View source for Simulace emisí CO2 z elektromobilů a ze spalovacích automobilů

=Zadání=
'''Název simulace:''' Simulace emisí CO2 z elektromobilů a ze spalovacích automobilů

'''Autor:''' Max Nonfried

'''Nástroj:''' NetLogo

=Definice problému=
Tato simulace porovnává emise CO2 během celého životního cyklu spalovacího automobilu a elektromobilu. Oproti spalovacím autům mají elektromobily větší emisní zátěž při výrobě, nicméně obecně menší během jejich provozu (samozřejmě záleží na výrobním zdroji elektrické energie). V průběhu života elektrických a a spalovacích aut se jejich emise vyrovnají a od tohoto bodu začnou elektrická auta být ekologicky výhodnější než auta spalovací.

=Metoda=
Tato agentní simulace byla vytvořena v programu NetLogo. Obsahuje jak proměnné, které nastavuje uživatel, tak náhodné proměnné.

=Model=
Auta se vytvoří v továrnách. Během svého života se pohybují ve městě nebo přejíždějí mezi městy. Po specifikovaném kilometrovém nájezdu se auta zlikvidují na šotovišti. Emise CO2 spalovacích aut je řešena lokálně, u elektromobilů je realizována prostřednictvím elektrárny.

==Popis agentů a mapy==
Červené šipky zobrazují auta se spalovacími motory. Zelené šipky jsou elektrická auta. Malé šedivé kroužky je CO2.

V levém dolním rohu je továrna na spalovací auta (světle modrá barva), v pravém horním rohu je šrotoviště spalovacích aut (tmavě modrá barva). V pravém dolním rohu je továrna na elektroauta (světle zelená barva). V pravém horním rohu je šrotoviště elektroaut (tmavě zelená barva). Uprosřed pravé části plánu je elektrárna. Města jsou zobrazena světle žlutou barvou. Zobrazené čáry značí silnice mezi objekty.

==Pohyb aut==
Auta postupně vyjedou z továrny do nejbližšího města. Jakmile dorazí do města následuje rozhodování, zda pojedou do dalšího náhodného města, nebo zda se budou pohybovat po městě. Pravděpodobnost, zda se budou pohybovat po městě je nastavena na 50 %. Při každém takovém rozhodování se zároveň určí vzdálenost dané cesty. Pro město je vzdálenost generována z rozdělení N(37, 10) a pro meziměsto z N(52, 20) v jednotkách kilometrů. Po dosažení uživatelem nastaveného nájezdu se auta dopraví na šrotoviště, kde jsou zlikvidována. Spalovací i elektrická auta mají svojí továrnu a svoje šrotoviště.

Rozhodování probíhá ve chvíli:
* když auto dorazí do dalšího města,
* po městě se pro vizuální účely auto pohybuje 5 ticků, poté následuje rozhodování.

Simulace je časově nezávislá. Neexistuje tedy vztah mezi kilometrovým nájezdem a počtem ticků.

==Vizualizace CO2==
Běhěm výroby, pohybu a šrotování aut se vytváří CO2, které je znázorněno malými šedivými kroužky. Během výroby je vytvářeno v továrnách. Při pohybu aut se lokálně zobrazuje pouze u spalovacích aut. U elektrických aut je emise CO2 řešena jinak, jelikož mají baterii. Když se baterie téměř vybije, dojde k nabíjení. V tomto momentu se CO2 vytvoří v místě elektrárny. Baterie se začíná nabíjet dříve, než dojde k úplnému vybití. Při šrotování se CO2 vytváří v místě šrotoven.

==Nastavení==
Simulace je poměrně zdlouhavá, pokud se nastaví vysoký maximální nájezd (např. 150 000 km). Při takových situacích je vhodné nastavit vysokou rychlost simulace. Informace o emisní ztěži výroby, šrotování a spotřebě jsou čerpány především ze studie [[#ft_4|4]]. Konkrétně tedy elektrická auta představují model Volvo C40, spalovací auta představují model Volvo XC40 ICE.

Uživatel si nastaví tyto parametry:
* celkový počet aut,
* poměr elektrických aut v procentech,
* maximální nájezd auta. 

Náhodné proměnné jsou nastaveny:
* zdali auto pojede ve městě: 50 %;
* kilometrový nájezd vě městě: N(37,10);
* kilometrový nájezd vě městě: N(52,20).

Konstanty:
* emise CO2 u spalovacího auta: 0,173 kg/km;
* spotřeba elektrického auta: 0,211 kWh/km;
* emise CO2 na kWH: 0,37 kg/kWh;
* velikost baterie: 44 kWH;
* emise CO2 při výrobě spalovacího auta: 15700 kg;
* emise CO2 při výrobě elektrického auta: 26400 kg;
* emise CO2 při šrotování spalovacího auta: 600 kg;
* emise CO2 při šrotování spalovacího auta: 500 kg.

=Výsledky=
Na prvním obrázku je simulace zachycena v průběhu. Na druhém obrázku jsou zachyceny konečné výsledky simulace. Při nastavení: 

* 50 aut, 
* poměru elektrických aut 50 %,
* maximálního nájezdu 150 000 km,
bylo dosaženo "rovnovážného" stavu emisí z elektroaut a spalovacích aut při celkovém nájezdu přibližně 2 800 000 km a při 875 675 kg vytvořeného CO2.

[[File:Co2_sim_run.jpg|thumb|1100px|Průběh simulace]]
[[File:Co2_sim_results.jpg|thumb|1100px|Výsledky simulace]]

=Závěr=
V této simulaci se porovnávaly vytvořené emise ze spalovacích a elektrických aut, kdy elektrická auta mají větší emise při výrobě, ale menší během provozu. Úspěšně se podařilo nalézt bod změny, kdy elektrická auta začínají být ekologicky výhodnější než spalovací auta. V simulaci lze sledovat vývoj emisí s kilometrovým nájezdem a dodatečné statistiky. Simulace úspěšně vizualizuje produkci CO2 v místě zdroje.

=Kód=
[[Media:Sim_co2_petrol_vs_electric.nlogo]]

=Zdroje=
* https://www.mpo.gov.cz/cz/energetika/statistika/elektrina-a-teplo/emisni-faktor-co2-z-vyroby-elektriny-za-leta-2010_2023--280262/
* https://www.mdpi.com/1996-1073/15/7/2703
* https://www.volvocars.com/images/v/-/media/Project/ContentPlatform/data/media/sustainability/volvo_ex30_carbonfootprintreport1.pdf
* <span id="ft_4">https://www.volvocars.com/images/v/-/media/market-assets/intl/applications/dotcom/pdf/c40/volvo-c40-recharge-lca-report.pdf</span>
* https://www.mpo.gov.cz/assets/cz/energetika/strategicke-a-koncepcni-dokumenty/narodni-akcni-plan-pro-chytre-site/2022/2/Elektromobilita_predikce-do-2045.pdf