Veicolo a zero emissioni

Un veicolo a emissioni zero, o ZEV, è un veicolo che non emette gas di scarico dalla sorgente di alimentazione di bordo. Gli inquinanti nocivi per la salute e l’ambiente includono particolato (fuliggine), idrocarburi, monossido di carbonio, ozono, piombo e vari ossidi di azoto. Sebbene non siano stati considerati inquinanti di emissione dalle definizioni della California Air Resources Board (CARB) o dell’Agenzia di protezione ambientale degli Stati Uniti (EPA), l’uso comune più recente del termine include anche composti organici volatili, diverse sostanze tossiche nell’aria (in particolare 1,3-Butadiene ) e inquinanti globali come il biossido di carbonio e altri gas a effetto serra.

Esempi di veicoli a emissioni zero includono veicoli a propulsione muscolare come biciclette;biciclette elettriche; corridori di gravità; veicoli elettrici a batteria, che possono spostare le emissioni nel luogo in cui viene generata l’elettricità (se l’elettricità proviene da centrali elettriche a carbone o gas naturale – diversamente da centrali idroelettriche, eoliche, solari o nucleari); e veicoli a celle a combustibile alimentati a idrogeno. Le emissioni del processo di produzione non sono quindi incluse in questa definizione e si è affermato che le emissioni prodotte durante la fabbricazione sono attualmente di un ordine di grandezza paragonabile a quello delle emissioni che si creano durante la vita operativa del veicolo. . Tuttavia, questi veicoli sono nelle prime fasi del loro sviluppo; le emissioni di produzione possono diminuire con lo sviluppo della tecnologia, l’industria, il passaggio verso la produzione di massa e il sempre crescente uso di energia rinnovabile attraverso le catene di approvvigionamento.

Struttura del veicolo
La classificazione viene effettuata in modi diversi a seconda del tipo di sistema di azionamento, dell’energia utilizzata, del tipo di stoccaggio o delle sostanze emesse.

ZEV con sistema di azionamento elettrico
Automobile elettrica come veicolo elettrico a batteria con batteria di trazione (Esempio: GM EV1)
Veicoli a celle a combustibile con accumulatore di pressione (Mercedes-Benz F-Cell), stoccaggio di idrogeno liquido (idrogeno immagazzinato criogenicamente) o metanolo liquido combustibile (Es .: Honda FCX -Concept) [Nota. 1]
Veicoli con accumulatore del volano (es .: gyrobus)

ZEV con sistema di trasmissione meccanica
Veicoli con motore a combustione a idrogeno, (es .: BMW Hydrogen) [Nota. 2]
Veicoli con turbina a gas idrogeno [Nota. 2]
Veicoli con motore di espansione a gas (automobile pneumatica)
veicoli a propulsione umana [Nota. 3]

Osservazioni:

1. L’acqua non è considerata un gas di scarico dannoso quando si tratta di emissioni a livello del suolo.
2. Poiché queste unità sono basate sulla respirazione dell’aria, tra le altre cose, vengono espulsi ossidi di azoto. I veicoli non sono quindi privi di emissioni in senso stretto, ma sono classificati come ZEV secondo la legislazione della California.
3. Emissione di anidride carbonica, che viene ignorata in base alle linee guida ZEV. Inoltre, questi veicoli non sono veicoli a motore perché non hanno una macchina da guida tecnica.

Tecnologia e industria

Emissioni da pozzo a ruota
Il termine zero emissioni o ZEV, come originariamente coniato dal California Air Resources Board (CARB), si riferisce solo alle emissioni dei veicoli a motore dalla fonte di energia di bordo. Pertanto, la definizione di CARB tiene conto solo degli inquinanti emessi nel punto di funzionamento del veicolo e i benefici dell’aria pulita sono solitamente locali perché, in base alla fonte di energia elettrica utilizzata per ricaricare le batterie, le emissioni di inquinanti atmosferici vengono spostate nella posizione del impianti di generazione elettrica. In una prospettiva più ampia, l’energia elettrica utilizzata per ricaricare le batterie deve essere generata da fonti rinnovabili o pulite come l’energia eolica, solare, idroelettrica o nucleare per gli ZEV per avere quasi nessuna o nessuna emissione well-to-wheel. In altre parole, se gli ZEV vengono ricaricati dall’elettricità generata da impianti a combustibili fossili, non possono essere considerati a zero emissioni.

Tuttavia, la diffusione di veicoli elettrici può aiutare lo sviluppo di sistemi per caricare le batterie EV da un’eccessiva energia elettrica che non può essere altrimenti utilizzata. Ad esempio, la domanda di elettricità è la più bassa di notte e l’elettricità generata in eccesso in questo momento può essere utilizzata per ricaricare le batterie dei veicoli elettrici. Vale la pena ricordare che fonti rinnovabili come turbine eoliche o centrali nucleari sono meno controllabili in termini di quantità di elettricità generata rispetto alle centrali elettriche a combustibili fossili; la maggior parte delle fonti di energia rinnovabile sono conosciute come fonti energetiche intermittenti. Pertanto, lo sviluppo di queste risorse porterà a un eccesso di energia che può essere meglio utilizzato dallo sviluppo di veicoli elettrici. Inoltre, la maggior parte degli EV beneficiano di freni rigenerativi e altri sistemi di ottimizzazione che aumentano l’efficienza energetica di questi veicoli.

I veicoli a celle a combustibile (FCV), possono aiutare ancora di più in termini di sviluppo di fonti energetiche sostenibili perché queste auto usano l’idrogeno come combustibile. L’idrogeno compresso può essere utilizzato come elemento di accumulo di energia, mentre l’elettricità deve essere immagazzinata nelle batterie. L’idrogeno può essere prodotto dall’elettricità tramite elettrolisi e questa elettricità può provenire da fonti verdi. L’idrogeno può essere prodotto in situ, egexcess nel parco eolico quando l’elettricità generata non è necessaria, oppure può essere collegato alla rete per utilizzare l’elettricità in eccesso dalla rete e produrre elettricità, ad esempio presso le stazioni di pompaggio di Hydrogen. Di conseguenza, lo sviluppo di FCV può essere un grande passo avanti verso lo sviluppo sostenibile e la riduzione delle emissioni di gas serra in prospettiva a lungo termine.

Altri paesi hanno una diversa definizione di ZEV, vale a dire la più recente inclusione dei gas serra, dal momento che molte norme europee ora regolano le emissioni di anidride carbonica di CO2. Il ruolo di CARB nella regolamentazione dei gas serra è iniziato nel 2004 sulla base del Pavley Act del 2002 (AB 1493), ma è stato bloccato dalle cause legali e dall’EPA nel 2007, rifiutando la rinuncia necessaria. Ulteriori responsabilità sono state concesse a CARB dal California’s Global Warming Solutions Act del 2006 (AB 32), che include il mandato di stabilire standard per i combustibili a basse emissioni di carbonio.

A seguito di un’indagine sulla pubblicità ingannevole riguardante le affermazioni “a emissioni zero”, la Advertising Standards Authority (ASA) nel Regno Unito ha decretato nel marzo 2010 di vietare una pubblicità da Renault UK in merito ai suoi “veicoli a emissioni zero” perché la pubblicità è stata violata CAP (Broadcast) Regole del codice TV 5.1.1, 5.1.2 (Pubblicità ingannevole) e 5.2.1 (Pubblicità ingannevole – Evidenza) e 5.2.6 (Pubblicità ingannevole-Rivendicazioni ambientali).

I gas serra e altre emissioni inquinanti sono generati dai processi di fabbricazione dei veicoli. Le emissioni prodotte dalla fabbrica sono molti più importanti delle emissioni dei tubi di scappamento, anche nei veicoli con motore a benzina. La maggior parte delle segnalazioni sull’impatto di ZEV sul clima non tiene conto di queste emissioni di produzione., Sebbene nel corso della vita dell’automobile le emissioni dalla produzione siano relativamente piccole.

Considerando l’attuale mix energetico degli Stati Uniti, uno ZEV produrrebbe una riduzione del 30% delle emissioni di anidride carbonica. Dati gli attuali mix energetici in altri paesi, è stato previsto che tali emissioni diminuirebbero del 40% nel Regno Unito e del 19% in Cina.

Tipi di veicoli a emissioni zero
Oltre ai veicoli a propulsione umana e ad alimentazione umana, i veicoli elettrici a batteria (che includono auto, aerei e imbarcazioni) non emettono alcuno degli inquinanti sopra citati, né gas di CO2 durante l’uso. Questa è una qualità particolarmente importante nelle aree densamente popolate, dove la salute dei residenti può essere seriamente compromessa. Tuttavia, la produzione dei carburanti che alimentano gli ZEV, come la produzione di idrogeno dai combustibili fossili, può produrre più emissioni per miglio rispetto alle emissioni prodotte da un veicolo convenzionale a combustibili fossili. Una valutazione del ciclo di vita well-to-wheel è necessaria per comprendere le implicazioni sulle emissioni associate al funzionamento di un ZEV.

Altre tecnologie per veicoli a emissioni zero includono ibridi plug-in (ad es. ICE / batteria elettrica) in modalità elettrica, alcuni ibridi plug-in sia in modalità ricarica che elettrica (ad es. Batteria a combustibile / batteria elettrica, motore ad aria compressa / batteria elettrica), liquido veicoli ad azoto, veicoli a idrogeno (che utilizzano celle a combustibile o motori a combustione interna convertiti) e veicoli ad aria compressa ricaricati tipicamente da compressori elettrici lenti (domestici) o veloci (stazione stradale), veicoli a accumulo di energia a volano, auto a energia solare e tribridi.

I Segway Personal Transporters sono macchine a due ruote, auto-bilanciate, alimentate a batteria che sono undici volte più efficienti dal punto di vista energetico rispetto alla media americana.Funzionante con due batterie agli ioni di litio, il Segway PT produce emissioni zero durante il funzionamento e utilizza una quantità trascurabile di elettricità durante la ricarica tramite una presa a muro standard.

Infine, soprattutto per le barche (anche se esistono veicoli terrestri azionati dal vento (con turbine eoliche e kite) e altre moto d’acqua, vele regolari e speciali (come vele, vele a vela, vele turbo, skysail esistono che possono spingerlo senza emissioni. , per le navi più grandi (come petroliere, navi portacontainer, …), viene utilizzata anche l’energia nucleare (sebbene non comunemente).

biciclette
A metà del XIX secolo, la proprietà della bicicletta divenne comune durante il boom delle biciclette, precedendo la proprietà delle auto di massa. Negli anni ’60, il Flying Pigeon divenne il singolo veicolo meccanizzato più popolare del pianeta. In Cina ci sono circa 210 milioni di bici elettriche.

Incentivi
Sovvenzioni per il trasporto pubblico
Il trasporto pubblico giapponese è guidato verso zero emissioni a causa della crescente preoccupazione ambientale. Honda ha lanciato un bus concettuale che dispone di macchine per esercizi sul retro del veicolo per generare energia cinetica utilizzata per la propulsione.

A causa del carattere di stop-start del minimo nel trasporto pubblico, la frenata rigenerativa potrebbe essere una possibilità per i sistemi di trasporto pubblico del futuro.

Sovvenzioni per lo sviluppo di auto elettriche
Nel tentativo di ridurre le emissioni di carbonio e l’inquinamento acustico nelle città sudafricane, il Dipartimento di Scienze sudafricano La tecnologia (DST), così come altri investimenti privati, hanno messo a disposizione 5 milioni di dollari USA attraverso il Fondo per l’innovazione per lo sviluppo del Joule. The Joule è una macchina a cinque posti, prevista per il 2014.

Programma a basse emissioni
Il California Air Resources Board (CARB) ha introdotto il programma Zero Emission nel 1990 sulla base del California Clean Air Act del 1987. È qui una parte del programma a basse emissioni, a cui fa riferimento l’abbreviazione LEV (inglese Low-Emission Vehicle o tedesco a bassa emissione di veicoli) e il rispettivo numero di versione a una cifra come indice. Questo esiste ora nella sua terza versione come LEV 3 ed è valido. Questo programma quadro ha già stabilito che entro il 2018 la proporzione di veicoli di nuova immatricolazione che soddisfano i requisiti ZEV deve essere pari al 18% del numero totale di veicoli di nuova immatricolazione. Nel 1997, i Big Seven – le sette case automobilistiche che vendono il maggior numero di veicoli in California – prima svilupparono e produssero un veicolo a emissioni zero. Tuttavia, il regolamento originariamente rigoroso è stato chiaramente rivisto a favore dei produttori di automobili. Nel frattempo, non sono state adottate, queste disposizioni sono valide solo in California, ma sono nel tempo di un certo numero di Stati americani e sono utilizzate nelle applicazioni.

L’intero corpus legislativo si applica esclusivamente a determinate emissioni inquinanti dei veicoli che vengono rilasciati nell’ambiente durante il funzionamento (serbatoio-ruota): monossido di carbonio, idrocarburi incombusti NMOG e ossidi di azoto NO x. Le emissioni di CO 2, che hanno acquisito un nuovo valore nel corso della discussione sul clima, nonché una considerazione del rifornimento energetico da serbatoio a serbatoio o dell’intera catena energetica dalla generazione di energia alla conversione in energia cinetica (ben -wheel), non vengono presi in considerazione., Anche ignorato è un equilibrio di sostanze inquinanti olistico o Life Cycle Assessment.

Tuttavia, per le prestazioni ambientali di un veicolo, non sono rilevanti solo le emissioni relative al veicolo in funzione, ma anche l’onere di

Produzione del veicolo
Produzione e preparazione del combustibile o della corrente elettrica
Manutenzione del veicolo
Smaltimento del veicolo
Emissioni legate alla logistica per produzione, distribuzione, manutenzione e smaltimento

A differenza degli standard europei sulle emissioni, che impongono a tutti i costruttori automobilistici di rispettare un limite serrato per una data specifica per tutti i nuovi modelli, negli Stati Uniti e in California vengono introdotti nuovi standard con limiti più rigorosi della cosiddetta fase-in e fase-out introdotta la vecchia standard. Si tratta di un’implementazione pluriennale che richiede che il nuovo standard venga aumentato di un aumento percentuale annuale di tutti i nuovi modelli, mentre il vecchio standard può essere raggiunto da una percentuale annuale di tutti i nuovi modelli. Ciò si applica individualmente per ciascun produttore, in quanto la base di detta percentuale si applica all’intero nuovo veicolo immesso sul mercato nel parco veicoli del costruttore.

Questo è stato anche il caso della transizione da LEV 1 a LEV 2. LEV 1 esisteva già dall’anno modello (un nuovo modello è già sul mercato nel periodo agosto-ottobre dell’anno precedente) nel 1994 con il corrispondente validità di fase. Nel periodo 2004-2007 è stato sostituito con un phase-in o phase-out corrispondente di LEV 2 con incrementi del 25%.

Il passaggio da LEV 2 al nuovo regolamento LEV 3 avviene di nuovo come phase-in o phase-out, ma questa volta con incrementi del 20%. È già iniziato nel 2016 e si concluderà nel 2020. Tuttavia, allo stesso tempo, si applica una riduzione continua del valore medio della flotta per la somma di NMOG e NO x nel periodo prolungato dal 2015 al 2025, in cui il valore finale di 30 mg per miglio è in definitiva specificato.

Entrambe le transizioni sono mostrate nelle seguenti tabelle suddivise per anno.

anno modello 2004 2005 2006 2007
LEV 1 75% 50% 25% 0%
LEV 2 25% 50% 75% 100%

Phase-In / Phase-Out LEV 2 / LEV 3

anno modello 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025
LEV 2 100% 80% 60% 40% 20% 0% – rimane 0% –
LEV 3 0% 20% 40% 60% 80% 100% – rimane al 100% –
– riduzione lineare della media della flotta per somma NMOG + NO x –

limiti
I valori limite elencati nelle due tabelle seguenti si riferiscono a un chilometraggio di 50.000 miglia.Per il chilometraggio di 100.000 miglia, che è anche comunemente indicato come “Vita utile”, i valori limite da dimostrare sono ciascuno leggermente più elevati.

Limiti del programma California Low Emission (LEV 1 )

classe di emissione CO g / miglio NMOG g / miglio NO x g / miglio
TLEV – Veicolo a bassa emissione transitoria 3.4 0,125 0.4
LEV – Veicolo a basse emissioni 3.4 0,075 0.2
ULEV – veicolo a basse emissioni 1.7 0.04 0.2
ZEV – Zero Emission Vehicle 0 0 0

Limiti del programma California Low Emission (LEV 2 )

classe di emissione CO g / miglio NMOG g / miglio NO x g / miglio
TLEV – Veicolo a bassa emissione transitoria 3.4 0,125 0.4
LEV – Veicolo a basse emissioni 3.4 0,075 0.2
ULEV – veicolo a basse emissioni 1.7 0.04 0.2
ZEV – Zero Emission Vehicle 0 0 0

classe di emissioneCO g / miglioNMOG g / miglioNO <sub> x </ sub> g / mileLEV – Veicolo a basse emissioni3.40,0750.05ULEV – Veicolo a emissione ultra-ridotta1.70.040.05SULEV – Veicolo di emissioni Super Ultra Low10.010.02ZEV – Zero Emission Vehicle000

CO = monossido di carbonio – NMOG = gas organico non metano (idrocarburi eccetto il metano) – NO <sub> x </ sub> = ossido nitrico

Validità
I seguenti stati degli Stati Uniti hanno già adottato i regolamenti LEV della California:

Arizona, MY 2011
Connecticut, MY 2008
Maine, MY 2009
Maryland, IL MIO 2011
Massachusetts, IL MIO 2004
New Jersey, MY 2008
New Mexico, MY 2011
New York, MY 2004
Oregon, MY 2009
Pennsylvania, IL MIO 2008
Rhode Island, MY 2008
Vermont, MY 2004
Washington, MY 2009

I seguenti stati degli Stati Uniti sono ancora in discussione sulla necessità di adottare le disposizioni:

Colorado
Florida
Montana
Carolina del Nord
Utah
Wisconsin

Ulteriore sviluppo dei requisiti ZEV dall’introduzione
Dopo l’annuncio dell’introduzione del mandato ZEV, dopo lunghe discussioni con i rappresentanti dell’industria automobilistica, per l’anno modello del 2003, per la prima volta è stata definita una percentuale del 10% di tutti i veicoli di nuova immatricolazione che soddisfano i requisiti ZEV.Tuttavia, l’intenzione originale di riconoscere solo quei veicoli come veicoli a emissioni zero che in realtà non emettevano nulla è stata abbandonata dopo i severi interventi dell’industria automobilistica. Per tali veicoli, secondo la versione originale, potrebbero essere utilizzati solo veicoli a celle a combustibile e veicoli elettrici a batteria. Mentre i veicoli alimentati a idrogeno erano ancora in fase di sviluppo nel 2003, i veicoli elettrici a batteria erano stati sviluppati presto da tutti i principali produttori. Tuttavia, la loro produzione non era economica, motivo per cui i produttori hanno spinto per allentare le leggi CARB e dopo la loro implementazione hanno quasi completamente interrotto lo sviluppo della ZEV e persino parzialmente demolito i veicoli ZEV esistenti e funzionanti. Questo documentario parla del documentario Chi ha ucciso l’auto elettrica? dall’anno 2003.

Esempi di sviluppi dei veicoli ZEV da questa fase:

GM EV1
Toyota RAV4 elettrico
Honda EV Plus
Ford Ecostar
Ford Ranger EV
BMW E1
Daimler A-Class elettrico
Golf CitySTROMer
Hotzenblitz

Per questo motivo, dal 2003 (lancio dei veicoli ZEV) anche veicoli parzialmente riconosciuti che avevano azionamenti piccoli o molto puliti, o – come i veicoli ibridi introdotti di recente – potevano coprire una piccola distanza puramente elettrica. Ciò ha comportato una “diluizione” della quota originale del 10% di veicoli ZEV, motivo per cui il nome di LEV (letteralmente “veicolo a basse emissioni”) è stato sempre più stabilito dai produttori. Attualmente è previsto un graduale aumento della quota ZEV dal 4,5% nel 2018 al 22% dal 2025.

Quali sono le case automobilistiche interessate
Lo sviluppo di azionamenti elettrici alimentati a batteria, o quelli che derivano la loro energia richiesta da una cella a combustibile e hanno un serbatoio di idrogeno, non è qualcosa che tutte le case automobilistiche che vendono automobili in California vendono affatto. L’Air Resources Board, in quanto autorità responsabile, ne era sempre consapevole. Per tali aziende più piccole, quindi, è stata creata una soluzione scaglionata simile a questa:

La preoccupazione dei produttori di automobili

Indipendenza dell’azienda Quantità venduta all’anno in California Colpito dal mandato ZEV commento
Nonindipendente fino a 4.500 noninteressato
indipendentemente fino a 10.000 noninteressato
4.501 a 60.000 influenzato ma i requisiti ZEV possono essere soddisfatti solo con veicoli PZEV (stato bronzo)
più di 60.000 completamente colpito i produttori interessati sono: Daimler, VW, General Motors, Ford, Toyota, Honda, Hyundai (i “big seven”)

Per questi produttori, un esempio di calcolo potrebbe essere simile a questo:
esempio di calcolo

Veicoli venduti di un produttore 100000
Da questo obbligo per il produttore di offrire il 10% di veicoli che soddisfano i criteri ZEV: 10.000
Il numero potrebbe quindi essere composto in questo modo:
Crediti dei veicoli ZEV 2000
Crediti dei veicoli AT-PZEV 2000
Crediti dei veicoli PZEV 6000