«Управління сталим розвитком території» Лекція 13. Стандарти І проекти управління навколишнім середовищем
| Вид материала | Лекція |
- Курс лекцій «Управління сталим розвитком території» Лекція Проблеми сталого розвитку, 2747.3kb.
- О. А. Курносова Автомобильно-дорожный институт гвуз «Доннту», 204.69kb.
- Ключові слова: екологічний аспект, оцінка екологічних аспектів, система управління, 223.6kb.
- 1. Управління та менеджмент,принципи та завдання менеджменту, 1231.67kb.
- Конспект лекцій з дисципліни „ Управління інноваційним розвитком" для студентів факультету, 2082.69kb.
- Методика та технологія реформування організаційного та функціонального змісту управління, 1154.04kb.
- Положення про корпоративне управління публічного акціонерного товариства, 293.31kb.
- Лекція Психологічні основи управлінських функцій менеджера, 656.03kb.
- Конспект лекцій з курсу «управління якістю», 1392.08kb.
- Процеси прийняття рішення І управління зміст процесу управління, 283.85kb.
3. Автомобільна промисловість як приклад|зразок| для інших галузей
Сама великомасштабна промисловість в світі - автотранспортна - вже минула|проходила| свою частку|частину| шляху|дороги| до Чинника|фактору| Чотири або навіть до істотніших|суттєвих| досягнень в продуктивності ресурсів. Вона вже зачинає|починає| застосовувати замкнуті цикли для матеріалів, багато разів використовуючи довгоживучі матеріали при виготовленні нових автомобілів; різко знижується дія на атмосферу, клімат і інші ключові|джерельні| елементи природного капіталу завдяки повному|цілковитому| переосмисленню того, як змусити|примусити| автомобіль рухатися|сунути|. Ця перебудова структури настільки|так| добре організованого сектора економіки отримує|одержує| імпульс не від податкових обмежень або надання субсидій, а від нових можливостей|спроможностей| передової технології, запитів клієнтів, конкуренції і підприємництва.
Уявите діалог, що відбувається|походить| в кінці|наприкінці| XIX століття|сторіччя|. Група впливових і далекоглядних бізнесменів оголошує, що бажає створити в Сполучених|з'єднаних| Штатах гігантську нову галузь промисловості, яка забезпечить робочі місця|місце-милі| для мільйонів людей, продаватиме новий виріб кожні дві секунди і створить небувалий рівень рухливості для тих, хто|КТО| використовує ці вироби. Проте|однак| ця новина|нововведення| принесе з|із| собою і інші наслідки, так що через сто років ми отримаємо наступні|слідуючі| результати (що таке автомобільна промисловість сьогодні?):
буде покрито асфальтом простір|простір-час|, рівний майдану|площі| всіх орних земель|грунтів| штатів Огайо, Індіана і Пенсільванія|Пенсильванія| і обслуговування цього простору|простір-час| коштуватиме більше 200 млн. дол. в день;
перетвориться суспільство|товариство| і життя американців, обмежиться рухливість більшості громадян, які не хочуть або не здатні|здібні| придбати|набути| новий виріб і управляти їм;
будуть понівечено 250 млн. чоловік і загине більше американців, чим у всіх війнах в історії країни;
щодня спалюватиметься 8 млн. баррелів нафти (1700 л на людину в рік);
Сполучені|з'єднані| Штати будуть все більш і більш залежними від постачань зарубіжній нафті вартістю 60 млрд. дол. в рік;
все велика частка цієї нафти поставлятиметься з|із| регіонів, в значній мірі|значною мірою| ворожих по відношенню до США, в озброєнні яких помітну роль зіграють американські платежі за нафту, що зажадає від Сполучених|з'єднаних| Штатів великих військових|воєнних| витрат і постійної готовності до війни;
гинутиме мільйон диких тварин за тиждень, від оленів і лосів до птиць|птахів|, жаб і опосумів, і десятки тисяч домашніх|хатніх| тварин;
у всіх міських районах з'явиться|появлятиметься| шум, який заважатиме|мішатиме| сну, концентрації уваги і розумовій роботі, а шкідливі викиди зроблять повітря в деяких містах настільки непридатним для дихання, що діти і літні люди не зможуть вийти на вулицю в деякі дні;
значно збільшиться число захворювань астмою, емфіземою, сердечними|серцевими| хворобами і бронхіальними інфекціями;
галузь викидатиме четвертую частка|частина| парникових газів США, створюючи загрозу|погрозу| глобальній сталості клімату і сільському господарству;
і, нарешті|урешті|, щороку|кожен рік| проводитиметься|вироблятиме| більше 3 млрд. кг що не регенеруються металобрухту|металолому| і інших відходів.
Тепер уявите, що цей проект успішно реалізований.
І ось|от| ми маємо автомобільну промисловість - настільки потужний|могутній| сектор виробництва, що в 1998 р. п'ять з|із| семи найбільших в США індустріальних фірм|фірма-виготовлювачів| проводили|виробляли| автомобілі або паливо|пальне| для них. Якщо ця промисловість зможе істотно|суттєвий| перебудуватися, за нею послідують і інші галузі. І це неминуче. Даний розділ описує, як домінуючий в світі автомобільний бізнес перебудовується, щоб|аби| стати значно менш шкідливим для біосфери.
Ці перетворення спираються, поки що частково, на найостанніших з довгої низки автомобільних новин. У 1991 р. в Інституті Рокки Маунтін створена конструкція, яка увібрала в себе багато з тих, що знаходяться у стадії становлення автомобільні технології і отримала назву гіперавтомобіля2. Щоб добитися максимального успіху в конкурентній боротьбі і завоювати визнання, проект був відкритий для публіки (і не патентувався) в надії, що це викличе найбільше зрушення в світовій індустріальній структурі (після появи мікропроцесорів). Ця революція зачалася і продовжується мирно, в основі її лежать прості факти і єретичні ідеї.
Автомобільна промисловість того, що завершився XX століття - можливе найяскравіше вираження Залізного століття. Автомобіль є складною конструкцією з приблизно 15 тис. часток, що зберігають надійність в широкому діапазоні умов і відповідають значно підвищеним стандартам безпеки і чистоти, а кілограм його ваги стоїть тепер менше, ніж закуска в "Макдональдсе". Проте промисловість, яка випускає автомобілі, "вичерпала себе", і основна концепція конструкції потребує перегляду. Продавці автомобілів борються за будь-яку щонайменшу нішу на ринку, близькому до насичення; їх тепер купують через інтернет подібно до канцелярських товарів, і більшість торгівельних агентів продають нові автомобілі із збитком для себе. До середини 90-х років промисловість стала, по суті, вмираючою з погляду впровадження новин. Як відзначив Джеймс Вомак, "ви розумієте, що промисловість знаходиться в застої, якщо найбільша новина минулого десятиліття полягає в збільшенні кількості вішалок для капелюхів"3. По суті, всі досягнення в ефективності, чистоті і безпеці автомобіля були незначними і були лише реакцією на обмеження, придумані соціальними активістами. В процесі конструювання автомобілі стали важчими, складніше і, як правило, дорожче. Все це - безпомилкові ознаки того, що автопромисловість дозріла для перебудови. У 90-х роках революційні досягнення в електроніці, програмному забезпеченні, матеріалах, технологіях, обчислювальній техніці і в інших областях зробили можливим спроектувати автомобіль, який легко здолає всі обмеження звичайних автомобілів.
Сучасний автомобіль, після|потім| ста років удосконалень, вражаюче|дивовижно| неефективний. З|із| енергії палива|пального|, яке він споживає, щонайменше 80% втрачаються|розгублюють|, в основному на нагрівання двигуна і вихлоп, так що тільки|лише| 20% фактично використовуються для обертання коліс. З|із| результуючої сили 95% витрачаються на переміщення самого автомобіля і лише 5% - на переміщення водія, пропорційно його масі. 5% від 20%, тобто 1% - невтішний підсумок для американських автомобілів, які спалюють за рік кількість бензину, рівну їх власній вазі.
Звичайний|звичний| автомобіль важкий|тяжкий|, він зроблений головним чином із|із| сталі, має багато виступів, кромок і швів, які роблять|чинять| потік повітря, оточуючий автомобіль, турбулентним. Велика вага передається на шини, що веде до непродуктивних витрат|затрат| енергії на тертя і нагрівання. На автомобілі встановлений|установлений| двигун внутрішнього згорання|згоряти|, механічно сполучений|з'єднаний| з|із| колесами. Те, що повне|цілковите| перепроектувало автомобіля з|із| введенням|вступом| трьох корінних змін в його конструкцію могло б зберегти принаймні від 70 до 80% палива|пального|, яке витрачається в даний час|нині|, зробивши в той же час автомобіль надійнішим, спортивним і зручним. Ці три зміни такі:
- Створити надлегкий транспортний засіб, з|із| масою в 2-3 рази меншою, ніж біля|в| сталевих автомобілів.
- Понизити|знизити| до межі лобовий опір, тоді автомобіль зможе "ковзати" в повітрі і котитися по дорозі у декілька разів легко.
- Після|потім| виконання 1 і 2 умов скоротити в 2—3 рази потужність, необхідну для переміщення транспортного засобу, встановивши на нім "гібридно-електричну" рухову установку.
У гібридно-електричному приводі колеса обертаються в значній мірі|значною мірою| або повністю|цілком| одним або декількома електродвигунами; але|та| електрика не запасається у важких|тяжких| батареях, що перезаряджаються під час стоянки (як біля|в| повністю|цілком| акумуляторних електричних транспортних засобів), а проводиться|виробляє| на борту з|із| палива|пального| в міру необхідності. Це може бути досягнуто багатьма способами: електричний генератор можна приводити|наводити| в рух ефективним бензиновим двигуном, дизелем, двигуном Стірлінга (зовнішнього згорання|згоряти|) або газовою турбіною. Інший шлях|дорога| генерування електроенергії - батарея паливних елементів, тобто твердотілих|твердотільних| пристроїв|устроїв| без Рухомих часток|частин| і без згорання|згоряти|. Такі елементи безшумно, ефективно і надійно перетворять водень і повітря в електрику і гарячу воду, без всяких|усяких| шкідливих викидів [607].
Електричний двигун володіє багатьма перевагами. Він може перетворювати 90% проведеної електрики в тягу. Електричний двигун не споживає енергію, коли транспортний засіб рухається на неодруженому ходу або накатом. Електродвигуни легкі, прості (вони містять тільки одну рухому частку), безпечні, недорогі при масовому виробництві і здатні навіть при низьких швидкостях забезпечити високий момент, що крутить, - двигун розміром з кулак дає декілька кінських сил в безперервному режимі або приблизно десять кінських сил протягом короткого часу. Нарешті, двигун, який використовує електрику, щоб прискорити рух автомобіля, може також працювати як генератор, проводячи електроенергію при уповільненні. Енергія, повернена при такому регенеративному гальмуванні, може багато разів використовуватися, а не витрачатися даремно, як це має місце при механічному гальмуванні4.
Надлегкі автомобілі з|із| гібридним двигуном можуть бути довговічними і потенційно коштуватимуть менше, ніж традиційні автомобілі. Поєднання кращих сьогоднішніх технологій дозволяє створити сімейний|родинний| легковий автомобіль з кузовом| типа|типу| "седан|", спортивний або пікап, який з'єднає в собі комфорт "Лексуса", міцність "Мерседеса", безпеку "Вольво", прийомистість БМВ, ціну "Тауруса", четырех-восьми-кратную| економію палива|пального| (тобто до 3-1,2 л на 100 км.), пробіг від 1000 до 1300 км. між дозаправками паливом|пальним| і нульові викиди. На реалізацію такої конструкції може потрібно від одного до двох десятиліть, але|та| всі необхідні технології існують вже сьогодні [62, 73, 74, 119, 124, 200, 347, 353, 374, 397-4-00, 607].
Гіперавтомобіль може також десятиразово зменшити каждый| з|із| чотирьох ключових|джерельних| параметрів виробництва. Це - час, який потрібний для перетворення ескізного проекту на новий серійний автомобіль, інвестиції у виробництво (которые| є|з'являються| головним|чільним| бар'єром для нових фірм|фірма-виготовлювачів| або моделей, що виходять на ринок, і головним|чільним| чинником|фактором| фінансової риски автомобілебудівників), місце|місце-милю| і час, необхідні для збірки|збирання|, і число деталей кузова або всього автомобіля. Узяті разом, вони дали б першим виробникам значний економічний виграш в промисловості, що оперує трильйонами доларів.
Щоб|аби| успішно вивести гіперавтомобіль на ринок, не потрібні нові податки на бензин або урядові стандарти. Зайвими|надмірними| стануть побоювання багатьох учасників екологічного руху і надії нефтедобытчиков| на різке і довготривале зростання|зріст| цін на нафту. (Таке підвищення цін маловірогідне|малоймовірне| по двох причинах. По-перше, існує жорстка конкуренція з|із| іншими способами виробництва або збереження|зберігання| енергії. По-друге, подібно до цін на будь-який товар, ціни на нафту мінялися абсолютно|цілком| випадковим чином принаймні 118 років [347], а ніяка|жодна| важлива|поважна| соціальна мета|ціль| не повинна залежати від випадкової величини). Нарешті|урешті|, гіперавтомобілі не будуть маленькими, тихохідними або ненадійними; навпаки, як бездоганне і дійсно чудове виріб, вони знайдуть своїх покупців з тієї ж самої причини, по якій люди купують|купляють| компакт-диски замість вінілових грамплатівок.
По цих причинах протягом 1993-1998 рр. приватний сектор інвестував приблизно 5 млрд дол. на розробки концепції гіперавтомобіля. Це привело до швидкого успіху5. У квітні 1997 р. компанія "Даймлер-Бенц" оголосила про спільний проект з канадською фірмою "Баллард" вартістю 350 млн дол., націленому на створення двигуна на водневих паливних елементах. "Даймлер" заклав щорічне виробництво 100 000 таких транспортних засобів до 2005 р., що складе сьому частку спільного поточного виробництва. Шістьма місяцями пізніше президент фірми "Тойота" заявив, що готовий побитися об заставу, що гібридно-електричні автомобілі захоплять одну третину світового ринку автомобілів до 2005 р.
У грудні 1997 р., на десять|десятеро| років раніше, ніж чекало більшість аналітиків, "Тойота" представила|уявляла| гібридно-електричний легковий автомобіль "Прайс" з|із| кузовом типа|типу| "седан|". Він лідерував|лідирував| на інноваційній автомобільній виставці в Токіо, вигравши Два призи "Автомобіль Року". Представивши|уявляти| "Прайс" на японський ринок за ціною більше 16 000 дол., фірма|фірма-виготовлювач| продала автомобілі, выпущенные| за два місяці, в перший же день. Тим часом "Форд" Додав|добавляв| більше 420 млн. дол. до операції|угоди| "Даймлера-балларда" по топливным| елементах. В наступному|такому| місяці компанія ''Дженерал| Моторс" відповіла на цей виклик, виставивши на автомобільній виставці детройта три експериментальних чотиримісних гібридних моделі (газотурбінну, дизельну і на паливних елементах) на базі свого акумуляторного електромобіля EV-1|. Дженерал Моторс" обіцяла підготувати виробництво гібридної версії в 2001 р. і версії на паливних елементах до 2004 р.
Automotive| News| (Автомобільні новини) повідомили, що готовий до продажу "Форд Р2000" - полегшений на 40% алюмінієвий легковий автомобіль з|із| кузовом типа|типу| "седан|", гібридні версії якого з|із| витратою палива|пального| 3,4-3,8 л на 100 км. було випробувано раніше, - з'явиться|появлятиметься| у продажу в 2000 р. "Крайслер" показав легені, дешеві автомобілі на основі литих композитів, одна з гібридних моделей характеризується витратою палива|пального| 3,4 л на 100 км.
У лютому 1998 р. президент компанії "Фольксваген" Фердинанд Піч (чий дідусь Фердинанд Порше винайшов гібридно-електричний двигун в 1900 р.) заявив, що його компанія готова зачати|починати| повномасштабне виробництво автомобіля з|із| витратою 3 л на 100 км., а пізніше перейти на моделі з|із| витратою 2 і потім|і тоді| 1 л на 100 км.
Дійсно, весною 1998 р. принаймні п'ять автомобілебудівників планували|планерували| виробництво автомобілів з|із| витратою 3 л на 100 км.
В середині 1998 р. "Тойота", продовжуючи розширювати виробництво моделі "Прайс", щоб|аби| задовольнити попит і підготуватися до випуску моделі в 2000 р. на ринки США і Европи, обнародувала план представити|уявляти| на ринок до 2002 р. автомобілі на паливних елементах. У жовтні 1998 р. "Дженерал Моторс" підтвердила, що комбінація паливних елементів і електроприводу має "більший потенціал, чим будь-яка інша відома рухова установка". У листопаді 1998 м. "Хонда" оголосила, що гібрид з|із| витратою 3,4 л на 100 км. з'явиться|появлятиметься| на ринку США осінню 1999 р., тобто на рік раніше, ніж "Прайс".
Ці новинки - попередники технологічної, ринкової і культурної революції [62], яка приведе до перегляду|передивлятися| поглядів не лише|не тільки| на те, на чому і скільки ми рухаємося|сунемо|, але і на функціонування світової економіки. Гіперавтомобілі можуть у результаті ознаменувати собою кінець сьогоднішніх автомобільної, нафтової, сталеливарної, алюмінієвої, електроенергетичної і вугільної галузей промисловості і народження нових, економічніше ефективних галузей.
Кінець кінцем|зрештою| гіперавтомобіль втілить|утілюватиме| в собі чотири різні елементи природного капіталізму. Його конструкція включає багато форм підвищеної продуктивності ресурсів. Матеріали, з|із| яких він виготовлений, використовувалися б в замкнутих циклах, з|із| обмеженою або нульовою токсичністю|токсичний| і високою довговічністю. Гіперавтомобілі, мабуть|очевидно|, частіше не продаватимуться, а здаватимуться в оренду, можливо навіть як частка|частина| різносторонньо розвиненої "служби руху". Пряме і непряме перетворення енергоспоживання і виробництва матеріалів, обговорюване нижче, робить|чинить| гіперавтомобіль потужним|могутнім| засобом|коштом| обернути назад ерозію природного капіталу, і, зокрема, зупинити глобальне потеплення, особливо якщо об'єднати нове автомобілебудування з|із| розумною політикою в області транспорту і землекористування, що забезпечить людям рухливість без необхідності володіти автомобілями. Так що ж таке гіперавтомобіль?
На шляху до ефективності
Щоб|аби| усунути втрату 99% енергій автомобіля на шляху|дорозі| від заповненого бензобака до перевезення водія, потрібно розгледіти|розглядати| два фундаментальні недоліки|нестачі| конструкції: транспортний засіб приблизний в 20 разів важче, ніж водій, а двигун приблизно в 10 разів потужніше|могутній|, ніж потрібний для звичайного|звичного| руху. Обидва ці недоліку|нестачі| - результат первинного|початкового| вибору Генрі Форда, який поставив своєю за мету масовий випуск доступного автомобіля, і для здійснення цієї мети|цілі| машини зачали|починали| робити|чинити| в основному із|із| сталі. Для швидкого розгону такого важкого|тяжкого| автомобіля потрібний потужний|могутній| двигун. Але|та| автомобіль насправді потребує тільки|лише| шостої частки|частини| наявної потужності при русі по шосе. Ще менша потужність потрібна в місті. Результат мало чим відрізняється від участі спортсмена вагою в 140 кг в марафонському забігу: розбіжність|розходження| між великою вихідною потужністю двигуна і помірними середніми навантаженнями зменшує коефіцієнт корисної дії удвічі|вдвічі|. Сталь - відмінний матеріал, якщо вага не має значення або вигідний, але|та| в автомобілі це не так. Ефективний автомобіль, як і хороший|добрий| літак, не може бути зроблений із|із| сталі. І якщо автомобіль по своїй конструкції більше схожий на літак, чим на танк, то завдяки законам фізики зачинають|починають| відбуватися|походити| дивні|дивовижні| речі.
У детройті довго займалися підвищенням коефіцієнта корисної дії трансмісії, тобто прагнули збільшити частку енергії палива, яка перетвориться двигуном в момент, що крутить, і потім передається до коліс. Але є краще рішення. Концепція гіперавтомобіля личить до проблеми з іншого боку, перш за все зменшуючи потужність, яку необхідно підвести до коліс. Щоб підвести до коліс звичайного автомобіля енергію, рівноцінну згоранню 1 л бензину, потрібно насправді спалити 5-7 л палива, тому підвищення ефективності використання енергії, що підводиться до коліс, знижує втрати і, отже, забезпечує значну економію палива.
Потужність, необхідну для руху автомобіля, можна систематично зменшувати трьома способами. У місті, при русі по звичайних дорогах, приблизно одна третина потужності використовується на розгін автомобіля, а потім втрачається на розігрівання гальм, коли автомобіль зупиняється. Інша третина потужності витрачається на нагрівання приблизно 6-7 т повітря, яке автомобіль повинен розштовхувати при своєму русі, - це так званий "аеродинамічний опір". Остання третина потужності нагріває шини і дорогу в результаті подолання опору коченню. Отже, ключ до проектування ефективного автомобіля - скорочення всіх цих втрат.Кузов, відлитий з вуглецевих композитів, може зменшити масу в 2-3 рази. Це пропорційно знижує втрати на гальмування і опір коченню, а також розмір рухової установки, потрібної для досягнення заданого прискорення. Прості обтічні деталі, зокрема плавна форма задньої частки автомобіля і декілька зменшена лобова поверхня, можуть скоротити повітряний опір приблизно на 40-60% без обмеження стилістичної різноманітності. Зменшення маси транспортного засобу разом із застосуванням шин подвоєної ефективності, які вже з'явилися на ринку, може скоротити опір коченню приблизно на 66-80%6. Разом ці зміни допоможуть в 2-3 рази скоротити потужність, необхідну для переміщення автомобіля і пасажирів і, отже, у декілька разів зменшити витрату палива для забезпечення цієї потужності.
В середині 80-х років багато автомобілебудівників продемонстрували концептуальні моделі автомобілів, виконані уручну|вручну| для випробування нових ідей. Вони вміщають від чотирьох до п'яти пасажирів і важать всього 450 кг, тобто в 3 рази менше, ніж середній новий автомобіль в США сьогодні. З|із| традиційним двигуном вони в 2—4 рази ефективніше за сьогоднішній середній новий автомобіль і виготовляються з|із| легких металів, наприклад алюмінію і магнію. Ті ж самі результати тепер отримати ще простіше, замінивши штампований металевий корпус на корпус, відлитий з|із| композитів, армованих вуглецем, кевларом|, склом і іншими надміцними волокнами. Такі вдосконалені композитні автомобілі спочатку важили приблизно 700 кг для шестимісної моделі, порівнянної за об'ємом з|із| півторатонним "Таурусом" Форда. Надалі їх масу можливо удасться понизити|знизити| до 600 кг або навіть меншої величини. Типовий четырех-пятиместный| легковий автомобіль з|із| кузовом типа|типу| "седан|" може важити ще менше.
Особлива увага, що приділяється|наділяє| створенню|створінню| надлегкого автомобиля|, приносить свої плоди, тому що|бо| економія ваги окупається. При полегшенні важкого|тяжкого| автомобіля на 1 кг його маса фактично зменшується на 1,5 кг, оскільки|тому що| потрібні більш легені рама і підвіска, щоб|аби| підтримувати цю масу, менший двигун, щоб|аби| переміщати автомобіль, менш потужні|могутні| гальма, щоб|аби| зупинити його, і менша кількість палива|пального| для живлення|харчування| двигуна. Економія 1 кг в надлегкому автомобілі знижує його масу ще більше, тому що|бо| компоненти транспортного засобу не просто зменшуються в розмірах, а можуть навіть стати непотрібними. Наприклад, рульовий|керманич| привід з|із| підсилювачем і потужні|могутні| гальма не потрібні для управління такою легенею транспортним засобом. Гібридний електропривод стає маленьким і достатньо|досить| дешевим, що особливо привабливо в такому легкому автомобілі, а це у свою чергу|в свою чергу| дозволяє відмовитися від зчеплення, трансмісії, карданного валу, універсальних шарнірів, осей, диференціала, стартера, генератора змінного струму|току| і так далі Специфічні характеристики надлегкого корпусу і скління|склити| можуть також поєднуватися|сполучатися| з|із| новаторськими методами зменшення шуму і забезпечувати комфорт, освітлення і інші додаткові зручності при зменшенні енергії і маси у декілька разів.