אוטונומאניה

יצרני כלי רכב מובילים בוחנים את הפוטנציאל של כלי רכב אוטונומיים (CAV).

אמנם יחלוף כעשור לפני שהם ימלאו את הכבישים, אבל מומחים כבר חוקרים את ההשלכות על האנרגיה והפליטות

 

בתערוכה המוטורית של פאריז 2018, חשפו יצרני רכב מובילים קונספט של מכונית רובוטית עם רמת  אוטונומיה 4 הנקראת EZ-Ultimo, שבה המכונית תוכל לבצע נהיגה אוטונומית מלאה בתנאים מסוימים, ללא צורך בנהג זמין למצבי חירום. המכונית דומה יותר לקרון מזנון נוסע עם מושב ושולחן מפוארים. גם ‘מרצדס בנז’, ‘אאודי’, ‘פורד’, ‘טסלה’ ו’ב.מ.וו’ מציעות אופציות חשמליות מתחרות ואוטונומיות בפוטנציה.

למרות הדיווח האחרון של חדשות בי.בי.סי. שתוך עשרים שנה, אנשים כבר לא יחזיקו מכונית פרטית בבעלותם, לא כדאי עדיין להשליך את מפתחות המכונית. למנוע בערה פנימית יש עדיין הרבה קילומטראז’ לעבור עם השיפורים בנצילות האנרגיה והפליטות. יותר מכך, מאפייני האוטומציה מתגברים בכל אחד מענפי המכוניות, מקונבנציונאליות ועד לאופציות חשמליות ומימניות.

הרעיון האחרון הוא שמכוניות אוטונומיות יתאגדו לתוך רשת בסגנון אובר, המציעה תחבורה זולה כך שלא נצטרך להוציא כסף על רכב פרטי. אולם ד”ר זיה וואדוד ממרכז מחקר אנרגיה משולבת ((CIER והמכון למחקרי אנרגיה (ITS) באוניברסיטת לידס, להוט להפריך את המיתוס שרעיון הבעלות הפרטית על הרכב עומד להיעלם מהעולם. לטענתו, מנקודת מבט אנרגטית, לאוטונומיה יש היבטים שליליים וחיוביים כאחד.

“מצד אחד, יש יתרונות אנרגטיים מסוימים לאוטומציה של מכוניות ומנגד, יש השלכות אנרגטיות ופחמניות עצומות. מההיבט האנרגטי והפחמני, סך האנרגיה ופליטות הפחמן מסקטור התחבורה הם הדאגה העיקרית”. ניתן לבטא זאת באמצעות המשוואה:

צריכת אנרגיה = נצילות אנרגטית של נסיעה x ביקוש לנסיעה

בעוד ששיפור ביעילות האנרגטית עשוי לסייע בהפחתת השימוש באנרגיה בסקטור התחבורה, הביקוש לנסיעה עלול לצמוח במידה ניכרת. נוסף לכך, אוטומציה של כלי הרכב יכולה להביא לשינוי רדיקאלי בדרך שבה אנשים נוסעים, וייתכן שתביא לגידול של חמישים אחוז או יותר בצריכת האנרגיה.

תרחישים של חוסר ודאות

דו”ח חדש שיצא לאור במאי 2018 במנהל מידע האנרגיה של ארה”ב, שכותרתו “כלי רכב אוטונומיים: אי וודאויות והשלכות אנרגטיות”, הדגיש שההשפעה של מכוניות אוטונומיות על צריכת אנרגיה בתחבורה היא מאוד לא וודאית. בדו”ח מצוטט מאמר של טום סטפנס ועמיתיו ממעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת (נובמבר 2016) שלפיו, צריכת האנרגיה של מכוניות אוטונומיות יכולה לרדת ב-60 אחוז או לעלות ב-200 אחוז, תלוי בתרחישים השונים.

חוקרים פיתחו תרשים המזהה השפעות ראשוניות ושניוניות של כלי רכב עם אוטומציה מלאה וההשפעה הפוטנציאלית שלהם על השימוש באנרגיה ופליטות פחמן. לשיטתם, מספר גורמים יכולים להביא להפחתה בצריכת האנרגיה:

  • ניתן לייעל את זרם הנסיעה באמצעות מכוניות עם אוטומציה מלאה, המחוברות לתשתית הכבישים, לצורך שליטה על התנועה והמהירות.
  • בכבישים מהירים, משאיות ממוכנות יכולות להתנייע בקבוצות ובאופן צמוד ובטוח, לעיתים תוך נהיגה במהירות גבוהה כדי לצמצם את הכוח האווירודינמי ואת צריכת הדלק.
  • מצב של נהיגה אקולוגית יכול לשפר את צריכת האנרגיה.
  • ניתן לשפר משמעותית את הבטיחות, כי מעל תשעים אחוז ממקרי המוות בכבישים נובעים מטעויות אנוש.
  • חומרים קלים יותר עבור מכוניות אוטונומיות יכולים לשפר את נצילות הדלק.

עם זאת, ד”ר וואדוד טוען שלמנגנונים מסוימים המשפיעים על נצילות הדלק או ההתייעלות האנרגטית יכולה להיות השפעה חיובית או שלילית:

  • ביטחון מוגבר בגלל אוטומציה מלאה עלול להביא להתרופפות במגבלות המהירות, מה שיוביל למהירויות גבוהות יותר שיגבירו את צריכת האנרגיה.
  • בסביבה של שיתוף מכוניות, אשר חלק מהגורמים מתארים כמעבר מבעלות פרטית לפתרונות ניידות שנצרכים כשירות (MaaS), גודל המכוניות יכול להיות מותאם לתפוסה הנדרשת. השימוש באנרגיה לכל נסיעה עלול לעלות במקרים שבהם התפוסה ברכב לא מלאה. ב’שירות קריאת רכבים’ Ride-Hailing, שבו נהג פרטי לוקח את הנוסע אל היעד, תגדל צריכת האנרגיה ונסיעה בצוותא Ride-Sharing, שבה המשתמש חולק את הרכב עם משתמשים אחרים, עשוי להפחית את הצריכה.
  • ביצועי המנוע עלולים לרדת במכוניות עם נהיגה אוטונומית, עם צריכת אנרגיה מופחתת.

 

ביקוש נסועה

וואדוד וחוקרים עמיתים מדווחים שביקוש נסועה וצריכת האנרגיה ופליטות פחמן המתלווים אליו עשויים לגדול מחמישה אחוז (עבור אוטומציה ברמה בינונית) ל-60 אחוז עבור מכוניות אוטונומיות ברמה 4 מתוך 5. יכולה להיות גם עלייה בביקוש מצד קבוצות משתמשים חדשות, כמו קשישים ונכים, כמו גם אנשים צעירים יותר שכיום לא מאפשרים להם לנהוג, מה שיגרום לגידול של 2-10 אחוז בצריכת האנרגיה ופליטות הפחמן.

הנהג אמור להוות כשליש מהעלות של מונית או שירות קריאת רכבים מסוג ‘אובר’, שבו הנהג מבצע הסעות ברכבו האישי. כתוצאה מכך, מוניות או שירותי קריאת רכבים אוטונומיים יכולים להפחית עלויות באופן משמעותי. וואדוד מעריך שנסיעה משותפת תפחית את צריכת הדלק, אך מזהיר ששירות קריאת רכבים זול וממוכן צפוי להגדיל את צריכת האנרגיה באופן ניכר בגלל אפקט הביקוש, וגם בגלל נסיעה של רכב ריק.

אבל מתברר שרבים דווקא לא מתלהבים מהרעיון של ויתור על מכונית בבעלות פרטית ואחרים לא נותנים אמון ברעיון כלי הרכב האוטונומיים. משאל גאלופ 2018 מצא ש-54 אחוז מהציבור בארה”ב אמרו שלא ישתמשו במכוניות רובוטיות. לפי מחקר עולמי של ספקית החלפים לרכב ‘בוש’, למרות התקדמות משמעותית בטכנולוגיה, שני שלישים מהבריטים נותרו סקפטיים לגבי כלי רכב אוטונומיים לחלוטין.

כדאי לזכור שטמון פה גורם של פחד. בדיקות ‘המעבדה למחקר תחבורה’ (TRL) הנמצאות בעיצומן יראו כמה מהר יכול נוסע להשתלט על רכב אוטונומי ברמה ארבע. 75 אחוז מהחברים בהתאחדות המכוניות האמריקאית מדווחים שהם חוששים לנסוע במכונית ללא נהג.

שאטל אוטונומי

צפון הריין-וסטפליה, גרמניה, שרת תחבורה אזורית ושר תחבורה של המדינה הצפונית במכונית אוטונומית של נמל התעופה, אשר מסיעה נוסעים אל בית המלון באמצעות ג’י-פי-אס, הדמיות תלת ממד ומערכת מכ”ם. מקור: רונלד ויירבוך, גטי אימג’ז

משקל העלויות

העלויות הנוספות של טכנולוגיות האוטומציה יכולות גם הן להשפיע על ההבנה והקבלה של הרעיון. וואדוד טוען בתוקף שהעלויות הנוספות הן לא גדולות, אף שהעלויות המשולמות מראש יכולות להיות גבוהות, מכיוון שעלות זאת מופחתת על פני 10-12 שנות חיי הרכב, כך שהגידול בעלות השנתית לא יהיה גבוה באופן משמעותי. לפי מינהל מידע האנרגיה של ארה”ב, מערכות ברמת אוטונומיה 1 ו-2 (1-סיוע לנהג 2-אוטומציה חלקית) זמינות באופן מקיף, רמה 3 (אוטומציה מותנית) נמצאת יותר ויותר במכוניות יוקרתיות, בעוד שרמה 4 (אוטומציה ברמה גבוהה) לא נחשבת בת השגה עבור הצרכן הממוצע.

 

מכאן, יש להביא בחשבון גם את הבעייתיות הגדולה מאוד הטמונה באבטחת הסייבר של כל המערך הזה. מכוניות אוטונומיות ידרשו גם השקעה גבוהה בכביש מיוחד ובתשתית איתות חכמה, אם נרצה שהמעבר לעתיד אוטונומי מלא יתבצע בצורה חלקה, יעילה ובטיחותית ככל האפשר.

תהיה נחוצה גם מסגרת חוקית ומשפטית כדי לטפל בנושאים של אחריות וחבות הקשורים לכלי רכב אוטונומיים, כאשר נצטרך לקבוע את זהות האשם בתאונה. האחריות יכולה לחול על היצרן, התשתית, וכן גם על הבעלים או המפעיל של כלי הרכב. למעשה, הבעלים של ‘טסלה’ הבריטית נענש לאחרונה על כך שישב במושב הנוסעים בזמן שנסע ברכב על ניווט אוטומטי, מכיוון שפונקצית נהיגה עצמאית באופן מלא עדיין לא חוקית בכבישי בריטניה.

משקל העלויות

העלויות הנוספות של טכנולוגיות האוטומציה יכולות גם הן להשפיע על ההבנה והקבלה של הרעיון. וואדוד טוען בתוקף שהעלויות הנוספות הן לא גדולות, אף שהעלויות המשולמות מראש יכולות להיות גבוהות, מכיוון שעלות זאת מופחתת על פני 10-12 שנות חיי הרכב, כך שהגידול בעלות השנתית לא יהיה גבוה באופן משמעותי. לפי מינהל מידע האנרגיה של ארה”ב, מערכות ברמת אוטונומיה 1 ו-2 (1-סיוע לנהג 2-אוטומציה חלקית) זמינות באופן מקיף, רמה 3 (אוטומציה מותנית) נמצאת יותר ויותר במכוניות יוקרתיות, בעוד שרמה 4 (אוטומציה ברמה גבוהה) לא נחשבת בת השגה עבור הצרכן הממוצע.

 

מכאן, יש להביא בחשבון גם את הבעייתיות הגדולה מאוד הטמונה באבטחת הסייבר של כל המערך הזה. מכוניות אוטונומיות ידרשו גם השקעה גבוהה בכביש מיוחד ובתשתית איתות חכמה, אם נרצה שהמעבר לעתיד אוטונומי מלא יתבצע בצורה חלקה, יעילה ובטיחותית ככל האפשר.

תהיה נחוצה גם מסגרת חוקית ומשפטית כדי לטפל בנושאים של אחריות וחבות הקשורים לכלי רכב אוטונומיים, כאשר נצטרך לקבוע את זהות האשם בתאונה. האחריות יכולה לחול על היצרן, התשתית, וכן גם על הבעלים או המפעיל של כלי הרכב. למעשה, הבעלים של ‘טסלה’ הבריטית נענש לאחרונה על כך שישב במושב הנוסעים בזמן שנסע ברכב על ניווט אוטומטי, מכיוון שפונקצית נהיגה עצמאית באופן מלא עדיין לא חוקית בכבישי בריטניה.

רמות שונות של אוטומציה

תחבורה מסחרית

בארה”ב, משאיות מסחריות קלות וכבדות תרמו 23 אחוזים לביקוש האנרגיה ב-2017 ועד 2050 הן כבר יהוו 27 אחוז. לפי משרד האנרגיה האמריקאי אימוץ נרחב של טכנולוגיה מהפכנית למשאיות אוטונומיות כבדות, המאפשרת לכלי רכב אוטונומיים לנסוע בשיירה צמודה, תפחית את צריכת האנרגיה של משאית בארבעה אחוז בהשוואה לרמות הנהוגות היום. טכנולוגיה זו מכונה truck platooning – חיבור של שתי משאיות או יותר בשיירה באמצעות טכנולוגיית חיבוריות ומערכות התומכות בנהיגה אוטומטית. כלי הרכב שומרים באופן אוטומטי על מרחק קרוב וקבוע ביניהן כך שמתאפשר חיסכון בדלק, מה שנהגים אנושיים לא יכולים לעשות.

משאיות  אוטומטיות יכולות לפעול כמעט ברציפות, ויש להם את הפוטנציאל להפחית את זמן ההשבתה ולשנות את לוגיסטיקת הביקוש הכולל למשאיות.  

 

נסיעת מבחן

גורדון טלינג, היו”ר של Ultra Low Emission Vehicles (ULEV) ‘במעבדה לחקר התחבורה’, מבקש להפריך את התפיסה שמכוניות אוטונומיות הן מטבען כלי רכב עם פליטות נמוכות ביותר. אפשר בהחלט לבנות מכונית אוטונומית המונעת בבנזין או בדיזל. אבל הדברים מתקדמים לכיוון חלקי רכב שהפליטות שלהם נמוכות מאוד והם מעבירים את התמסורת לגלגלים מיוחדים שיהיו באוטונומיות.

ניסוי השיירה של כלי רכב הנושא מטען כבד הנקרא HELM מכוון להפעיל שיירה של כלי רכב הנוסעים עקב בצד אגודל לאורך הכביש המהיר 6M, שבו רק למכונית הראשונה יש נהג השולט על המהירות ועל כיוון הנסיעה. כלי הרכב יחוברו באופן אלקטרוני, כך שלמעשה לאף אחד מהם לא יהיה חסר נהג. הטכנולוגיה קיימת ומוכרת היטב, אך כלי הרכב באמצע השיירה יחסכו יותר דלק, משום שהם פועלים על זרם האוויר שיוצר כלי רכב הנע במהירות. החיסכון הכולל בדלק צפוי להיות 10-15 אחוז.

 

הדרך לתחבורת כביש עם אפס פליטות

בריטניה הכריזה על מדיניות בשם ‘הדרך לאפס’ והתחייבה כי עד 2040 כל המכוניות וכלי הרכב המסחריים הקטנים יהיו בעלי אפס פליטות ורוב כלי הרכב יוחלפו לכאלה עם פליטות נמוכות עד 2050. בכדי להוביל את היוזמה השיקו שם מכונית בשם ‘טסקפורס’ ומכוניות אוטונומיות יצטרכו לציית לה.

‘המעבדה למחקר תחבורתי’ מאמינה  שמכוניות אוטונומיות יניבו שיפורים בבטיחות ובמצב הכביש ובנצילות הדלק. “אם מערכות מחוברות ייפרסו בעיירות והערים שלנו, אחת מהתועלות העיקריות  תהיה זרימת תנועה מהירה וחלקה יותר”, הוא אומר.

 

מחזור החיים של הפליטות

פרופסור ג’יליאן אנאבל מהמכון למחקרי אנרגיה באוניברסיטת לידס מודאגת ביחס למחזור חיי הפליטות היות שמכוניות אוטונומיות מחוברות לרשת תקשורת יצטרכו לעבד נתונים בכמות עצומה. “תהיה להם השפעה עצומה על כמות השרתים המעורבים בתהליך, עם השלכות אנרגטיות משמעותיות. גם את הסביבה הבנויה צריך יהיה לבנות מחדש, עם מדרכות, ונקודות מעבר, שיפרידו את משתמשי הכביש והולכי הרגל מהמכוניות הרובוטיות”.

היא אומרת שמודל MaaS המשתמש במכוניות אוטונומיות יכול לעודד יותר נסיעה בסוג תחבורה זה אך גם להפריד אותו מפעילויות תחבורה ציבורית קונבנציונאלית. אנאבל צופה שהמכוניות האוטונומיות יצמצמו את הפחמן אבל רק באותה מידה מוגבלת של יתר ציי הרכב, כך שאינה חלופה נקייה לחלוטין. “אם מבחינה כספית הן יהיו אפשריות, מכוניות אוטונומיות יגבירו את הניידות ואת צריכת האנרגיה, מה שיאלץ שינויים משמעותיים בתשתית. יש גם את הסוגיות של אבטחת סייבר, והנזק האפשרי לתחבורה ציבורית קונבנציונאלית, שעלול להוביל להדרה חברתית”.