Η συμβολή της ηλεκτροκίνησης, που βασίζεται σε ήπιες μορφές ενέργειας, στη βελτιστοποίηση της ποιότητας του ατμοσφαιρικού περιβάλλοντος και των βιοκλιματικών συνθηκών: μοντελοποίηση των επιπτώσεων σε αστικό περιβάλλον, πολιτικές και δράσεις

Abstract

This doctoral dissertation focusses on the role of electric vehicles in improving the quality of the urban atmospheric environment with the use of electric vehicles and covers two important research gaps. The first concerns the development of an analytical methodology for carrying out a detailed reliability and accuracy analysis of experimental measurements of air pollution in a selected area, with the use of low-cost equipment with electrochemical sensors. Moreover, a new quality control and statistical analysis software for air pollution data and meteorological parameters from portable devices and fixed reference stations has been developed. The second gap concerns the experimental measurements with a modern electric vehicle. Additionally, this research has looked into optimising the contribution of the electromobility sector to improving the quality of the atmospheric environment by limiting the emissions of most basic pollutants, as well as CO2. In particular, data modelling reveals the annual forecasted passenger fleet composition and the expected air pollutants and CO2 emissions by 2030, by fuel and vehicle category. Furthermore, the environmental performance of electric and conventional vehicles was compared. The electricity demand from electric vehicles on an annual basis until 2030, has been forecast in addition to the calculation of the annual pollutants released by the power sector per kWh consumed, by type of electric vehicle. Subsequently, an experimental study was carried out to investigate the thermal emissions of electric vehicles compared to conventional vehicles, as well as their contribution to the reduction of the intensity of the phenomenon of the urban heat island. Finally, for both the electromobility sector and the air pollution sector, future policies and actions are proposed to optimise the quality of the atmospheric environment.

Η διδακτορική διατριβή εντάσσεται στο πεδίο βελτίωσης της ποιότητας του αστικού ατμοσφαιρικού περιβάλλοντος με τη χρήση ηλεκτρικών οχημάτων και καλύπτει δύο σημαντικά ερευνητικά κενά. Το πρώτο αφορά τη δημιουργία αναλυτικής μεθοδολογίας αναφορικά με την διεξαγωγή λεπτομερούς ελέγχου αξιοπιστίας, ακρίβειας και ανάλυσης πειραματικών μετρήσεων ατμοσφαιρικής ρύπανσης σε επιλεγμένη περιοχή, με χρήση εξοπλισμού χαμηλού κόστους με ηλεκτροχημικούς αισθητήρες. Παράλληλα, αναπτύχθηκε ένα νέο λογισμικό ελέγχου ποιότητας και στατιστικής ανάλυσης δεδομένων ατμοσφαιρικής ρύπανσης και μετεωρολογικών παραμέτρων από φορητές συσκευές και σταθερούς σταθμούς αναφοράς. Το δεύτερο αφορά τη διεξαγωγή πειραματικών μετρήσεων με ένα σύγχρονο ηλεκτρικό όχημα και τη διερεύνηση για τη βελτιστοποίηση της συμβολής του τομέα ηλεκτροκίνησης στην ποιότητα του ατμοσφαιρικού περιβάλλοντος με τον περιορισμό των βασικότερων ρύπων, καθώς επίσης και των εκπομπών CO2. Ειδικότερα, μέσω μοντελοποίησης των δεδομένων, προκύπτει η πρόβλεψη σε ετήσια βάση της σύστασης του στόλου επιβατικών οχημάτων, οι αναμενόμενες εκπομπές αέριων ρυπαντών και CO2 μέχρι το 2030, ανά καύσιμο και κατηγορία οχήματος, στον τομέα μεταφορών. Επιπροσθέτως, πραγματοποιήθηκε η σύγκριση ηλεκτρικών οχημάτων με συμβατικά οχήματα, η πρόβλεψη ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας από τα ηλεκτρικά οχήματα σε ετήσια βάση έως το 2030, καθώς και ο υπολογισμός των ετήσιων εκλυόμενων ρύπων από τον τομέα ηλεκτροπαραγωγής ανά καταναλισκόμενη kWh, ανά τύπο ηλεκτρικού οχήματος. Ακολούθως, πραγματοποιήθηκε πειραματική μελέτη για τη διερεύνηση των θερμικών εκπομπών ηλεκτρικών οχημάτων σε σύγκριση με συμβατικά οχήματα, καθώς και η συμβολή τους στην μείωση της έντασης του φαινομένου της αστικής θερμονησίδας. Τέλος, τόσο για τον τομέα ηλεκτροκίνησης, όσο και για τον τομέα ατμοσφαιρικής ρύπανσης, προτείνονται μελλοντικές πολιτικές και δράσεις για τη βελτιστοποίηση της ποιότητας του ατμοσφαιρικού περιβάλλοντος.