Experimental and theoretical investigation of European road transport emissions evolution with the use of conventional fuels and biofuels:
Creators: name: Κουσουλίδου, Μαρίνα Κλ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2011
Subjects: Βιοκαύσιμα
Οδικές μεταφορές
Εκπομπές αέριων ρύπων
Προσομοίωση οχημάτων
Biofuels
Road transport
Emissions
Vehicle simulation

description: Η ανάπτυξη του τομέα οδικών μεταφορών είναι από τους τομείς με την γρηγορότερη ανάπτυξη παγκοσμίως και παίζει πολύ σημαντικό ρόλο στις σύγχρονες κοινωνίες. Παρόλα αυτά, η κύρια ανησυχία σχετικά με τις οδικές μεταφορές είναι ότι αποτελούν ένα από τους σημαντικότερους παράγοντες μόλυνσης του περιβάλλοντος. Ο στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι να παρέχει δεδομένα και μεθόδους για τη βελτίωση των υφιστάμενων μοντέλων τα οποία χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό των εκπομπών αέριων ρύπων από τις οδικές μεταφορές. Για αυτό το σκοπό, η παρούσα διδακτορική διατριβή:α) Περιλαμβάνει μία εκτενή ανάλυση των δυνατοτήτων των υφιστάμενων μοντέλων υπολογισμού και πρόβλεψης εκπομπών αέριων ρύπων από τις οδικές μεταφορές και αναγνώριση της σημαντικότητας των μελλοντικών εκπομπών ρύπων από πετρελαιοκίνητα οχήματα καθώς η διείσδυσή τους στην Ευρωπαϊκή αγορά γίνεται με ολοένα και ταχύτερους ρυθμούς, β) Παρέχει συντελεστές εκπομπών αέριων ρύπων από τη χρήση βιοκαυσίμων σε μίγματα με συμβατικό ντίζελ σε διάφορες αναλογίες και εξετάζει εις βάθος την επίπτωση της χρήσης των βιοκαυσίμων στο περιβάλλον και την ανθρώπινη υγεία μέσω εκτενών πειραμάτων, και τέλος, γ) Αναπτύσσει μεθόδους για τη βελτίωση των υφιστάμενων μεθόδων υπολογισμού εκπομπών ρύπων από τις οδικές μεταφορές με τη δημιουργία δύο διαφορετικών υπολογιστικών προγραμμάτων καθώς επίσης παρέχει λεπτομερείς πληροφορίες για την πραγματική επίδραση που έχει η λειτουργία σύγχρονων οχημάτων στις εκπομπές ρύπων. Οι στόχοι αυτοί πραγματοποιήθηκαν με τη χρήση πειραματικών και υπολογιστικών μεθόδων. Τα υπολογιστικά προγράμματα που αναπτύχθηκαν στα πλαίσια της παρούσας διατριβής χρησιμοποιούνται ως εργαλεία υπολογισμού εκπομπών από το Institute of Energy στο Joint Research Centre (IE/JRC-Italy) της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Τα αποτελέσματα από τη μελέτη αυτή δείχνουν ότι σε γενικές γραμμές είναι ασφαλής η χρήση των βιοκαυσίμων σε ποσοστό μέχρι 10%-που είναι και ο στόχος της Ευρωπαϊκής Ένωσης για το 2020-και δεν προβλέπεται καμία σημαντική επίπτωση στις εκπομπές ρύπων. Ιδιαίτερη προσοχή βέβαια πρέπει να δοθεί στην αξιολόγηση της επίπτωσης της χρήσης βιοκαυσίμων σε μη νομοθετημένους ρύπους (λ.χ. καρβονυλικές ενώσεις). Επιπλέον, είναι σαφής η ανάγκη για περαιτέρω διερεύνηση των εκπομπών ρύπων υπό πραγματικές συνθήκες οδήγησης χρησιμοποιώντας κατάλληλο εξοπλισμό, ειδικά σε πετρελαιοκίνητα οχήματα καθώς τα αποτελέσματα εκπομπών από πειράματα που διεξήχθησαν σαν σύγχρονα οχήματα έδειξαν ότι εκπομπές υπό ρεαλιστικές συνθήκες οδήγησης είναι αρκετά υψηλότερες από τα όρια της ισχύουσας νομοθεσίας. Επιπλέον, ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στα οχήματα Euro 5 και Euro 6 τεχνολογίας.
description: The development of the road transport sector is a key factor in modern economies and it is among the fastest growing economic sectors globally since the industrial revolution. However, one of the main concerns related to the road transport sector is the fact that it constitutes one of the main sources of air pollution. The target of this PhD thesis is to provide methods and data to improve our road transport generated emission calculations. In addition this thesis aims to provide a more detailed understanding on the qualitative characteristics and the potential of various factors related to environmental pollution from road transport activity. To this aim, this study: a) Summarizes our current understanding and modelling capabilities with emphasis on specific tools in assessing current and future road transport emissions and identifies the key role of diesel vehicle emissions, b) Provides detailed emission information on biodiesel effect on exhaust emissions due to the increasing share of biodiesel in total road transport energy consumption and c) Develops methods to improve the emission factors used to predict road transport emissions. These objectives are met by employing both experimental and numerical methods. In general, it is safe to conclude that the use of biodiesel up to 10%-which is the goal for 2020-does not seem to raise issues regarding its conformity with the emission standards or its impact on urban air quality. In addition, the findings of this study stress the need for further evaluation of the actual traffic-related emissions with emphasis on the comparison between actual and certified vehicle greenhouse gas emissions and on the impact of a possible deviation on the adopted targets. In addition, a series of experimental campaigns is required using portable emission measurement systems (PEMS) in order to provide data from a larger number of vehicles of different technologies and characteristics, using both conventional fuels and biofuels. Special attention must be given to diesel vehicles of lower engine capacity and to Euro 5 and later to Euro 6 compliant vehicles. Regarding biodiesel effects, a further investigation on the impact of biodiesel on carbonyl emissions using vehicles of more recent technologies is necessary.