Razvoj v smeri avtonomnosti in zmanjšanja emisij

16 aprila, 2021
Vesna Bizjak

Cestna tovorna vozila so ključni dejavnik globalne gospodarske dejavnosti in igrajo pomembno vlogo pri dostavi vseh vrst blaga. Izpolnjevati morajo vse višje okoljske zahteve, ob tem pa z razvojem omogočati tudi večjo učinkovitost. Tehnologija jih spreminja zelo hitro – že danes omogoča določeno stopnjo avtonomne vožnje.

»Gospodarska rast je tesno povezana z rastjo cestnega tovornega prometa (merjeno v tonskih kilometrih – tkm). Številne vrste cestnih vozil dostavljajo blago, vključno s tovornjaki vseh velikosti. Toda približno 65 % tovorne dejavnosti opravijo težki tovornjaki – mešanica toge karoserije in zgibnih tovornjakov z bruto maso vozila, večjo od 15 ton. Čeprav so težki tovornjaki najučinkovitejši za vleko tovora, njihova velika letna kilometrina pomeni, da v cestnem tovornem prometu porabijo polovico vse porabljene nafte,« uvodoma podatke Mednarodne agencije za energijo (IEA) navajata dr. Darja Topolšek, izr. prof., in Tina Cvahte Ojsteršek, asist. s Fakultete za logistiko Univerze v Mariboru. Jasno je torej, zakaj morajo tovorna vozila danes poleg voznih sposobnosti in prijaznosti do voznika izpolnjevati tudi vse višje okoljske standarde.

Standardi pa se, kot dodajata, ne zvišujejo samo na področju okoljskega učinka, temveč tudi na drugih področjih, npr. nove zahteve glede asistenčnih sistemov, spremljanja vožnje in podobno, tako da razvoj na nek način vodijo tudi zahteve regulatorjev, npr. EU, glede ostalih aspektov tovornih vozil. »Na splošno lahko rečemo, da so omejitve, povezane s sprejemljivostjo cestnega prometa za okolje, uspešne, saj se je ustavilo občutno višanje ravni izpustov iz cestnega prometa, ki je bilo vidno v zadnjih desetletjih, projekcije pa kažejo na pričakovano upadanje v prihodnjih letih,« poudarjata.

Tovorna vozila morajo poleg voznih sposobnosti in prijaznosti do voznika izpolnjevati tudi vse višje okoljske standarde.

 

Razvojne priložnosti za zmanjšanje porabe: 17 milijonov sodov nafte na dan

Cestna tovorna vozila so osrednji vir svetovnega povpraševanja po nafti. S približno 17 milijoni sodov na dan povpraševanje po nafti iz cestnih tovornih vozil predstavlja približno petino svetovnega povpraševanja. »Posledica tega je, da danes cestni tovorni promet predstavlja več kot 35 % emisij ogljikovega dioksida (CO2), povezanih s prometom, in približno 7 % skupnih emisij CO2, povezanih z energijo,« pojasnjujeta sogovornici.

Zmanjšanje prihodnje rasti povpraševanja po nafti iz cestnih tovornih vozil je po njunem mnenju zahtevna, a izvedljiva naloga. Priložnosti za rešitev pa izhajajo iz treh glavnih področij. Sistemske izboljšave cestnega tovornega prometa in logistike lahko zmanjšajo rast cestnega tovornega prometa in izboljšajo učinkovitost tovornjakov. Potem so tu še drugi ukrepi, vključno z avtonomnimi tovornjaki ali fizičnim internetom, odprtim, skupnim in modularnim sistemom, pri katerem se vsa fizična sredstva, ki se uporabljajo pri dostavi blaga, delijo med podjetji.

»Pri obstoječih tovornjakih lahko aerodinamične predelave zmanjšajo koeficient zračnega upora, pnevmatike z nizkim kotalnim uporom lahko pomenijo takojšnje izboljšave pri porabi goriva. Za nove tovornjake obstajajo dodatne tehnologije za zmanjšanje prostega teka in za izboljšanje učinkovitosti vozil, na primer uporaba lahkih materialov in izboljšave motorjev, menjalnikov in pogonskih sklopov. Nazadnje bi uporaba alternativnih goriv in tovornjakov z alternativnimi gorivi lahko pomagala doseči ključne cilje energetske in okoljske politike, kot je diverzifikacija oskrbe s cestnim tovornim prometom in zmanjšanje emisij CO2 in onesnaževal zraka. Zemeljski plin, biogoriva, elektrika in vodik so glavne alternative nafti, vendar se razlikujejo v obsegu, v katerem lahko prispevajo k političnim ciljem,« povesta Topolšek in Cvahte Ojsteršek.

 

Tovornjaki, krmiljeni iz nadzornega centra

Razvijalci avtonomnih sistemov za tovornjake večinoma delajo na razvoju sicer običajnih tovornjakov, ki imajo kabine, sedež za voznika in ročne kontrole, kot so volani in pedali. Švedsko podjetje Einride pa načrtuje brezžični tovorni dron. Ta predvideva flote vozil brez posadke, ki avtonomno delujejo na avtocestah, ki povečujejo tovorne zmogljivosti, hkrati pa zmanjšujejo operativne stroške in odpravljajo emisije. Oddaljeni vozniki oz. nadzorniki bodo nadzirali vozila iz nadzornega centra. Dejanski nadzor v vozilu bo človek prevzel le v primeru lokalno omejenih cest in poti.

 

Elektrifikacija težkih tovornjakov

Številni proizvajalci vozil so lani (2020) napovedali ambiciozne načrte za elektrifikacijo težkih tovornjakov, poltovornjakov, tovornjakov zabojnikov, dostavnih vozil, kar ima velik potencial za zmanjšanje emisij.

»Ta nova vozila se hitro spopadajo z znanimi izzivi glede dosega baterij, proizvodne zmogljivosti in polnilne infrastrukture,« povesta sogovornici s Fakultete za logistiko. Predvidevata, da bo pospešek za uvajanje e-tovornjakov verjetno predstavljala tekma med izzivalci, kot sta Tesla in Arrival, in uveljavljenimi proizvajalci. Zelo pomemben je tudi razvoj tovornjakov z gorivnimi celicami, ki ga je lani najavila Toyota s hčerinsko družbo Hino Motors Ltd.

Da se proizvajalci pospešeno pripravljajo na elektrifikacijo (najprej v mestni distribuciji in komunalnih dejavnosti, sledil bo medkrajevni transport, medtem ko v mednarodnem transportu glede na trenutno stanje tehnike pričakujemo uvedbo vozil na gorivne celice), pritrdijo v podjetju Autocommerce, ki je generalni zastopnik Daimler AG za znamko Mercedes-Benz v Sloveniji. »Prva električna tovorna vozila se v manjših serijah ponujajo že danes, resna serijska proizvodnja pa bo stekla v naslednjih nekaj letih. Prve prototipe gospodarskih vozil na gorivne celice pričakujemo pred letom 2025, serijska proizvodnja pa bo predvidoma pred letom 2030,« napovedujejo.

Glavni izziv uvedbe te nove tehnologije pa, kot poudarjajo, ni tehnične, temveč ekonomske narave: »Gospodarska vozila so namenjena opravljanju gospodarske dejavnosti in glede na trenutne tržne razmere brezogljična vozila po stroških (TCO – skupni stroški lastništva) niti približno ne morejo konkurirati vozilom z motorjem z notranjim zgorevanjem. Dokler ne bo zelo jasno, kdo bo te višje stroške uporabe vozil brez emisij CO2 pokril, ne moremo pričakovati, da se bodo lastniki voznih parkov odločali za izjemno visoke naložbe za ta vozila in pripadajočo infrastrukturo.«

 

Premalo spodbud države za alternativna goriva

V podjetju Scania usmerjenost k trajnostnemu razvoju dokazujejo s programom Ecolution, ki stremi k manjši porabi goriva in posledično manjšemu ogljičnemu odtisu njihovih tovornjakov po celem svetu. »Rezultat naše 30-letne pionirske vloge pri uporabi alternativnih goriv je predstavljena najširša paleta motorjev na alternativna goriva, in sicer plinskih vozil (CNG, LNG), vozil na bioetanol, biodizel/FAME, vozil na hidrogenirano rastlinsko olje (HVO), hibridov in popolnoma električnih vozil (BEV). Prav za vsak segment obstaja rešitev, ki pa je skupaj z našo prodajno ekipo vedno prilagojena potrebam in zahtevam stranke,« pojasnijo. V prihodnjih letih napovedujejo novosti, povezane predvsem z električnim pogonom in pogonom na vodik. Prvi modeli popolnoma električnih tovornih vozil so sicer v Scanii od lani v redni proizvodnji.

Po njihovem opažanju sicer Slovenija novim trendom na področju gospodarskih vozil sledi zelo zadržano. »Tu ima glavno vlogo država. Transportna industrija je bila za razliko od osebnih vozil do zdaj deležna premalo spodbud s strani države za prehod na alternativne pogonske rešitve. Posledično zaostaja tudi izgradnja potrebne infrastrukture. V Evropi je dovolj uspešnih primerov, kako je država z aktivno politiko subvencioniranja pospešila prehod na okoljsko ustreznejša vozila (npr. odprava cestnin v Nemčiji, subvencije pri nakupu plinskih tovornjakov v Italiji, subvencije za nakup električnih tovornjakov na Norveškem in v Švici). Podjetja so za prehod na okoljsko sprejemljivejša vozila zainteresirana takrat, kadar je to ekonomsko smiselno,« izpostavljajo.

Za primer navajajo Srbijo, kjer je cena plina precej nižja od naftnih derivatov, zato se veliko podjetij kljub večji začetni naložbi zaradi cenejših stroškov poslovanja odloča za tovornjake na zemeljski plin. »V letu 2020 so registracije novih tovornjakov na zemeljski plin v Srbiji predstavljale 15 % vseh registracij. Zaradi veliko uporabnikov se tudi infrastruktura razvija z zavidljivo hitrostjo. Slovenija bi kot tranzitna država morala vzpostaviti boljšo infrastrukturo, predvsem več polnilnic za vozila na zemeljski plin in elektriko. Izgradnja infrastrukture zaradi premalo uporabnikov za investitorje ni zanimiva, hkrati pa se prevozniki ne bodo odločali za električna vozila ali vozila na zemeljski plin, če bo to zaradi pomanjkanja polnilnic povzročilo dodatne logistične težave,« dodajajo in upajo, da bo Slovenija Načrt za okrevanje in odpornost izkoristila tudi za intenzivnejše spodbude gospodarstvu za prehod na brezogljični transport. Pozdravljajo tudi prve spremembe, ki naj bi jih uvedli glede ukinitve trošarin na zemeljski plin kot pogonsko gorivo.

Do stopnje, ko bodo vozila res avtonomno vozila po evropskih cestah, je še daleč.

 

Avtonomni tovornjaki naj bi predvsem povečali varnost

Že danes so tovorna vozila opremljena s senzoriko, ki omogoča delno avtonomno vožnjo v strnjeni skupini, v prihodnosti pa bodo tudi tovorna vozila avtonomna, kot napovedujejo trendi.

Prednosti avtonomnih tovornjakov je po mnenju sogovornic s Fakultete kar nekaj, med njimi izstopa področje prometne varnosti, saj smo glavni povzročitelji prometnih nesreč vozniki sami: »Medtem ko avtonomni tovornjaki še niso popolnoma varni, zlasti v določenih vremenskih okoljih in na cestah, pa različne raziskave kažejo, da bodo povzročila znatno zmanjšanje števila nesreč, tudi do 90 % zmanjšanje smrtnih žrtev v primerjavi s tovornjaki, ki jih upravlja človek. Druga pogosto spregledana prednost avtonomnih tovornjakov je ta, da lahko močno zmanjšajo prometne zastoje, zlasti na avtocestah. Tretja prednost avtonomnih tovornjakov se kaže v finančnih prihrankih.« Nakup takega vozila bo velika naložba, a sčasoma naj bi se to splačalo – s kombinacijo večje učinkovitosti in zmanjšanja števila voznikov, ki jih je treba plačati.

Slabosti avtonomnih tovornjakov pa se, kot dodajata, kažejo v izgubi delovnih mest (vozniki), v varnostnih vprašanjih (avtonomni tovornjaki so zaradi programske opreme, s katero delujejo, ranljivi za hekerje in druge vrste kriminalcev), ter v številnih predpisih in zakonih.

Pri Daimler Truck AG so po več letih preizkusov prišli do zaključka, da so teoretične prednosti strnjene vožnje v konvoju (manjši zračni upor posledično nižja poraba goriva) v praktičnih pogojih težko dosegljive, še posebej v realnih pogojih gostega prometa, s katerim se srečujemo v Evropi.

 

Stopnje avtonomnosti

Samovozeča vozila so opremljena s senzorji, kamerami, zmogljivimi računalniki, natančnimi satelitskimi navigacijskimi sistemi in radarji kratkega dosega, kar jim omogoča, da prevzamejo vse ali pa del voznikovih nalog.

  • Vozila z delno avtomatiziranimi asistenčnimi sistemi, ki vozniku pomagajo pri vožnji, pomeni 1. in 2. stopnjo avtonomnosti. Sem sodijo avtomobili s sistemi Stop&Go, ki ob ustavitvi vozila samodejno izklopijo motor, sistemi, ki med vožnjo s pospeševanjem ali zaviranjem samodejno vzdržujejo razdaljo med vozili, ter sistemi za avtomatsko parkiranje ali zaviranje v sili.
  • Med vozila z vgrajeno 3. in 4. stopnjo avtonomnosti sodijo npr. avtopiloti med vožnjo po avtocesti.
  • Popolnoma avtonomna vozila pa so 5. stopnja avtonomnosti – vozila, zmožna povezovanja in komunikacije med seboj.

 

Kdaj bodo samovozeči tovornjaki vozili po naših cestah?

»Vse spremembe, ki jih lahko pričakujemo v naslednjih letih in desetletjih, se bodo nedvomno kazale v potrebi po spremembah poslovnih modelov v cestnem prometu in tudi v spremembah na operativni ravni. Predvsem z vidika voznika posamezni elementi avtonomije vožnje (oziroma trenutno šele asistence pri vožnji) v trenutni fazi razvoja in implementacije predstavljajo predvsem zmanjšanje obremenitve voznikov in povečanje prometne varnosti za vse udeležene,« napovedujeta Topolšek in Cvahte Ojsteršek razvoj v prihodnje, a hkrati poudarjata, da je do stopnje, ko bodo vozila res avtonomno vozila po evropskih cestah, še daleč. Prvi korak je regulativna ureditev avtonomne vožnje na ravni EU, drugo vprašanje pa so potrebni posegi v infrastrukturo, zagotavljanje sledenja in varnosti v prometu in podobno.

Slovenija bi kot tranzitna država morala vzpostaviti boljšo infrastrukturo, predvsem več polnilnic za vozila na zemeljski plin in elektriko.

Tega, kdaj lahko avtonomna tovorna vozila pričakujemo na naših cestah, ne napovesta: »Tovrstna ocena v tem trenutku ni možna. Tehnologija, ki bi to omogočala, je v veliki meri že razvita, treba pa je razrešiti še ogromno odprtih vprašanj glede potrebnih regulativnih okvirjev, pristojnosti glede urejanja, sledenja, konec koncev pa tudi glede varnosti in moralno etičnih vidikov.« Da v Evropi ne v bližnji ne v daljni prihodnosti ne vidi možnosti za popolnoma samovozeča tovorna vozila, pa pravi sogovornik iz manjšega družinskega transportnega podjetja: »Ni dolgih voženj, veliko je nakladanj in razkladanj … Po avtocesti že lahko vozi sam, kaj pa v mestu in industrijski coni? Kjer so dolge razdalje brez postankov in zbirnih prevozov, mogoče neka redna linija ali med letališči že, v samem gospodarstvu pa si tega ne morem predstavljati – saj je dostava zelo drobljena in je s praktičnega vidika nesmiselno.« Ob tem opomni na to, da nam v Sloveniji bolj manjka primerna infrastruktura kot pa avtonomna vozila. Poudarja tudi vlogo voznika, uporabnost vidi v praktičnih tehnoloških rešitvah, ki pomagajo vozniku, kar je pravzaprav 4. stopnja avtonomnosti.

 

Avtonomna vožnja s prisotnim voznikom

Pri Scanii, ki sodi med vodilna podjetja pri razvoju in testiranju samovozečih vozil, so ponosni na to, da svojim strankam predstavljajo različne tehnološko napredne storitve, kot so npr. sledenje vozil, pregled vitalnih delov in diagnostika vozila na daljavo, samodejno poročanje tahografa in mobilno izobraževanje voznikov.

V sklopu zagonskega podjetja TuSimple pa na Švedskem že teče testni projekt avtonomnih linij med hubi. »Ponosni smo, da je Scania februarja letos dobila dovoljenje za testiranje samovozečih tovornjakov tudi na avtocesti, ki povezuje Södertälje in Jönköping,« povedo. Test, ki ga je odobrila švedska agencija za transport, bo obsegal 4 od 5 stopenj. To pomeni, da bo zaradi varnosti in nadzora v vozilu prisoten voznik, vozilo pa bo v celoti delovalo avtonomno. »Inženir bo vožnjo in podatke o vožnji spremljal na daljavo, z voznikom pa bo preverjal določene podatke in tako zagotovil pravilno prenašanje informacij na daljavo. Do konca leta se bo testiranje nadaljevalo tudi v drugih evropskih mestih in na Kitajskem,« pojasnjujejo.

(Visited 63 times, 1 visits today)