíjecích stanic, tím lepší pozice vozidla v analýze. Posledním, méně významným kritériem, je doba tankování, dobíjení (Y5). Přestože záleží spotřebiteli na co nejkratší době tankování, nepatří dané kritérium mezi významně rozhodující.

5.2.1 Ujetá vzdálenost – 30 km/den V této dílčí podkapitole jsou analyzovány kritéria vztahující se k předpokladu denní ujeté vzdálenosti 30 km. Váhy kritérií jsou zobrazeny v tabulce 8. Pro výpočet byla použita bodovací metoda. Důvody, proč byla přiřazena určitá váha k danému kritériu, byly popsány v dílčích podkapitolách výše.

62

Tab. 8 Váhy kritérií

Kritérium

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Celkem

pi

10

10

8

5

3

5

41

vi

0,24

0,24

0,20

0,12

0,07

0,12

1,00

Tabulka 9 obsahuje vstupní hodnoty analyzovaných kritérií vzatých z kapitol 3 a 4. Odlišný výpočet je pouze u celkových nákladků na ujetý kilometr, kde byly poděleny celkové provozní náklady vzdáleností najetých kilometrů za 5 let. Kritérium infrastruktura je chápáno jako hustota sítě čerpacích a dobíjecích stanic. U hybridního vozidla bylo počítáno s počtem čerpacích stanic. Tab. 9 Vstupní hodnoty

Kritéria

ŠKODA Octavia GreenLine

ŠKODA Octavia GTec

Toyota Prius PHEV

Nissan Leaf

Y1

532 900 Kč

489 900 Kč

959 900 Kč

715 300 Kč

Y2

2,42 Kč

1,94 Kč

1,99 Kč

1,11 Kč

Y3

5 527 800

5 527 800

1 680 000

0

Y4

1190

375

1061

150

Y5

0,25

0,25

0,25

0,66

Y6

3649

55

3649

200

K celkovému hodnocení byla použita metoda TOPSIS, tedy stanovení vzdálenosti od ideální varianty. Ideální variantou byla vybraná vždy nejlepší hodnota z daných kritérií. Vyhodnocení je zobrazeno v tabulce 10.

63

Tab. 10 Vyhodnocení metodou TOPSIS

ŠKODA ŠKODA Octavia Octavia GreenLine G-Tec

Toyota Prius PHEV

Nissan Leaf

0

0,244

0,056

0,589

0,241

0,265

0

5527800

0,195

0,195

0,018

0

1190

150

0

0,075

0,002

0,122

0,07

0,25

0,66

0

0

0

0,073

0,12

3649

55

0

0,122

0

0,112

0,786

0,633

0,529

0,364

4

3

2

1

Kritéria

vi

x*i

x0i

Y1

0,24

489900

959900

0,002

Y2

0,24

1,11

1,95

Y3

0,20

0

Y4

0,12

Y5 Y6

Pořadí

Ideálním vozidlem pro jízdu na krátké vzdálenosti při denním nájezdu do 30 km denně je dle metody TOPSIS Nissan Leaf. Naopak nejméně vhodným vozidlem je dle metody ŠKODA Octavia GreenLine. Důvody jsou vysoká produkce emisí CO2 a provozní náklady vozidla. Toyota Prius se umístila druhá v pořadí a ŠKODA Octavia G-Tec čtvrtá.

5.2.2 Ujetá vzdálenost 150km/den V této dílčí podkapitole jsou analyzovány kritéria vztahující se k předpokládané denní ujeté vzdálenosti 150 km. Postupy výpočtů a použité metody se shodují s předchozím případem. Rozdílné jsou pouze váhy jednotlivých kritérií zobrazené v tabulce 11. U kritérií Y4, Y5, Y6 byly hodnoty vah navýšeny z důvodu větší významnosti.

64

Tab. 11 Váhy kritérií

Kritérium

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Celkem

pi

10

10

8

6

4

6

44

vi

0,23

0,23

0,18

0,14

0,09

0,14

1,00

Následující tabulka 12 obsahuje vstupní hodnoty analyzovaných kritérií převzaté z kapitol 3 a 4. Odlišný výpočet je pouze u celkových nákladků na ujetý kilometr přičemž postup výpočtu je shodný s předchozím případem. Tab. 12 Vstupní hodnoty

Kritéria

ŠKODA Octavia GreenLine

ŠKODA Octavia GTec

Toyota Prius PHEV

Nissan Leaf

Y1

532 900 Kč

489 900 Kč

959 900 Kč

715 300 Kč

Y2

1,98 Kč

1,51 Kč

1,97 Kč

0,96 Kč

Y3

20 979 000

20 979 000

15 971 200

0

Y4

1190

375

1061

150

Y5

0,25

0,25

0,25

0,66

Y6

3649

55

3649

200

K celkovému zhodnocení vybraných automobilů byla opět použita metoda stanovení vzdálenosti od ideální varianty. Vyhodnocení je zobrazeno v tabulce 13.

65

Tab. 13 Vyhodnocení metodou TOPSIS

Kritéria

vi

x*i

Y1

0,23 489900

Y2

0,23

Y3

x0i

ŠKODA ŠKODA Octavia Octavia GreenLine G-Tec

Toyota Prius PHEV

Nissan Leaf

959900

0,002

0

0,227

0,056

0,98

1,98

0,227

0,066

0,223

0

0,18

0

20979000

0,182

0,182

0,105

0

Y4

0,14

1190

150

0

0,084

0,002

0,136

Y5

0,09

0,25

0,66

0

0

0

0,091

Y6

0,14

3649

55

0

0,136

0

0,126

0,410

0,467

1,393

0,405

2

3

4

1

Pořadí

Dle metody TOPSIS je pro denní nájezd 150 km ideálním vozidlem Nissan Leaf. Nejméně vhodným je Toyota Prius. Z těchto výsledků jsou patrné nedostatky modelu a nastavení kritérií není zcela optimální. U modelu s pohonem CNG se dá předpokládat, že začleněním kritérií dalších emisí je reálné se domnívat, že pozice modelu by se posunula na lepší pozici, jelikož by tato kritéria zhoršovala pozici modelů se spalovacími motory.

66

Závěr Odvětví dopravy je vedle energetiky a průmyslu nejdůležitějším sektorem ekonomiky EU. Přímo zaměstnává přibližně 10 milionů obyvatel a podílí se 5 % na tvorbě HDP. V rozvojových zemích se tomu stává rovněž tak. Prodeje automobilů v Číně v roce 2013 se v porovnání s rokem 2005 více než zčtyřnásobily. V roce 2005 se prodalo 3,971 milionů vozů, v roce 2013 již 17, 928 milionů. Důvodem růstu je zvyšování životní úrovně obyvatel právě v rozvojových zemích. Porovnáním dat vývoje HDP dle parity kupní síly na hlavu se životní úroveň v Číně mezi lety 1994 a 2012 zvýšila sedminásobně. V EU se již takový rozmach dopravy nedá v dohledné době předpokládat. V roce 2005 se prodalo 15,227 milionů vozidel a v roce 2013, 11,887 milionů. Tento klesající trend je ale spojen s finanční krizí a poklesem ekonomik. Ovšem růst životní úrovně se od roku 1994 více než zdvojnásobil. Růst životní úrovně obyvatel vede nejen k vyšší poptávce po materiálních potřebách, ale i po potřebách nemateriálních. Tím je myšlena kvalita života zahrnující vzdělání, zdraví, volný čas, životní prostředí a dalších. Globálním fenoménem dnešní doby je snaha o snižování emisí skleníkových plynů. Nejznámějším z těchto plynů je oxid uhličitý. Samotná existence těchto plynů je nezbytnou podmínkou pro zachování života na Zemi, ale v určitém poměru a koncentraci se v atmosféře stávají problematickými. Jejich zvyšující se koncentrace za posledních 60 let vede ke vzniku antropogenního skleníkového efektu přispívajícího právě ke globálnímu oteplování. Je ale otázkou, proč se v současnosti největší pozornost zaměřuje na oxid uhličitý, přestože ekvivalent vyjadřující násobnost účinku dalších skleníkových plynů jako metan, oxid dusný a freony, je v porovnání s CO2 mnohem vyšší. Pravdou je, že podíl CO2 na celkovém objemu činí 57 %, nicméně díky faktoru násobného účinku by tyto ostatní plyny neměly být upozaďovány. Problematika nezůstává jen u skleníkových plynů, k jejichž řešení dochází spíše na globální úrovni. Charakter lokálního znečištění ovzduší způsobují oxid uhelnatý, oxidy dusíku, nespálené uhlovodíky, oxidy síry a pevné částice. Špatná kvalita ovzduší může výrazně ovlivňovat zdraví obyvatel a životní podmínky

67

související s okolním prostředím. Způsobuje onemocnění dýchacích cest, přispívá k okyselení půdy i vod a poškozuje výnosnost plodin. Nepochybně svůj podíl na produkci má i sektor dopravy. Čím více bude sektor dopravy růst, tím bude mít větší podíl na zvyšování emisí jak skleníkových plynů, tak i těch lokálních. Proto se zdá být snaha o řešení této problematiky pochopitelným krokem. EU publikuje strategickou koncepci zvanou Bílá kniha. Ta slouží jako vodítko pro průmysl a obyvatele, jakým směrem se budou ubírat jednotlivé politiky. Koncern Volkswagen publikuje také vlastní strategickou koncepci zvanou Sustainability report. Obě koncepce se shodují v prioritě týkající se snižování emisí CO2 a dopadu provozu automobilu na životní prostředí. Je tedy otázkou, jaká jsou řešení a zda mají uplatnění na trhu, respektive zda dokáží konkurovat konvenčním pohonům, či konvenčním palivům. V této souvislosti byly v druhé kapitole popsány pohony hybridní, elektrické a konvenční využívající alternativní palivo. Pouze pro porovnání je popsán konvenční automobil v úsporné motorové verzi. Vhodným příkladem alternativního paliva schopného konkurovat konvenčním palivům je CNG. Spalování paliva produkuje méně oxidu dusíku, oxidu uhelnatého, nulové množství pevných částic. Z pohledu lokálního znečištění je tento pohon řešením. Produkce oxidu uhličitého je v porovnání se standardními benzinovými pohony nižší o 20 – 25 %, což se dá pokládat za částečné řešení. Fyzikální vlastnosti plynu jsou pro spalování v motoru také lepší. Příznivá je i cena paliva. Hybridní pohon využívá kombinaci spalovacího motoru a plně elektrického automobilu. Elektromotor umožňuje městský provoz bez emisí. Spalovací motor umožňuje dobré jízdní výkony i dojezd na dlouhé vzdálenosti. Překážkami jsou stále ještě vysoké náklady přídavných komponentů, omezená životnost a nedostatečná výdrž baterií. Pro městský provoz je hybridní pohon řešením. Pro dálkový dojezd nikoliv, jelikož využívá standardní spalovací motor. Využití elektrického pohonu se zdá být také alternativním řešením. Produkce negativních emisí během jízdy je nulová. Další výhodou jsou nižší provozní náklady v porovnání se spalovacím motorem. Nedochází k pravidelné výměně oleje, palivového filtru, svíček a dalších typických dílů. Jednodušší konstrukce 68

elektromotoru jej předurčuje k nižší poruchovosti a také delší životnosti, jelikož během provozu vozidla není vystavován vysokým teplotám a tlakům. Určité náklady spojené s výměnou pneumatik, brzd, doplňováním brzdové kapaliny, kontrolou rozvodů a pravidelnými návštěvami technické kontroly však neodpadají. Hlavními problémy stojícím před prosazením těchto vozů jsou však nedostatečná infrastruktura a technologická nedokonalost baterií spojená s vysokou pořizovací cenou. Ve čtvrté kapitole byla k výše zmíněným typům pohonů vybrána vozidla dostupná na trhu v ČR. Byla stanovena kritéria, dle kterých se vozidla porovnávala. Těmi jsou pořizovací cena, náklady na ujetý kilometr, náklady na údržbu, produkované emise CO2, dojezdová vzdálenost nádrže či baterie a doba tankování či dobíjení. Prvním vybraným vozidlem byla ŠKODA Octavia GreenLine. Tento model sloužil pro porovnání s celou alternativní skupinou zkoumaných automobilů. Druhým vozidlem na konvenční pohon, avšak využívající alternativní palivo CNG, byla ŠKODA Octavia G-Tec. Hybridním vozidlem byla Toyota Prius a čtvrtým alternativním pohonem byl elektromobil Nissan Leaf. Pátá kapitola se zabývala již samotným analyzováním vozidel. Byla rozdělena do dvou podkapitol. První se věnovala ekonomické a environmentální analýze založené na srovnávání zjištěných hodnot. Druhá část práce vycházela z kapitoly třetí založené na metodách vícekriteriálního rozhodování. Cílem ekonomické a environmentální části bylo určit vhodné vozidlo dle výše zmíněných kritérií a zohlednit nedostatky modelu vícekriteriálního rozhodování. Základem modelu bylo stanovení parametrů. Těmi jsou pětiletá doba vlastnictví vozidla, využívání vozidla 232 dní v roce, roční rezerva najetých kilometrů ve výši 3000 km a denní najetá vzdálenost do 30 km a do 150 km. Využívá-li spotřebitel vozidlo převážně k přepravě na krátké vzdálenosti do 30km denně se sporadickým využitím na dovolenou, nemusí tolik dbát na hustotu sítě čerpacích, dobíjecích stanic a co nejdelší dojezdovou vzdálenost. V tomto srovnání při daných parametrech a kritériích jsou nejvhodnějšími vozidly ŠKODA Octavia G-Tec a Nissan Leaf. Následný výběr se odráží od ekonomické situace, preferencí a environmentální zodpovědnosti spotřebitele.

69

Důvodem preference modelu G-Tec byla nejnižší pořizovací cena. Částka provozních nákladů byla druhá nejnižší. Ačkoliv produkce emisí CO2 patřila mezi největší, výhodou byla výrazně nižší produkce ostatních negativních emisí v porovnání s konvenčními palivem. Obecně lze říci, že více racionální, konzervativnější spotřebitel se rozhodne pro koupi tohoto modelu. Nespornou výhodou elektromobilu byly nejnižší provozní náklady. Částka v porovnání se všemi zkoumanými modely byla poloviční. Další výhodou byla nulová produkce emisí CO2. Spotřebitel zaměřený na technologické novinky a se silnou environmentální zodpovědností by se pravděpodobně rozhodl pro koupi tohoto vozu. Pokud spotřebitel využívá vozidlo pro vzdálenosti do 150 km, zajímá se více o hustotu sítě čerpacích a dobíjecích stanic. Faktor ujeté vzdálenosti na nádrž nepatří mezi nejdůležitější, má ale větší váhu než v první části dílčího zhodnocení. V tomto srovnání při daných parametrech a kritériích je nejvhodnějšími vozidlem ŠKODA Octavia G-Tec. Důvody takového rozhodnutí se shodují s předchozím případem. V případě využití metod vícekriteriálního rozhodování byly výsledky rozdílné. Stanovení kritérií i parametrů bylo shodné. Model byl však obohacen váhami kritérií. Naopak nedostatkem bylo nezohlednění produkce ostatních negativních emisí. Dle metody TOPSIS je ideálním vozidlem pro jízdu na krátké vzdálenosti při denním ujetí do 30 km Nissan Leaf. Naopak nejméně vhodným vozidlem je ŠKODA Octavia GreenLine. V případě denní ujeté vzdálenosti 150 km je ideálním vozidlem Nissan Leaf. Nejméně vhodným pak Toyota Prius. Z těchto výsledků jsou patrné nedostatky modelu. Toyota Prius se stala nejméně vhodným vozidlem z důvodů nejvyšší pořizovací

ceny,

vysokých

provozních

nákladů

a

vysokým

množstvím

vyprodukovaných emisí. U modelu s palivem na CNG se dá předpokládat, že přidáním nových kritérií dalších negativních emisí by se pozice modelu zlepšila, jelikož by tato kritéria zhoršovala pozici modelů se spalovacími motory. Hodnota váhy u kritéria produkovaných emisí CO2 byla stanovena jako druhá nejvyšší, to pomohlo vyzvednout elektromobil na lepší pozici v porovnání s konkurenty.

70

Naopak hodnota váhy u kritéria hustoty sítě dobíjecích, čerpacích stanic byla druhá nejnižší. Obecně lze říci, že směr vývoje nových alternativních pohonů se ubírá k širšímu využívání elektrické energie. Problémem však stále zůstává její uchování. Využívání elektromobilu jako dopravního prostředku řeší dnešní problematiku negativních emisí. Jeho využití je však možné jen na krátké až středně dlouhé vzdálenosti. Spotřebitel je v případě delších vzdáleností značně limitován. Z výpočtů diplomové práce vyplývá, že se cesta dlouhá 1 000 km prodlouží o 4 hodiny. V této souvislosti musí dojít k vývoji ve zkrácení doby nabíjení baterie a prodloužení dojezdové vzdálenosti na přijatelnou úroveň, což může být 300 – 400 km. Dále snížení pořizovací ceny baterie. Dokud se tyto nedostatky nevyřeší, nedá se předpokládat masivní rozšíření. Hybridní pohony řeší problematiku negativních emisí částečně. Reálná dojezdová vzdálenost baterie je pouhých 20 km. Poté je vozidlo poháněno standardním spalovacím

motorem.

Nedochází

tedy k nijak

velkému

úbytku

produkce

negativních emisí. Pořizovací cena byla nejvyšší ze zkoumaných vozidel. Význam tohoto zkoumaného tohoto druhu vozidla pro životní prostředí a peněženku spotřebitele je diskutabilní. Alternativní palivo CNG se v současnosti zdá být jako racionální řešení schopné konkurovat konvenčním palivům. Pořizovací cena, cena paliva, nulová produkce pevných částic a výrazně nižší produkce dalších negativních emisí, přijatelná dojezdová vzdálenost jsou faktory, které jsou konkurenceschopné s konvenčními palivy. Je však pravdou, že neřeší problematiku negativních emisí zásadním způsobem jako elektromobil. Na problematiku je nutno nahlížet komplexně a v současné době má palivo přínos jak v podobě nižší zátěže životního prostředí, tak peněženky spotřebitele.

71

Seznam literatury OICA: World meters – real time world statistics.Worldmeters.info [online]. 2014. [cit. 28. 6. 2014]. Dostupný z URL:< http://www.worldometers.info/cars/> Wikipedia: Spalovací motor [online]. 2014. [cit. 3. 2. 2014]. Dostupný z URL: HROMÁDKO, Jan. Speciální spalovací motory a alternativní pohony: komplexní přehled problematiky pro všechny typy technických automobilních škol. 1. vyd. Praha: Grada Publishing a. s., 2012, 158 s., ISBN 978-80-247-4455-1. Meteocentrum: Skleníkový efekt [online]. © 2014. [cit. 14. 2. 2014]. Dostupný z URL:< http://www.meteocentrum.cz/zmeny-klimatu/sklenikovy-efekt.php> CO2now: Atmospheric CO2 [online]. © 2014. [cit. 14. 2. 2014]. Dostupný z URL:< http://co2now.org/> IDNES, ČTK: Stažení emisních povolenek z trhu. IDNES.CZ [online]. 8. ledna 2014. [cit. 19. 2. 2014]. Dostupný z URL: United Nations Framework on Climate Change: Kyoto Protocolt [online]. © 2014. [cit. 20. 2. 2014]. Dostupný z URL:< http://unfccc.int/kyoto_protocol/items/2830.php> OECD/EIA: CO2 emissions from fuel cumbustion [online]. © 2013. [cit. 1. 3. 2014]. Dostupný z URL:< http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/CO2EmissionsFromFu elCombustionHighlights2013.pdf> EEA Signály: S každým nádechem – Pro lepší kvalitu ovzduší v Evropě [online]. © 2013. [cit. 1. 3. 2014]. Dostupný z URL:< http://www.eea.europa.eu/cs/publications/signaly-2013-s-kazdym-nadechem> Vítejte na Zemi: Oxid dusičitý [online]. 2013. [cit. 5. 3. 2014]. Dostupný z URL:< http://www.vitejtenazemi.cz/cenia/index.php?p=oxid_dusicity&site=doprava> EEA report: A closer look a turban transport, Term 2013: transport indicators cracking progress towards environmental targets in Europe [online]. listopad 2013. [cit. 8. 3. 2014]. Dostupný z URL:< http://www.eea.europa.eu/cs/publications/signaly-2013-s-kazdym-nadechem> Businessinfo: Bílá kniha EU o dopravě [online]. červen 2011. [cit. 9. 3. 2014]. Dostupný z URL:

72

European Comission – Mobility and Transport: White paper 2011 [online]. říjen 2012. [cit. 9. 3. 2014]. Dostupný z URL: Volkswagen Group: Sustainability report 2012 [online]. 2012. [cit. 17. 3. 2014]. Dostupný z URL: RWE: Technologie stanic [online]. 2013. [cit. 19. 3. 2014]. Dostupný z URL: Čerpací stanice: Počet čerpacích stanic [online]. 2013. [cit. 20. 3. 2014]. Dostupný z URL: VLK, František. Alternativní pohony motorových vozidel. 1. vyd. Brno: Prof. Ing. František Vlk, DrSc, nakladatelství a vydavatelství, 2004, 234 s., ISBN 80-2391602-5. VUT BRNO: Pohony vozidel a jejich vliv na bezpečnost [online]. 2014. [cit. 25. 3. 2014]. Dostupný z URL: HOUSKA, Ondřej: Česko podpoří budování stovek až tisíců dobíjecích míst pro elektromobily. Český rozhlas [online]. březen 2014. [cit. 3. 4. 2014]. Dostupný z URL: ČEZ: Jak probíhá dobíjení [online]. 2014. [cit. 3. 4. 2014]. Dostupný z URL: KUBIŠ, František: Baterie pro auta na elektřinu. Elektrické vozy [online]. 23. listopadu 2014. [cit. 4. 4. 2014]. Dostupný z URL: ČNB: Kurzy devizového trhu [online]. 17. června 2014. [cit. 17. 6. 2014]. Dostupný z URL:< http://www.cnb.cz/cs/index.html> KLIMOVIČOVÁ, Dagmar: Tesla Motors uvolňuje své vlastní patenty konkurenci. Chce prodávat více baterií. IHNED.CZ [online]. 17. června 2014. [cit. 17. 6. 2014]. Dostupný z URL: E.ON Česká republika, s.r.o.: Jaké jsou provozní náklady elektromobilu [online]. listopad 2011. [cit. 10. 6. 2014]. Dostupný z URL:

73

JABLONSKÝ, Josef. Operační výzkum. 3. vyd. Praha: Kamil Mařík – PROFESSIONAL PUBLISHING, 2007, 323 s., ISBN 978-80-86946-44-3. ŠKODA AUTO a.s.: ŠKODA Octavia GreenLine [online]. 2014. [cit. 12. 6. 2014]. Dostupný z URL: Robert Bosch GmbH.: Starter Motors and Generators [online]. 2013. [cit. 12. 6. 2014]. Dostupný z URL: MIČKA, Jan: ŠKODA Octavia GreenLine. Auto.cz [online]. 7. dubna 2014. [cit. 12. 6. 2014]. Dostupný z URL: DVOŘÁK, František, ČTK: ŠKODA pro spořivé. Auto.cz [online]. 20. února 2014. [cit. 15. 6. 2014]. Dostupný z URL: Wikipedia.org: Toyota Prius Plug-in Hybrid. [online]. březen 2014. [cit. 15. 6. 2014]. Dostupný z URL: Toyota: Toyota Prius Plug-in Hybrid. [online]. © 2014. [cit. 16. 6. 2014]. Dostupný z URL:< http://www.toyota.cz/cars/new_cars/prius-plugin/index.tmex> U.S.Department of energy: Energy Efficiency and Renewable Energy. Fueleconomy.gov [online]. 2014. [cit. 18. 6. 2014]. Dostupný z URL: tzbinfo: Kalkulátor cen energií. [online]. 2014. [cit. 18. 6. 2014]. Dostupný z URL: HOŘČÍK, Jan: TEST: dva měsíce s Prius plug-in hybridem. HYBRID.CZ [online]. 28. leden 2014. [cit. 20. 6. 2014]. Dostupný z URL: Český benzín: Informace o cenách benzínu a průměrných spotřebách. [online]. 15. červen 2014. [cit. 15. 6. 2014]. Dostupný z URL:< http://www.ceskybenzin.cz/> JUNGMANN, Aleš: Nissan Leaf – auto z budoucnosti. Auto.CZ [online]. 4. prosince 2013. [cit. 20. 6. 2014]. Dostupný z URL:

74

Nissan: Nissan Leaf [online]. 2014. [cit. 25. 6. 2014]. Dostupný URL:

75

z

Seznam obrázků a tabulek Seznam obrázků Obr. 1 Historický vývoj produkce CO2 .................................................................. 13 Obr. 2 Světový podíl skleníkových plynů .............................................................. 14 Obr. 3 Vývoj CO2 v letech 1992 - 2010 ................................................................. 16 Obr. 4 Podíl zemí na celkovém množství CO2 v roce 2010 .................................. 17 Obr. 5 Podíl sektorů ekonomiky na CO2 ............................................................... 18 Obr. 6 Podíl sektorů dopravy na CO2 ................................................................... 19 Obr. 7 EU-28 Vývoj emisí v dopravě v letech 1990 - 2011 ................................... 22 Obr. 8 Vývoj HDP v paritě kupní síly per capita.................................................... 23 Obr. 9 Prodej osobních automobilů v letech 2005 - 2013..................................... 24 Obr. 10 Schéma rychloplnící CNG stanice ........................................................... 31 Obr. 11 Kombinované uspořádání hnacího ústrojí ............................................... 34 Obr. 12 Start/stop systém - redukce spotřeby a emisí CO2 .................................. 40 Obr. 13 ŠKODA Octavia G-Tec ............................................................................ 42 Obr. 14 Emise CO2 (g/5 let) ................................................................................. 53 Obr. 15 Celkové provozní náklady (Kč/5 let) ........................................................ 54 Obr. 16 Celkové náklady (Kč/5 let) ....................................................................... 55 Obr. 17 Celkové provozní náklady (Kč/5 let) ........................................................ 56 Obr. 18 Celkové náklady (Kč/5 let) ....................................................................... 58 Obr. 19 Dojezdová vzdálenost (km) ..................................................................... 59 Obr. 20 Celková doba cesty (hodiny) ................................................................... 60

Seznam tabulek Tab. 1 Technické údaje ŠKODA Octavia GreenLine ............................................ 41

76

Tab. 2 Technické údaje ŠKODA Octavia G-Tec................................................... 43 Tab. 3 Technické údaje Toyota Prius Plug-in-hybrid ............................................ 46 Tab. 4 Technické údaje Nissan Leaf .................................................................... 49 Tab. 5 Výchozí hodnoty dle kategorií ................................................................... 50 Tab. 6 Údržba....................................................................................................... 52 Tab. 7 Hodnocená kritéria .................................................................................... 63 Tab. 8 Váhy kritérií ............................................................................................... 64 Tab. 9 Vstupní hodnoty ........................................................................................ 64 Tab. 10 Vyhodnocení metodou TOPSIS .............................................................. 65 Tab. 11 Váhy kritérií ............................................................................................. 66 Tab. 12 Vstupní hodnoty ...................................................................................... 66 Tab. 13 Vyhodnocení metodou TOPSIS .............................................................. 67

77

Seznam příloh Příloha č. 1 Výpočty pro denní ujetou vzdálenost 30 km ...................................... 80 Příloha č. 2 Výpočty pro denní ujetou vzdálenost 150 km .................................... 82 Příloha č. 3 Tabulky výchozích hodnot pro vícekriteriální rozhodování ................ 83

78

Příloha č. 1 Výpočty pro denní ujetou vzdálenost 30 km Vzdálenost 30km/den Najetá denní vzdálenost (km)

30

30

30

30

Počet pracovních dní v roce (odečtena měsíční dovolená)

232

232

232

232

Celkem najetá vzdálenost (km/rok)

6 960

6 960

6 960

6 960

Rezerva na dovolenou (km/rok)

3 000

3 000

3 000

3 000

Celkem za rok (km)

9 960

9 960

9 960

9 960

Doba vlastnictví automobilu (roky)

5

5

5

5

Celkem za 5 let (km)

49 800

49 800

49 800

49 800

Emise CO2 g/denní vzdálenost

3 330

3 330

0

0

Emise CO2 g/roční vzdálenost

1 105 560

1 105 560

336 000

0

Emise CO2 g/ vzdálenost za 5 let

5 527 800

5 527 800

1 680 000

0

Denní náklady na provoz (Kč/den)

45 Kč

31 Kč

24 Kč

24 Kč

Roční náklady na provoz (Kč/rok)

14 940 Kč

10 259 Kč

10 658 Kč

7 868 Kč

Celkem náklady na provoz (Kč/5let)

74 700 Kč

51 294 Kč

53 292 Kč

39 342 Kč

Emise

Provozní náklady

Ostatní provozní náklady Perioda výměny pneumatik (5let)

1

1

1

1

Náklady na výměnu pneumatik (5let)

16 000 Kč

16 000 Kč

16 000 Kč

16 000 Kč

Perioda výměny rozvodů (5 let)

1

1

1

0

Náklady na výměnu rozvodů (5let)

20 000 Kč

20 000 Kč

20 000 Kč

0 Kč

79

Perioda výměny oleje a filtrů (5let)

3

3

3

0

9 600 Kč

9 600 Kč

9 600 Kč

0 Kč

45 600 Kč

45 600 Kč

45 600 Kč

16 000 Kč

Celkové provozní náklady (Kč/5let)

120 300 Kč

96 894 Kč

98 892 Kč

55 342 Kč

Celkové náklady (Kč/5let)

653 200 Kč

586 794 Kč

1 058 792 Kč

770 642 Kč

Náklady na výměnu oleje a filtrů (5let) Celkem ostatní provozní náklady (Kč/5let)

80

Příloha č. 2 Výpočty pro denní ujetou vzdálenost 150 km Vzdálenost 150km/den Najetá denní vzdálenost (km)

150

150

150

150

Počet pracovních dní v roce (odečtena měsíční dovolená)

232

232

232

232

Celkem najetá vzdálenost (km/rok)

34 800

34 800

34 800

34 800

3 000

3 000

3 000

3 000

37 800

37 800

37 800

37 800

5

5

5

5

189 000

189 000

189 000

189 000

Emise CO2 g/denní vzdálenost

16 650

16 650

12 320

0

Emise CO2 g/roční vzdálenost

4 195 800

4 195 800

3 194 240

0

Emise CO2 g/ vzdálenost za 5 let

20 979 000

20 979 000

15 971 200

0

Denní náklady na provoz (Kč/den)

225 Kč

155 Kč

221 Kč

119 Kč

Roční náklady na provoz (Kč/rok)

56 700 Kč

38 934 Kč

56 386 Kč

29 862 Kč

Celkem náklady na provoz (Kč/5let)

283 500 Kč

194 670 Kč

281 928 Kč

149 310 Kč

2

2

2

2

32 000 Kč

32 000 Kč

32 000 Kč

32 000 Kč

1

1

1

0

20 000 Kč

20 000 Kč

20 000 Kč

0 Kč

12

12

12

0

Rezerva na dovolenou (km/rok) Celkem za rok (km) Doba vlastnictví automobilu (roky) Celkem za 5 let (km)

Emise

Provozní náklady

Ostatní provozní náklady Perioda výměny pneumatik (5let) Náklady na výměnu pneumatik (5let) Perioda výměny rozvodů (5 let) Náklady na výměnu rozvodů (5let) Perioda výměny oleje a filtrů (5let)

81

Náklady na výměnu oleje a filtrů (5let)

38 400 Kč

38 400 Kč

38 400 Kč

0 Kč

Celkem ostatní provozní náklady (Kč/5let)

90 400 Kč

90 400 Kč

90 400 Kč

32 000 Kč

Celkové provozní náklady (Kč/5let)

373 900 Kč

285 070 Kč

372 328 Kč

181 310 Kč

Celkové náklady (Kč/5let)

906 800 Kč

774 970 Kč

1 332 228 Kč

896 610 Kč

82

Příloha č. 3 Tabulky výchozích hodnot pro vícekriteriální rozhodování

Pro denní ujetou vzdálenost 30km/5let Pořizovací cena

532 900 Kč

489 900 Kč

959 900 Kč

715 300 Kč

2,42 Kč

1,95 Kč

1,99 Kč

1,11 Kč

5 527 800

5 527 800

1 680 000

0

Ujetá vzdálenost na nádrž/nabití

1190

375

1061

150

Doba tankování/nabíjení (hod)

0,25

0,25

0,25

0,66

Infrastruktura

3649

55

3649

200

532 900 Kč

489 900 Kč

959 900 Kč

715 300 Kč

1,98 Kč

1,51 Kč

1,97 Kč

0,96 Kč

20 979 000

20 979 000

15 971 200

0

Ujetá vzdálenost na nádrž/nabití

1190

375

1061

150

Doba tankování/nabíjení (hod)

0,25

0,25

0,25

0,66

Infrastruktura

3649

55

3649

200

Celkové náklady na ujetý kilometr (do 30km/den) Emise CO2 (do 30km/den)

Pro denní ujetou vzdálenost 150km/5let Pořizovací cena Celkové náklady na ujetý kilometr (do 150km/den) Emise CO2 (do 150km/den)

83

ANOTAČNÍ ZÁZNAM AUTOR

Bc. Tomáš Vlček

STUDIJNÍ OBOR

6208T088 Podniková ekonomika a management provozu

NÁZEV PRÁCE

Ekonomické a environmentální aspekty využití alternativních pohonů v automobilech

VEDOUCÍ PRÁCE

Ing. Josef Bradáč, Ph.D.

KATEDRA

KAT - Katedra automobilové techniky

POČET STRAN

83

POČET OBRÁZKŮ

20

POČET TABULEK

13

POČET PŘÍLOH

3

STRUČNÝ POPIS

ROK ODEVZDÁNÍ

2014

Cílem diplomové práce je zhodnotit využitelnost alternativních pohonů v porovnání se stávajícími pohony z pohledu ekonomického, environmentálního a mobility. Environmentální část se zabývá skleníkovými a ostatními plyny, částicemi a jejich dopady zvyšující se koncentrace. Zjišťuje, že ačkoliv odvětví dopravy není největším producentem, tempo růstu s jakým produkce negativních emisí roste je značné. Důvodem je zvyšující se životní úroveň v rozvojových zemích a s tím související růst prodejů vozidel. Následně práce popisuje možnosti alternativních pohonů, paliv, které mají šanci se v současnosti či blízké budoucnosti prosadit na trhu. Ke každému alternativnímu pohonu, palivu pak bylo vybráno vozidlo. Ekonomická část porovnává vozidla dle předem určených kritérií. Výsledky analyzuje a zhodnocuje využitelnost vozů v současnosti.

KLÍČOVÁ SLOVA

Emise CO2, skleníkové plyny, životní úroveň, prodané vozy, bílá kniha, Sustainability report, CNG, LNG, Plug-in hybrid, elektromobil, start-stop systém, TOPSIS, bodovací metoda, analýza, náklady

PRÁCE OBSAHUJE UTAJENÉ ČÁSTI: Ne

ANNOTATION AUTHOR

Bc. Tomáš Vlček

FIELD

6208T088 Production Management and Global Business

THESIS TITLE

Economical and environmental apects of alternative propulsions utilization in automobiles

SUPERVISOR

Ing. Josef Bradáč, Ph.D.

DEPARTMENT

KAT - Department of Automotive Technology

NUMBER OF PAGES

83

NUMBER OF PICTURES NUMBER OF TABLES NUMBER OF APPENDICES

SUMMARY

YEAR

2014

20

13 3

Aim of the thesis is to evaluate alternative propulsions utilization with currently used propulsions from economical and environmental points of view. Environmental part contents description of greenhouse and other gasses, solids and their higher concetration impact. Investigate that size of transport industry is not the biggest emission producer but speed of growthis significant. The reasons are raising living standard and sold cars in developing countries. Afterwards thesis describes alternative propulsions options which have chance to be sucessfull on market nowadays or in near future. For each propulsion was chosen each automobile sample. Economical part compares automobiles according to specified criteria. Results are analysed and evaluated.

KEY WORDS

Emission CO2, greenhouse gasses, living standards, sold cars, White paper, Sustainability report, CNG, LNG, Plug-in hybrid, electric vehicle, start-stop system, TOPSIS, classification method, analysis, costs

THESIS INCLUDES UNDISCLOSED PARTS: No