Обобщенный коэффициент энергоэффективности перевозок

Если перейти от массы материалов к вложенной в них энер­гии и оценить энергетический эквивалент величины то можно определить безразмерный коэффициент эффективности, близкий по смыслу к КПД. Легче всего сделать это для пробега АТС за его ЖЦ.

Рассмотрим условный пример. Грузовой автомобиль (типа КамАЗ-5320), перевозя в среднем 8 т груза со скоростью доставки 40 км/ч и совершая за год пробег 50 тыс. км, выполняет объем ус­луг = 850 000 • 40²= 6,4-10⁸тран = 0,64-77,16- 50ГДж-км. За 7 лет при гарантированном пробеге 350 тыс. км он выполня­ет объем услуг = 350 ГДж- км = 1 МДж- 350 000 км, т.е. «абсолютно чистые» энергозатраты, связанные с услугой по переме­щению названного груза на расстояние 1 км со скоростью 40 км/ч, равны = 1 МДж (и они не зависят от вида ТС, а характе­ризуют необходимый уровень рассеиваемой на отрезке 1 км энергии движения массы 8 т в среде обитания при скорости до­ставки 40 км/ч).

Рассматриваем под грузом носитель — АТС, движущееся по АД: это конструкция с вложенной при ее изготовлении энерги­ей дорога с частью вложенной в нее энергии (приве­денной к конкретному АТС); топливо, энергия которого используется для продвижения АТС по АД в вязкой воздушной среде и связывающем транспортном потоке; расходуемые эксп­луатационные материалы с вложенной в них энергией энер­гозатраты на ТО и ремонт с учетом энергии, вложенной в запас­ные части при их изготовлении и установке на АТС про­чие сопутствующие энергозатраты Сумма энергозатрат

(5.1)

Энергозатраты на изготовление АТС = 523 ГДж (см. табл. 5.2).

Вложенная в 1 м²дороги энергия с учетом одного ремонта за 7 лет равна (см. подразд. 5.2) 535 + 290 = 825 МДж/м². При ширине полосы 4 м в ее 1 пог. м длины вложена энергия 825 • 4 = 3,3 ГДж/м. При условной интенсивности движения по полосе 2000 автомобилей/сут через сечение полосы за 7 лет пройдет 2000 • 365 • 7 = = АТС. Тогда на 1 автомобиль, проходящий 1 пог. м по полосе, можно отнести энергию дороги 3,3/5 110 000 = = 0,646 кДж/(м • автомобиль). Наш автомобиль, пройдя 350 тыс. км, утилизирует = 0,646 • 350 000 000 = 226 ГДж энергии, вложен­ной в АД.

Допустим, что расход топлива автомобиля 35 л/100 км, тогда суммарный расход за 7 лет Q_т= 35 • 3500 = 122 500 л. Количество хи­мической энергии, заключенной в топливе: 122 500-35,3 ~ 4324 ГДж. Кроме того, при изготовлении топлива промышленностью в него вложено энергии (см. подразд. 5.1) 3,5 • 0,83 • 3,6 • 122 500 1281 ГДж. Таким образом, суммарное количество первичной энергии, ути­лизированное через топливо, = 4324 + 1281 = 5605 ГДж.

Что касается эксплуатационных материалов, то расход мас­ла составляет 2 % расхода топлива, т.е. 122 500 • 0,02 = 2450 л. На изготовление такого количества масла затрачено энергии 50 • 0,85 • 3,6 • 2450 375 ГДж. Расход антифриза 200 л, что соот­ветствует вложенной энергии 4 • 1,07 • 3,6 • 200 5 ГДж. Расход свинца 70 кг, что соответствует вложенной энергии 23 • 3,6 • 70 6 ГДж. Всего = 375 + 5 + 6 = 386 ГДж.

Далее, определим энергозатраты на ТО и ремонт. Энерге­тические эквиваленты затрат материалов на ремонтно-восста-новительные работы для автомобиля КамАЗ-5320 (без запчас­тей, см. табл. 5.11) имеют следующие значения:

г/1000 км кг/350 тыс. км кВт-ч/кг ГДж/350 тыс. км

Сталь, чугун 3651,3 1278 15 69

Алюминий 2,6 0,9 58 0,2

Медь 18,0 6,3 26 0,6

Резина 9,1 3,2 41 0,5

Лаки 279,7 97,9 7 2,5

Химикаты 311,6 109 7 2,7

Топливо 391,7 137,1 3,5 1,7

Суммарные энергозатраты этого вида составляют 77,2 ГДж на 350 тыс. км.

Энергетические эквиваленты материалов в виде запчастей (см. табл. 5.12) при выполнении ремонта АТС КамАЗ-5320 та­ковы:

г/1000 км кг/350 тыс. км кВт -ч/кг ГДж/350 тыс. км

Сталь, чугун 1027,4 359,6 23 29,8

Алюминий 12,0 4,2 64 1.0

Медь 62,0 21,7 34 2,7

Резина (без шин) 22,0 7,7 45 1,2

В данном случае итоговое значение энергозатрат составляет 34,7 ГДж/350 тыс. км.

Прямые энергозатраты на выполнение ТО и ремонта АТС КамАЗ-5320 (см. подразд. 5.3.1) равны ПО кВт-ч/1000 км = = 38 570 кВт • ч/350 тыс. км = 139 ГДж/350 тыс. км.

Суммарные энергозатраты на ТО и ремонт автомобиля

Сумма всех энергозатрат, вложенных в обеспечение выпол­нения грузовым АТС транспортной услуги = 350 ГДж • км, в соответствии с уравнением (5.1) составляет = 523 + 226 + + 5605 + 386 + 251 = 6991 7000 ГДж (неучтенными и сравнитель­но малыми затратами можно пренебречь). В расчете на 1 км получаем = 7000 ГДж/350 000 = 20 МДж.

Таким образом, для продвижения в среде обитания груза с помощью грузового АТС (с неизбежной диссипацией энергии в эту среду, на 1 км движения, равной 1 МДж), требуется вложить в автотранспортный комплекс 20 МДж энергии. Значение = 1/20 = 5 % является обобщенным КПД процесса транспортирования, осуществляемого данным типом АТС.

Обратившись к табл. 4.6 и выбрав для грузового АТС сред­нее значение КПД = 25 %, можем заключить, что непосред­ственная утилизация энергии силовой установкой (двигатель — трансмиссия—движитель) грузового автомобиля при транспор­тировании груза составляет лишь 1/5 часть общего энергопо­требления АТК по обеспечению перевозки.

Глава 6