Όλα αυτά τα γνωρίζουμε βέβαια, αλλά τώρα τα μέτρησαν. Το άσχημο είναι ότι έγινε τώρα, όχι γιατί κάτι πρέπει να αλλάξει, αλλά γιατί πρέπει να προωθηθεί το νέο σύστημα ηλεκτρονικών διοδίων (βλ. ζεστό χρήμα).
Το «κρυφό» κόστος των διοδίων
Ευχαριστώ.Το «κρυφό» κόστος των διοδίων
Μια αποκαλυπτική έρευνα του ΑΠΘ: πόσο επιβαρύνουν τα διόδια την κατανάλωση των αυτοκινήτων, τις εκπομπές ρύπων και το χρόνο του ταξιδιού;
Όσοι πραγματοποιούν σήμερα μακρινά ταξίδια στην Ελλάδα, απολαμβάνουν ένα σύγχρονο δίκτυο αυτοκινητοδρόμων. Εντούτοις ο μεγάλος αριθμός διοδίων κατά μήκος μιας διαδρομής, πέρα από το ότι ανακόπτει το ρυθμό του ταξιδιού, δημιουργεί και έναν εύλογο προβληματισμό ως προς τις επιπτώσεις στην κατανάλωση και στο περιβάλλον που προκαλούν αυτές οι αλλεπάλληλες διακοπές. Η έρευνα της Πολυτεχνικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, την οποία οι 4ΤΡΟΧΟΙ δημοσιεύουν αποκλειστικά, δίνει τις απαραίτητες απαντήσεις.
Το νέο εκτεταμένο δίκτυο αυτοκινητοδρόμων της χώρας υποστηρίζεται από σταθμούς διοδίων με χιλιάδες διελεύσεις οχημάτων ανά σταθμό καθημερινά, ειδικά κοντά στα μεγάλα αστικά κέντρα. Στην Ελλάδα λειτουργούν συνολικά 41 εγκάρσιοι σταθμοί διοδίων, ενώ μόνο στον άξονα Αθήνα-Θεσσαλονίκη συναντώνται 11 σταθμοί διοδίων. Το ερώτημα που προκύπτει, λοιπόν, είναι ποιο είναι το περιβαλλοντικό αποτύπωμα αλλά και η οικονομική επιβάρυνση από την παρεμβολή ενός σταθμού διοδίων καθώς τα οχήματα υποχρεώνονται να επιβραδύνουν μέχρι να σταματήσουν και να επιταχύνουν και πάλι.
Για την απάντηση στο παραπάνω ερώτημα πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις με τρία αντιπροσωπευτικά οχήματα, ένα πετρελαιοκίνητο, ένα βενζινοκίνητο και ένα ηλεκτροκίνητο, υπό πραγματικές συνθήκες οδήγησης στο σταθμό διοδίων των Μαλγάρων. Πραγματοποιήθηκε επίσης προσομοίωση της χρήσης ηλεκτρονικών διοδίων (τύπου e-pass) στο τμήμα της Εθνικής Οδού ΠΑΘΕ από το ύψος της Χαλάστρας μέχρι τον Άγιο Αθανάσιο. Για τον προσδιορισμό των εκπομπών ρύπων και της κατανάλωσης καυσίμου χρησιμοποιήθηκε κατάλληλος φορητός εξοπλισμός που τοποθετήθηκε στο εκάστοτε υπό μελέτη όχημα, ενώ οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν με διαφορετικά επίπεδα κυκλοφοριακής συμφόρησης αλλά και διαφορετικό τρόπο οδήγησης (ήπιο και δυναμικό).
Μεθοδολογία
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν με τρία επιβατικά οχήματα, με στόχο να αξιολογηθεί η επιβάρυνση για τα πιο διαδεδομένα καύσιμα (βενζίνη και πετρέλαιο), αλλά και για ηλεκτροκίνητα οχήματα που αναμένεται να εισχωρήσουν στην αγορά μέσα στα επόμενα χρόνια. Τα βασικά τεχνικά χαρακτηριστικά των οχημάτων που μετρήθηκαν παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα:
Οι μετρήσεις ρύπων των συμβατικών οχημάτων έγιναν με τη βοήθεια κατάλληλου φορητού εξοπλισμού (Portable Emissions Measurement System - PEMS), ο οποίος δειγματοληπτεί καυσαέριο από την εξάτμιση του οχήματος. Στην ανάλυση, η οποία έγινε σύμφωνα με τον τελευταίο κανονισμό για μετρήσεις RDE-Real Driving Emissions (2018/1832) της Ευρωπαϊκής Επιτροπής, συμπεριλήφθηκαν οι ρύποι όπως παρουσιάζονται παρακάτω:
Διοξείδιο του άνθρακα (CO2): Κατατάσσεται στα αέρια του θερμοκηπίου, τα οποία συμβάλλουν στην υπερθέρμανση του πλανήτη και στην κλιματική αλλαγή. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι εκπομπές CO2 ενός οχήματος είναι ανάλογες με την κατανάλωση καυσίμου, και στην πράξη, ακόμα και στις εργαστηριακές μετρήσεις, η κατανάλωση καυσίμου υπολογίζεται από τη μέτρηση CO2.
Μονοξείδιο του άνθρακα (CO): Ακόμα και σε μικρές συγκεντρώσεις εμποδίζει τη δυνατότητα πρόσληψης Ο2 στον άνθρωπο, προκαλώντας προβλήματα ανάπτυξης στα παιδιά, καρδιακές παθήσεις, ακόμα και άμεσο θάνατο εάν εμφανιστεί σε μεγαλύτερες συγκεντρώσεις.
Οξείδια του αζώτου (ΝΟ και NOx): Αυξημένα επίπεδα NOx προκαλούν προβλήματα στην ανθρώπινη υγεία (άσθμα, προβλήματα ανάπτυξης στα παιδιά και διάφορες πνευμονολογικές παθήσεις) και στα φυτά και δέντρα (περιορισμένη ανάπτυξη, μείωση παραγωγής).
Αριθμός σωματιδίων (Particle Number): Αυξημένες συγκεντρώσεις αιωρούμενων σωματιδίων μπορούν να προκαλέσουν σημαντικά προβλήματα τόσο στην ανθρώπινη υγεία (πνευμονολογικές και καρδιαγγειακές παθήσεις όπως άσθμα, δύσπνοια, λοιμώξεις του αναπνευστικού συστήματος, αρρυθμίες, καρδιακή προσβολή) όσο και στο περιβάλλον (αιθαλομίχλη, διάβρωση υλικών, διατάραξη βιοποικιλότητας).
Στην περίπτωση του αμιγώς ηλεκτρικού Nissan Leaf, χρησιμοποιήθηκε το διαγνωστικό σύστημα της Νissan Consult 3 Plus, το οποίο συνδέθηκε στη θύρα ΟΒD του αυτοκινήτου (On-board Diagnostics) καταγράφοντας τα απαραίτητα σήματα κατά τη διάρκεια των μετρήσεων. Οι εκπομπές CO2 στο όχημα αυτό εκτιμήθηκαν από την ενέργεια που κατανάλωσε και τη χρήση της μέσης έντασης άνθρακα της ηλεκτροπαραγωγής στη χώρα για το έτος 2018. Αντίστοιχα, για τη σωστή σύγκριση μεταξύ των οχημάτων, στα συμβατικά οχήματα προστέθηκαν οι εκπομπές που προκύπτουν για την παραγωγή και μεταφορά του αντίστοιχου καυσίμου.
Για την αποτίμηση της συνολικής επιβάρυνσης των σταθμών διοδίων παραχωρήθηκαν από την ΕΓΝΑΤΙΑ Α.Ε. δεδομένα ωριαίου φόρτου για το σταθμό διοδίων των Μαλγάρων για το 2018 για κάθε κατηγορία οχήματος και χρόνοι αναμονής για τις ώρες αιχμής και μη αιχμής. Ήδη, από τις 40 μετρήσεις που διεξήχθησαν οι μισές είχαν από 0 έως 4 οχήματα αναμονή και οι υπόλοιπες είχαν από 4 έως 30 οχήματα αναμονή. Ο μέσος χρόνος αναμονής ήταν 16 δευτερόλεπτα ανά όχημα, εκτός από την πρώτη λωρίδα, όπου συγκεντρώνονται κυρίως βαρέα οχήματα, και κάθε όχημα σημαίνει περίπου 22 δευτερόλεπτα αναμονή. Η ταξινόμηση του φόρτου ανά καύσιμο πραγματοποιήθηκε με δεδομένα για το συνολικό στόλο επιβατικών από την εταιρεία EMISIA SA για το έτος 2018 (κατανομή στόλου: βενζινοκίνητα οχήματα 88%, ντίζελ 6,5%, λοιπά 5,5%) και προσαρμογή στο πλαίσιο της παρούσας μελέτης.
Οι βασικές παράμετροι κατηγοριοποίησης των μετρήσεων είναι η ύπαρξη και το είδος των διοδίων.
Αυτό συνεπάγεται μετρήσεις:
1. Χωρίς διόδια - Σταθερή ταχύτητα 120 χλμ./ώρα.
2. Σε εγκάρσιο συμβατικό σταθμό διοδίων - Επιβράδυνση από 120 χλμ./ώρα, στάσεις και επανεκκινήσεις και επιτάχυνση έως 120 χλμ./ώρα. Ο αριθμός των στάσεων καθορίζεται από τον κυκλοφοριακό φόρτο.
3. Σε εγκάρσιο σταθμό ηλεκτρονικών διοδίων - Επιβράδυνση από 120 χλμ./ώρα έως περίπου 30 χλμ./ώρα και μία επιτάχυνση ξανά έως 120 χλμ./ώρα.
Ως δευτερεύουσες παράμετροι υπεισέρχονται ο κυκλοφοριακός φόρτος και ο τρόπος οδήγησης.
Συγκεκριμένα, ορίστηκαν 3 επίπεδα κυκλοφορίας ως εξής:
1. Χαμηλή κυκλοφορία (3 οχήματα αναμονής πριν από τη διέλευση από το σταθμό διοδίων) - αντιπροσωπεύει το 50% των ετήσιων ωρών λειτουργίας.
2. Υψηλή κυκλοφορία (10 οχήματα αναμονής πριν από τη διέλευση από το σταθμό διοδίων) - αντιπροσωπεύει το 40% των ετήσιων ωρών λειτουργίας.
3. Πολύ υψηλή κυκλοφορία (60 οχήματα αναμονής πριν από τη διέλευση από το σταθμό διοδίων) - στο συνολικό φόρτο αντιπροσωπεύει περίπου το 10% των ωρών μέσα στο έτος.
Και 2 τρόποι οδήγησης, ως εξής:
1. Ήπια οδήγηση: Χαρακτηρίζεται από ομαλή επιβράδυνση και επιτάχυνση πριν και μετά τη διέλευση από το σταθμό διοδίων. Στο συνολικό φόρτο θεωρήθηκε κυρίαρχο στις περιπτώσεις χαμηλής κίνησης.
2. Δυναμική οδήγηση: Χαρακτηρίζεται από απότομη επιβράδυνση και επιτάχυνση πριν και μετά τη διέλευση από το σταθμό διοδίων. Αυτό το είδος οδήγησης θεωρήθηκε κυρίαρχο στις περιπτώσεις υψηλής και πολύ υψηλής κίνησης.
Οι εκπομπές ρύπων που παρουσιάζονται παρακάτω αναφέρονται στο τμήμα του αυτοκινητοδρόμου στο οποίο παρεμβάλλονται τα διόδια. Στην περίπτωση των συμβατικών διοδίων, το μήκος αυτού του τμήματος είναι 2 χλμ., ενώ στα ηλεκτρονικά διόδια το μήκος είναι 1,5 χλμ. (εκεί το όχημα δε σταματά, και συνεπώς το μήκος επιτάχυνσης/επιβράδυνσης είναι μικρότερο).
Επίδραση σταθμού διοδίων στις εκπομπές ρύπων επιβατικών οχημάτων
Στα διαγράμματα που ακολουθούν παρουσιάζονται οι ετήσιες εκπομπές αέριων και σωματιδιακών ρύπων και η επιβάρυνση λόγω της παρεμβολής συμβατικών και ηλεκτρονικών διοδίων. Οι εκπομπές αυτές αναφέρονται σε έναν μόνο σταθμό διοδίων και αφορούν το συνολικό ετήσιο φόρτο των επιβατικών οχημάτων.
Σε ακτίνα 2 χλμ. η παρεμβολή των συμβατικών διοδίων επιφέρει διπλασιασμό των εκπομπών CO2 και ΝΟx και αύξηση 54% στις εκπομπές PN. Αντικατάσταση των συμβατικών με ηλεκτρονικά διόδια μειώνει την επιβάρυνση CO2 κατά 5,5 φορές (από 2,2 σε 0,4 χιλιάδες τόνους/έτος), την επιβάρυνση ΝΟx κατά 35% (από 1,4 σε 0,9 τόνους/έτος), ενώ η επιβάρυνση PN και στις δύο περιπτώσεις είναι στα ίδια επίπεδα. Η επίδραση των διοδίων στις εκπομπές CO είναι αμελητέα, ανεξάρτητα από τον τύπο διοδίων. Όπως παρουσιάζεται παρακάτω, τα αποτελέσματα αυτά δικαιολογούνται σε μεγάλο βαθμό από τις συνθήκες οδήγησης και κυκλοφορίας.
«Εκτός των παραπάνω, η παρεμβολή των διοδίων δημιουργεί επίσης χρονική καθυστέρηση, η οποία με χαμηλό κυκλοφοριακό φόρτο είναι περίπου 1,5 λεπτό για ένα σταθμό συμβατικών και 0,5 λεπτό για ένα σταθμό ηλεκτρονικών διοδίων. Επομένως, σε όλο τον άξονα Αθήνα-Θεσσαλονίκη (με 11 εγκάρσιους σταθμούς διοδίων) και θεωρώντας ότι επικρατεί χαμηλός κυκλοφοριακός φόρτος, ο επιπλέον χρόνος λόγω της παρεμβολής συμβατικών διοδίων είναι 16,5 λεπτά. Αν στα συμβατικά διόδια η κυκλοφορία είναι υψηλή ή πολύ υψηλή (συνήθως στους σταθμούς κοντά στα μεγάλα αστικά κέντρα), η καθυστέρηση μόνο από ένα σταθμό είναι 3,5-18 λεπτά».
Επίδραση σταθμού διοδίων στην κατανάλωση καυσίμου επιβατικών οχημάτων
Στα παρακάτω διαγράμματα παρουσιάζεται η οικονομική επιβάρυνση λόγω της αύξησης κατανάλωσης καυσίμου που προκαλείται από την παρεμβολή ενός σταθμού διοδίων. Το πρώτο διάγραμμα παρουσιάζει την επιβάρυνση ανά όχημα, ενώ το δεύτερο αναφέρεται στο ετήσιο κόστος όλου του στόλου επιβατικών οχημάτων. Και στις δύο περιπτώσεις το κόστος αναφέρεται μόνο σε έναν σταθμό διοδίων.
Την ίδια στιγμή που το κόστος διέλευσης των διοδίων είναι 1,20 ευρώ (διόδια Μαλγάρων, κατηγορία 2), ο οδηγός επωμίζεται ακόμα κατά μέσο όρο άλλα 0,16 ευρώ μόνο λόγω της επιπλέον κατανάλωσης καυσίμου. Η ετήσια επιβάρυνση στην κατανάλωση καυσίμου για το σύνολο των επιβατικών αυτοκινήτων που διέρχονται από ένα σταθμό διοδίων είναι της τάξεως του 1,5 εκατομμυρίου ευρώ.
Επίδραση ενός σταθμού διοδίων στην κατανάλωση καυσίμου φορτηγών και λεωφορείων
Εκτός των επιβατικών οχημάτων που παρουσιάστηκαν παραπάνω, στα διόδια σε ποσοστό 14,3% ετησίως περνούν φορτηγά, λεωφορεία και άλλα οχήματα με λιγότερους από 4 άξονες (κατηγορία 3) και οχήματα με περισσότερους από 4 άξονες (κατηγορία 4). Η οικονομική επιβάρυνση για τα οχήματα αυτά (εξαιτίας της αύξησης της κατανάλωσης καυσίμου) λόγω της παρεμβολής διοδίων εκτιμήθηκε με χρήση του λογισμικού υπολογισμού εκπομπών οχημάτων COPERT της ΕΜΙSIA SA. Η βασική μεταβλητή εισόδου ήταν η μέση ταχύτητα ανά κατηγορία μετρήσεων με προσαρμογή στο ανώτατο όριο ταχύτητας ως 85 χλμ./ώρα, και όχι 120 χλμ./ώρα. Στα διπλανά διαγράμματα παρουσιάζεται, όπως και στην περίπτωση των επιβατικών οχημάτων, η οικονομική επιβάρυνση λόγω της παρεμβολής ενός σταθμού συμβατικών ή ηλεκτρονικών διοδίων ανά όχημα και διέλευση (πρώτο διάγραμμα) και στο σύνολο του στόλου ανά έτος (δεύτερο διάγραμμα).
Οι κατηγορίες 3 και 4, ενώ έχουν ετήσιο φόρτο διοδίων περίπου 1,6 εκατ. οχήματα, δηλαδή περίπου 14% του συνολικού φόρτου όπως αναφέρθηκε παραπάνω, συνδράμουν κατά το ήμισυ και πλέον στη συνολική επιβάρυνση του κόστους καυσίμου. Αυτό εξηγείται καθώς οι κατηγορίες αυτές περιλαμβάνουν κυρίως λεωφορεία (ΚΤΕΛ κατά βάση) και μεγάλα φορτηγά (34 τόνων), τα οποία ως βαρέος τύπου οχήματα έχουν πολύ μεγαλύτερη κατανάλωση καυσίμου και εντονότερη εξάρτηση από τη μέση ταχύτητα, λόγω της μεγαλύτερης αδράνειας και μάζας αλλά και άλλων τεχνολογικών χαρακτηριστικών. Για τον ίδιο λόγο, με ηλεκτρονικά διόδια η επιβάρυνση ελαχιστοποιείται σημαντικά.
Σύνοψη
Το περιβαλλοντικό αποτύπωμα ενός εγκάρσιου σταθμού διοδίων αφορά κυρίως τις εκπομπές NOx και CO2 αλλά και τις εκπομπές σωματιδίων. Οι υψηλές εκπομπές CO2 οφείλονται κυρίως στην υψηλή κυκλοφορία, και για αυτόν το λόγο τα ηλεκτρονικά διόδια περιορίζουν σημαντικά την επιβάρυνση.
Η παρεμβολή του εγκάρσιου σταθμού συμβατικών διοδίων συνεπάγεται επιπλέον κόστος λόγω της αύξησης της κατανάλωσης καυσίμου κατά 0,16 ευρώ ανά επιβατικό όχημα. Το συνολικό ετήσιο κόστος για όλο το στόλο αγγίζει το 1,5 εκατομμύριο ευρώ. Αν κάνουμε αναγωγή σε όλο τον άξονα Αθήνα-Θεσσαλονίκη (~500 χλμ. με 11 σταθμoύς διοδίων), προκύπτει ένα ετήσιο κόστος της τάξεως των 17 εκατομμυρίων ευρώ λόγω της επιβάρυνσης καυσίμου, ενώ το ποσό αυτό διπλασιάζεται αν συνυπολογιστούν τα οχήματα κατηγορίας 3 και 4 (φορτηγά και λεωφορεία). Η αντίστοιχη επιβάρυνση στις εκπομπές CO2 των επιβατικών οχημάτων λόγω των σταθμών διοδίων στον άξονα Αθήνα-Θεσσαλονίκη είναι 24,2 χιλιάδες τόνοι ανά έτος. Τα ηλεκτρονικά διόδια βρέθηκε ότι μειώνουν σημαντικά τα παραπάνω μεγέθη, αφού αποφεύγεται η κυκλοφοριακή συμφόρηση.
Πέρα όμως από την οικονομική επιβάρυνση, ο οδηγός και οι συνεπιβάτες του χάνουν πολύτιμο χρόνο, φορτίζονται συναισθηματικά και την ίδια στιγμή ρυπαίνουν επιπλέον την ήδη βεβαρημένη ατμόσφαιρα, με άμεσες και έμμεσες συνέπειες στην ανθρώπινη υγεία. Η ετήσια περιβαλλοντική και οικονομική επιβάρυνση προβληματίζει για το μέγεθός της, συνυπολογίζοντας ότι η εκτίμησή της έγινε βάσει οχημάτων έως 5 ετών, ενώ στην Ελλάδα η μέση ηλικία είναι 15,4 έτη, δηλαδή οχήματα που κατά βάση έχουν σαφώς μεγαλύτερες εκπομπές και κατανάλωση καυσίμου.
Σε ορισμένες χώρες όπως την Ελβετία, την Αυστρία και τη γειτονική Βουλγαρία, στους αυτοκινητοδρόμους, αντί σταθμούς διοδίων, οι οδικοί φόροι πληρώνονται με βινιέτα, δηλαδή ένα αυτοκόλλητο που τοποθετείται στο παρμπρίζ του αυτοκινήτου (άλλοτε έντυπο σαν μεγάλη απόδειξη) που πρέπει να έχει ο οδηγός για τη νόμιμη χρήση του δρόμου. Πρόσφατα δημοσιεύματα αναφέρουν πως στην Ελλάδα θα εφαρμοστεί σύντομα ένα σύστημα διοδίων παρόμοιο με αυτό της Ιταλίας. Στην Ιταλία σε κάθε είσοδο στον αυτοκινητόδρομο υπάρχουν διόδια, όπου ο οδηγός παίρνει μία βινιέτα σε έντυπο ως απόδειξη, και σε κάθε έξοδο υπάρχουν πάλι διόδια, όπου το κάθε όχημα πληρώνει ανάλογα με τα χιλιόμετρα που έχει διανύσει.
Για αναλογικότερη χρέωση και αποφυγή της επιβάρυνσης στο περιβάλλον και στην κατανάλωση καυσίμου, έχει προταθεί στη χώρα μας η υλοποίηση ενός πλήρως κλειστού ηλεκτρονικού συστήματος ελεύθερης ροής, με χρήση δορυφόρου και συστήματος Αυτόματης Αναγνώρισης Πινακίδων Κυκλοφορίας (Automatic Number Plates Recognition - ANPR), που ταυτοποιεί το όχημα από τις πινακίδες κυκλοφορίας, και, βάσει της χιλιομετρικής απόστασης που αυτό έχει διανύσει, υπολογίζει αυτόματα το οφειλόμενο οδικό τέλος. Ωστόσο, τα συστήματα αυτά περιλαμβάνουν μεγάλες δυσκολίες και απαιτούν σημαντικό χρόνο προετοιμασίας και σύνθετες διεργασίες σε πολλά επίπεδα (νέο νομικό και λειτουργικό πλαίσιο, θέματα αστυνόμευσης, έλλειψη βάσης δεδομένων και κακή ποιότητα πινακίδων). Όπως φάνηκε και από την παρούσα μελέτη, η χρήση των ηλεκτρονικών διοδίων έναντι συμβατικών μειώνει σημαντικά την επιβάρυνση σε εκπομπές ρύπων και κατανάλωσης καυσίμου, κατά βάση διότι εκεί δεν απαιτείται στάση του οχήματος και αποφεύγεται η κυκλοφοριακή συμφόρηση, ενώ η χρέωση είναι αναλογική. Συνεπώς, η εξάπλωση και η αύξηση των χρηστών τους αποτελούν μια πρώτη και εφικτή αντιμετώπιση του προβλήματος.
Credits
Αλέξανδρος Παπαγεωργίου-Κούτουλας
Μηχανολόγος Μηχανικός, Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών ΑΠΘ
Αναστάσιος Κοντσές
Διδάκτωρ Μηχανολόγος Μηχανικός, Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών ΑΠΘ
Ζήσιμος Τουμασάτος
Υποψήφιος Διδάκτωρ Μηχανολόγος Μηχανικός,
Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών ΑΠΘ
Καθηγητής Λεωνίδας Ντζιαχρήστος
Διδάκτωρ Μηχανολόγος Μηχανικός, Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών ΑΠΘ
