CHƯƠNG 4. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU VÀ CẮT GIẢM PHÁT THẢI CỦA CHUYỂN DỊCH GIAO THÔNG XANH
4.2. Phương pháp nghiên cứu
a) Xác định thông số đặc trưng kịch bản di chuyển nội đô Hà Nội
Để áp dụng mô hình vào xe thực tế, trước tiên cần xác định các thông số đặc trưng cho điều kiện giao thông tại khu vực khảo sát. Giả thiết rằng taxi thường xuyên di chuyển theo lộ trình như mô tả trong Hình 4.3. Do taxi hoạt động liên tục trong địa bàn thành phố Hà Nội, có thể giả thiết rằng thời gian di chuyển của taxi trong giờ cao điểm và thấp điểm là tương đương. Dựa trên những giả thiết này, quy trình thí nghiệm và kết quả xác định các thông số đặc trưng cho điều kiện giao thông khu vực khảo sát được đề xuất như trong Hình 4.3, cụ thể như sau:
- Lắp đặt thiết bị thu thập dữ liệu như trình bày tại Chương 3, lựa chọn lộ trình trong nội đô Hà Nội.
- Tiến hành cho xe chạy trên lộ trình đã chọn trong thời gian cao điểm và thấp điểm. Thực hiện thí nghiệm tại mỗi thời điểm 15 lần.
- Sau mỗi lần thí nghiệm, ghi lại thời gian hoàn thành cung đường và tính toán thông số đặc trưng điều kiện giao thông khu vực. Sau đó, lấy trung bình cho toàn bộ thông số đặc trưng và thời gian thí nghiệm.
113
Hình 4.3. Quy trình xác định thông số đặc trưng giao thông khu vực khảo sát
114
Kết quả thông số đặc trưng điều kiện giao thông khu vực nội đô Hà Nội sẽ là tham số tính toán của mô hình trên các xe khảo sát. Mục sau sẽ trình bày việc xác định các thông số còn lại của mô hình, chính là thông số kỹ thuật của xe khảo sát.
b) Xác định nhiên liệu tiêu hao trong ngày của từng mẫu xe taxi khảo sát Hai mẫu xe Toyota Corolla Cross 1.8V và Toyota Corolla Cross 1.8HV được chọn làm xe khảo sát, đại diện cho dòng xe taxi truyền thống và taxi hybrid. Thông số kỹ thuật của xe được tham khảo từ tài liệu kỹ thuật của hãng Toyota [72]. Diện tích cản chính diện được tính toán dựa trên thông số kích thước xe do Toyota công bố. Hệ số cản khí động được tính toán dựa trên tương quan hệ số khí động và diện tích cản ô tô theo Lý thuyết ô tô [16]. Các thông số cơ bản này được thể hiện trên Bảng 4.1.
Bảng 4.1. Thông số cơ bản xe khảo sát [72]
Thông số cơ bản của xe khảo sát Toyota Corolla
Cross 1.8V Toyota Corolla Cross 1.8HV Kích thước tổng thể bên ngoài (D x R x C) 4460 x 1825 x1620
Chiều dài cơ sở/Wheel Base 2640
Khoảng sáng gầm xe (mm) 161
Bán kính vòng quay tối thiểu (m) 5,2
Trọng lượng không tải (kg) 1360 1410
Trọng lượng toàn tải (kg) 1815 1850
Dung tích bình nhiên liệu (l) 47 36
Dung tích khoang hành lý (l) 440
Động cơ xăng
Loại động cơ 2ZR-FE 2ZR-FXE
Số xy lanh 4
Bố trí xy lanh Thẳng hàng/ In line
Dung tích xy lanh (cc) 1798
Tỉ số nén 10 13
Hệ thống nhiên liệu Phun xăng điện tử
Loại nhiên liệu Xăng
Công suất tối đa (kw(hp@rpm)) (103) 138/6400 (72) 97/5200 Mô men xoắn tối đa (Nm@rpm) 172/4000 142/3600
Động cơ điện Công suất tối đa (kw) - 53
Mô men xoắn tối đa (Nm) - 163
Ắc quy hybrid Nickel metal
Loại dẫn động Dẫn động cầu trước
Hộp số Số tự động vô cấp
Hệ số cản khí động 0,31 0,31
Diện tích cản chính diện (m2) 2,5353 2,5353
Hệ số cản lăn 0,015 0,015
Tỷ trọng không khí (kg/m3) 1,2 1,2
Hệ số kể đến quán tính quay của chi tiết quay 1,05 1,05
Đối với xe thuần ĐCĐT, mô hình cần điều chỉnh trình tự tính toán để phù hợp với cấu hình xe, cụ thể như trên Hình 4.4.
112
Hình 4.4. Sơ đồ và trình tự tính toán mô hình trên xe thuần ĐCĐT
113
Với xe thuần ĐCĐT (Toyota Corolla Cross 1.8V), HTTL chỉ bao gồm các thành phần cơ khí, hiệu suất truyền động ít thay đổi và không phụ thuộc vào tải trọng nên mô hình coi 𝑛𝐻𝑇𝑇𝐿 = 0,98. Cấu hình này không có hệ thống cơ điện và hệ thống phanh tái tạo như trên xe hybrid. Công suất phanh cơ khí chính bằng công suất quán tính xe, do xe thuần ĐCĐT chỉ có hệ thống phanh cơ khí để dừng xe chạy. Hệ số quy đổi năng lượng sang lượng nhiên liệu hóa thạch 𝜆 =8,92 (kWh/l) do cấu hình xe dùng cùng loại nhiên liệu với xe hybrid trình bày trong luận án.
Tham số duy nhất cần phải xác định lại chính là hiệu suất ĐCĐT (𝑛𝑒).
Theo nghiên cứu của PGS.TS Đàm Hoàng Phúc về xe hybrid trong nội đô Hà Nội [68], mức tiêu thụ nhiên liệu của xe hybrid giảm 56% ở nội đô thấp điểm và 51% ở nội đô cao điểm so với xe ĐCĐT. Do đó, có thể giả thiết 𝜂𝑒 của ĐCĐT (chạy chu trình Otto) trên xe thuần ĐCĐT được tính toán theo tỷ lệ như trên Hình 4.7. Với các thông số kỹ thuật trình bày ở trên, áp dụng mô hình trên hai mẫu xe đã chọn, có thể thu được lượng tiêu thụ nhiên liệu của từng mẫu xe di chuyển trong nội đô Hà Nội. Quá trình này được trình bày tổng hợp trên Hình 4.5.
Hình 4.5. Áp dụng mô hình vào hai mẫu xe khảo sát
Như vậy, để tính được lượng tiêu hao nhiên liệu trong ngày của từng mẫu xe, cần thiết phải tiếp tục xác định quãng đường di chuyển trung bình của tài xế taxi trong ngày trong nội đô Hà Nội. Do đó, phần sau tiếp tục trình bày quá trình khảo sát thực tế để xác định dữ liệu quãng đường này.
c) Khảo sát quãng đường trung bình taxi di chuyển trong nội đô Hà Nội Trình tự khảo sát được thực hiện như sau:
- Xác định số người cần hỏi: Kịch bản giả định là nơi có 1.000 taxi lưu hành.
Do đó, cần thiết phải xác định số lượng câu trả lời khảo sát nhằm đảm bảo độ tin cậy là 20%. Theo lý thuyết xác suất thống kê [73], khi biết được quy mô tổng thể số lượng taxi lưu hành là 1.000, kích thước mẫu (tương ứng với số câu trả lời cần có) được xác định theo công thức sau:
114 𝑛 = 𝑁
(1 + 𝑁. 𝑒2) (4.1)
Trong đó: 𝑛 – kích thước mẫu cần xác định;
𝑁 – quy mô tổng thể, với nghiên cứu này thì 𝑁=19.625;
𝑒 – sai số cho phép. Thường ba tỷ lệ sai số hay sử dụng là ±0,01 (1%),
±0,05 (5%) hoặc ±0,1 (10%), trong đó mức phổ biến nhất là ±0,05.
Như vậy, cỡ mẫu tối thiểu cần có của nghiên cứu nếu sai số e=±0,2 là 25 người.
- Tiến hành khảo sát 25 tài xế taxi về quãng đường di chuyển hằng ngày trên nền tảng mạng xã hội (các nhóm mạng xã hội của tài xế taxi truyền thống và taxi công nghệ) kết hợp khảo sát thực tế tại khu vực trung tâm thành phố Hà Nội. Mẫu phiếu khảo sát trình bày trong Phụ lục C. Địa điểm khảo sát thực tế bao gồm cổng bệnh viện Bạch Mai, bến xe Giáp Bát và bến xe Mỹ Đình. Tổng hợp kết quả khảo sát quá trình tính toán được trình bày trong Phụ lục D.
d) Xác định nhiên liệu tiêu hao trong ngày của toàn bộ xe taxi
Giả thiết rằng toàn bộ taxi lưu thông trong nội đô Hà Nội là một trong hai mẫu xe khảo sát. Từ kết quả lượng tiêu thụ nhiên liệu trong ngày của từng mẫu xe (𝐹𝐶𝑘𝑚) và quãng đường di chuyển trung bình của taxi trong ngày (𝑆), nhiên liệu tiêu hao trong ngày của toàn bộ taxi với giả thiết trên được tính toán như sau:
𝐹𝐶𝑛𝑔à𝑦 = 𝐹𝐶𝑘𝑚 × 𝑆𝑡𝑏 × 1.000 × 0,01 (4.2) Trong đó: 1.000 là số lượng taxi giả định lưu hành trong khu vực khảo sát.
e) Khảo sát khả năng giảm phát thải của chuyển dịch taxi xanh
Lượng phát thải hàng năm của từng loại xe taxi khảo sát được tính toán quy đổi như sau:
- Theo bảng quy đổi năng lượng của Trung tâm nghiên cứu và phát triển tiết kiệm nhiên liệu quốc gia Việt Nam, 01 lít xăng ô tô bằng 2,408 kg CO2 vào bầu khí quyển [74]. Từ quy đổi này, lượng phát thải CO2 trong năm (GHG) (kg) được tính: