پایان نامه استراتژی ارزیابی فنی و اقتصادی استفاده از سوخت های تجدید پذیر در ناوگان حمل و نقل عمومی (مطالعه شهر تهران)

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Sc” 

 مهندسی عمران – برنامه ریزی حمل و نقل   

چکیده: 

کلان شهر تهران ، به عنوان قطب اصلی توسعه شهری و مرکزیت تجاری ، اقتصادی سطح کشور ، در دههاخیر با مشکلات عدیده ای مواجه بوده است . تراکم شدید جمعیت ، وسعت  بی حد و حصر  ، پراکندگیمراکز مختلف ، آلودگی هوا و صرف سالانه میلیونها دلار تحت عنوان یارانه سوخت و انرژی در حمل و نقل درون شهری از جمله مشکلاتی است که با برنامه ریزی مناسب و توسعه متناسب ناوگان حمل و نقلعمومی با استفاده از یک سوخت بهینه و صرفه جویی در هزینههای انرژی بخش حمل و نقل درون شهری تهران تا حدودی قابل حل و فصل میباشد . نتایج مطالعات در این پژوهش نشان داد که اتوبوس با توجهبه سرانه فضا و مساحتی که اشغال میکند ، بهترین گزینه برای توسعه ناوگان حمل و نقل عمومی درکوتاه مدت و میان مدت محسوب میشود . در میان سوخت های مختلف ، نفت گاز و گاز طبیعی فشردهبه عنوان اولویت های اصلی انتخاب سوخت این وسیله نقلیه مطرح هستند که با لحاظ سهم اندک ناوگاناتوبوسرانی در آلودگی هوای شهر تهران (۳ الی ۵ درصد) وتجربه سایر کشورها بهتر است ناوگان حمل ونقل سبک در اولویت اول استفاده از گاز طبیعی فشرده () قرار گیرد . همچنین با استفاده از روشارزش خالص فعلی در محاسبه کلیه هزینه های استفاده از دو نوع سوخت گاز و گازوئیل به این نتیجهرسیدیم که در صورت افزایش قیمت نفت به بشکه ای بیش از پنجاه دلار ، کاهش قیمت وسایل نقلیهگازسوز ، عدم تغییر در فرمولاسیون گازوئیل و کاهش آلودگی آن و بکارگیری مناسب درآمد ناشی ازفروش گازوئیل مازاد در جهت توسعه ناوگان اتوبوسرانی تهران ، گاز طبیعی فشرده به عنوان جایگزینیمناسب در مقابل سایر سوختها برای توسعه و بهینه سازی ناوگان قابل استفاده می باشد . 

مقدمه:  

وسعت عظیم کلان شهر تهران و آهنگ سریع شهرنشینی مشکلات متعددی در کنار سایر معضلات برای این شهر ایجاد کرده است.البته تنها کشور ایران با چنین مشکلاتی مواجه نمیباشد و سایر کشورها حتی با تراکم جمعیتی بالاتر درمقابل چنین معضلاتی قرار گرفته اند ولی با شناخت صحیح از مشکلات و اولویت بندی آنها و اتخاذ تدابیر صحیح و اقتصادی توانسته اند بر این مشکلات غالب آیند. استفاده از حمل و نقل عمومی و خدمات بهینه و به هنگام این بخش اهرم موثری در کاهش انگیزه استفاده از وسایل نقلیه شخصی و تحمیل هزینه سنگین آلودگی زیست محیطی و سوخت بر کشور خواهد بود. در میان گزینه های مختلف ناوگان حمل و نقل عمومی ، اتوبوسرانی به عنوان هدف بسیار مناسب و کم هزینه جهت گسترش خدمات حمل و نقل عمومی در کوتاه مدت و میان مدت محسوب می شود . این ناوگان با داشتن ۴۰ % سهم جابجایی مسافر در شهر تهران تنها عامل ۳ الی ۵ درصد آلودگی شهر می باشد و لذا تاثیر توسعه ناوگان و گسترش خدمات بخش حمل و نقل عمومی به کاهش آلودگی شهر کاملاﹰ واضح و مسلم است . از سوی دیگر شرکت واحد اتوبوسرانی تهران همه ساله با یک تراز مالی منفی مواجه می باشد و چنین وضعیتی لزوم اتخاذ تدابیر موثر و اقتصادی را جهت کاهش هزینه ها و افزایش خدمات حمل و نقل عمومی ایجاب می نماید. 

هر گونه تصمیم صحیح و اقتصادی در جهت توسعه ناوگان باعث صرفه جویی و کاهش هزینه ها می شود، در نتیجه سرعت رشد و توسعه ناوگان با کاهش هزینه ها افزایش خواهد یافت و ترافیک و آلودگی زیست محیطی به عنوان دو معضل اصلی تا حدودی رو به بهبود خواهد رفت . سوخت و انرژی از جمله هزینه- های عمده و اصلی ناوگان حمل و نقل عمومی محسوب می شود. 

در این تحقیق سعی بر آن است که با ارزیابی مقایسه ای میان سوخت های مختلف گزینه های برتر شناخته شودو با انجام یک تحلیل میان هزینهها و وایدف، میان دو گزینه اول بهترین و اقتصادیترین سوخت در جهت توسعه ناوگان انتخاب گردد. در فصول دوم و سوم با نگاهی اجمالی ، ضمن مقایسه تهران گذشته و امروز روند رشد حمل و نقل عمومی ، مقایسه مزیتهای اتوبوسرانی نسبت به سایر گزینه- های حمل و نقل درون شهری ، وضعیت موجود ناوگان حمل و نقل عمومی و لزوم توجه به توسعه و گسترش خدمات ناوگان به عنوان گزینه برتر مورد بررسی اجمالی و مختصر قرار گرفته است . در فصل چهارم سوختهای مختلف که قابلیت انتخاب یا جایگزینی برای ناوگان حمل و نقل درون شهری دارند ، معرفی گردیده است . 

خصوصیات فیزیکی و شیمیایی  محاسن ، معایب ، هزینه های سرمایه ای مورد نیاز سوختهای مختلف وکشورهایی که درزمینه هر نوع سوخت فعالیت بیشتری داشته اند ، معرفی گردیده است. 

وفور ذخایر و منابع تامین سوخت ، قیمت های جهانی ، هزینه های سرمایه ای ، دوام و مرغوبیت هر سوخت به عنوان فاکتورهای موثر بر تصمیم گیری و انتخاب مورد توجه قرار گرفته اند. 

در فصل پنجم تجربه کشورهای مختلف در زمینه استفاده از سوخت گاز طبیعی فشرده و ابزارهای مورد استفاده جهت توسعه خودروهای گازسوز توسط کشورهایی که در صدر برنامه های توسعه خودروهای گازسوز بوده اند ، مورد بررسی قرار گرفته است . در فصل ششم ضمن معرفی و محاسبه هزینه های لازم برای اجرای هر دو پروژه توسعه وسیله نقلیه با سوخت فسیلی یا گازسوز ، سناریو ها و قیمتهای مختلف حاملهای انرژی و تأثیر آنها بر هزینه کل اجرای هر کدام از طرحها محاسبه شده است.  

فصل اول

  کلیات 

 فصل اول : کلیات 

تهران به عنوان بزرگترین تجمع شهری بین استامبول و بمبئی دارای پتانسیل زیادی برای توسعه اقتصادی است . دو هدف اولویت دار که  برای شهر تهران مطرح شده است ، بهبود کارایی سیستم حمل و نقل و کاهش آلودگی می باشد . بخش حمل و نقل به عنوان یک فاکتور و عامل اساسی در رشد و پیشرفت هر شهر و کشوری مطرح بوده است . توسعه و تجهیز این بخش موجب افزایش ارتباط ، تخصص گرایی مکانهای تولید و گامی موثر در افزایش شفافیتها و در نتیجه نیل به سمت و سوی بازار رقابت کامل و استفاده کارا از منابع و امکانات محسوب می شود. ساختارفضایی شهر تهران به گونه ای است که طراحی یک نظام حمل و نقل نوین را با مشکل مواجه می سازد، 

۱ ‐۱) تعریف موضوع و بیان مسئله  

 تراکم بالای شهرتهران به کارگیری گسترده حمل و نقل عمومی را در این شهر توجیه می کند ولی توزیع پراکنده اشتغال و تجارت در سراسر شهر یا به عبارتی فقدان یک مرکز تجاری قوی به عنوان مقصد نهایی برای تعداد زیادی از سفرها عاملی در جهت عدم توسعه حمل و نقل عمومی محسوب می شود . استفاده از انرژی در بخش حمل و نقل امری اجتناب ناپذیر بوده و بخش عمده ای از یارانه ها در حال حاضر صرف تامین سوخت و انرژی این بخش می شود. علاوه بر یارانه ها همواره یکی از نگرانی ها در استفاده بنزین و گازوئیل مسأله آلودگی هوا و آلایندههای منتشر شده از خودروهای بنزینی و گازوئیلی می باشد . مطالعات نیز نشان می دهد ، قسمت اعظم آلودگی در شهرهای بزرگ (حدود ۷۰%) ناشی از بخش حمل و نقل می باشد که دو عامل فرسودگی ناوگان و نوع سوخت علت اساسی آن هستند. این آلودگی اثرات مخربی بر سلامت  افراد از نظر جسمانی و روانی ، گیاهان ، اشیاء و ساختمانها (خوردگی ، سیاه شدن ، کاهش مقاومت) دارد. ناوگان حمل و نقل عمومی شهر تهران هم اکنون به عنوان شاهرگ اساسی حمل و نقل مسافر درون شهری محسوب می شود و بخش اعظم این ناوگان توسط قشر متوسط و کم درآمد استفاده می شود . پس از پیروزی انقلاب اسلامی این ناوگان توسعه یافته و کمترکسی می تواند ادعا کند که تاکنون از آن استفاده ننموده است . حال با توجه به ملاحظات زیست محیطی ، وفور ذخایر گازی کشور ، پوشش خطوط لوله گاز طبیعی ، تاثیر توسعه ناوگان حمل و نقل عمومی بر اقتصاد شهری ، استفاده از گاز طبیعی به عنوان سوخت جایگزین بنزین و گازوئیل به صورت فشرده (CNG) و مایع شده (LNG) مورد توجه قرار گرفته است . اگر چه در ایران نیز در چند مرحله سعی شده است ، استفاده از سوخت گاز طبیعی فشرده در کشورفراگیر شود ولی تجربه ناموفق استفاده از سوخت گاز مایع و برنامه ریزی غلط جهت استفاده از این سوخت ، نیاز به تدوین یک استراتژی مشخص و دقیق جهت استفاده از گاز طبیعی را ضروری می نماید . در این تحقیق سعی شده است ضمن شناخت صحیح از هزینه های استفاده از گاز طبیعی فشرده و دیزل زمینه برای اتخاذ تصمیم مناسب فراهم شود . استفاده از گاز طبیعی فشرده علیرغم کاهش هزینه خود سوخت هزینه های سرمایه ای سنگینی را تحمیل می کند، سعی بر این است با شناخت تمامی هزینه ها در هر دو طرح توسعه ناوگان وسایل نقلیه دیزلی و توسعه ناوگان با وسایل نقلیه گاز سوز ، راهی برای اتخاذ تصمیم و تدبیر اقتصادی و کم هزینه باز شود. 

 ۱‐۲) ضرورت تحقیق  

انجام چنین مطالعه و تحقیقی از چند جهت لازم و ضروری به نظر می رسید: 

الف : ارزیابی های انجام شده برای جایگزینی سوخت در مورد کل ناوگان حمل و نقل کشور و حل معضل سوخت فسیلی بوده است ، در صورتی که ناوگان حمل و نقل درون شهری شرایط خاص خود را دارد و باید با لحاظ آن شرایط سنجیده شود.  

ب : طرح اتوبوس گازسوز یک بار توسط اتوبوسرانی تهران آغاز شد ولی در نهایت به علت مشکلات عدیده متوقف گردید.  

ج: استفاده از سیستم حمل و نقل عمومی گاز سوز خصوصاﹰ اتوبوسهای گازسوز در ناوگان حمل و نقل شهری تهران همواره از موارد مناقشه میان مدیریت شهری و وزارت نفت بوده است . 

د : از زمان شروع طرح استفاده از سیستم حمل و نقل عمومی گاز سوز انتقادات جدی به آن وارد شده است. 

۱ ‐۳) اهداف تحقیق  

با توجه به مطالبی که در بیان مساله گفته شد نگارنده از انجام این پژوهش به دنبال دستیابی به اهدافی بوده است که اهم آنها در ذیل اشاره می شود: 

الف : معرفی هزینه های مختلف در تامین انرژی ناوگان حمل و نقل عمومی تهران. 

: معرفی عوامل تاثیر گذار بر ارزش خالص فعلی هزینه ها. 

: تخمین قیمت های بهینه و مطلوب در هزینه های سرمایه ای سیستم حمل و نقل عمومی گاز سوز. 

۱ ‐۴) سوالات تحقیق  

سوالات مهمی که در این تحقیق مورد کاوش و پاسخگویی قرار گرفته است به اختصار عبارتند از: 

سوال اول : مزیت های گاز طبیعی فشرده در مقایسه با سایر سوختها در ایران چیست ؟ 

سوال دوم : منافع و هزینه های استفاده از سوخت جایگزین درناوگان حمل و نقل عمومی شهر تهران چیست ؟ 

سوال سوم : آیا جایگزینی سوخت باعث افزایش بهره وری و کاهش هزینه ها می شود و در نهایت صرفه اقتصادی لازم را با خود به همراه دارد یا اینکه استفاده از سوخت جایگزین نه تنها تاثیری در کاهش هزینه ها ندارد بلکه فقط باعث دور شدن از وضعیت بهینه قبلی و تحمیل هزینه های جدید می شود.  سوال چهارم : آیا قیمت فعلی وسایل نقلیه گاز سوز در ایران برای توسعه ناوگان تهران توجیه اقتصادی دارد ؟ 

۱ ‐۵) روش تحقیق  

پژوهش حاضر از نوع کاربردی است و با استفاده از تکنیکهای اقتصاد مهندسی صورت گرفته است . اطلاعات و آمار لازم با مراجعه به اسناد و مدارک موجود در مراکز و نهادهای دولتی و سازمانهای مربوطه و همچنین مطالعات گزارشات بین المللی ، مراجعه به سایتهای اینترنتی مختلف و مصاحبه با کارشناسان فنی گردآوری شده است . اطلاعات و ارقام لازم فقط شامل حوزه ناوگان حمل و نقل عمومی تهران و مربوط به سالهای اخیر می شود. 

۱ ‐۶) سوابق تحقیق  

سازمان بهینه سازی مصرف سوخت و شرکت نروژی MARINTEK مطالعاتی را در این زمینه انجام داده اند و طرحهایی درحال اجرا می باشد . اغلب طرحها با یک نگرش کلان  اقتصادی و در جهت حل معضل سوخت و پرداخت یارانه ها با فرض رشد گسترش ناوگان حمل و نقل سبک کشور صورت پذیرفته است . لیکن در این پایان نامه با استفاده از دیدگاه اقتصاد خرد ، اقتصاد مهندسی و با در نظر گرفتن ملاحظات زیست محیطی و شرایط ویژه شهر تهران نوسازی ناوگان حمل و نقل درون شهری همراه با جایگزینی سوخت مورد ارزیابی قرار می گیرد. 

فصل دوم

مقدمه ای بر اقتصادحمل و نقل درون شهری 

فصل دوم : یامقدمه بر اقتصاد حملونقل درون شهری 

حمل و نقل نوع خاصی از تحرک است و مفهوم آن به لحاظ اقتصادی عبارتست از تغییر مکانی اشخاص یا کالاها که خدمات حمل و نقل انسان با واحد نفر – کیلومتر و خدمات حمل و نقل کالا با واحد           تن – کیلومتر مورد سنجش قرار می گیرد. این فعالیت معمولاﹰ اقتصادی از ابتدایی ترین روز حضور انسان در زمین تا به امروز اهمیت ویژهای داشته و تا پایان زندگی بشر اهمیت خویش را حفظ می کند. برای آشنایی با اهمیت اقتصادی حمل و نقل کافی است به چهار تاثیر مهم حمل و نقل در زندگی اقتصادی انسانها یعنی تخصص گرایی مکان ها در تولید ، تولید انبوه گسترش مناطق زیست انسانی و افزایش ارتباطات و شفافیت اشاره کنیم. 

۲ ‐۱) توسعه شهری و حمل ونقل  

حمل و نقل و توسعه آن باعث می گردد ، بشر با تخصصی کردن مکانی تولید بر حسب مزیت های نسبی مکانها و ایجاد زمینه تولید انبوه ، بهره وری منابع طبیعی اقتصادی را افزایش دهد و با انتخاب مناطق مناسب برای زندگی خود به لحاظ شرایط اقلیمی و ایمنی در مقابل خطرات گوناگون بر مطلوبیت زندگی خود بیفزاید.[۴۰]همچنین حمل و نقل نقشی اساسی درتوسعه ارتباطات و در نتیجه شفافیت و نیل به سمت و سوی بازار رقابت کامل ایفا می کند. 

ناوگان حمل و نقل درون شهری در زمره متراکم ترین بخش حمل و نقل محسوب می شود و ناوگان اتوبوسرانی تهران در حال حاضر پذیرای حدود ۴۰% سفرهای درون شهری می باشد. غالب این سفرها از نوع تحرکات ، دورانی ، هدفمند و تفرجی هستند.[۲۴]

تحرک دورانی بدین معنی است که بعد از جابجایی از مکان A به B بازگشت از B به A نیز صورت پذیرد، مانند فعالیتهای تکراری روزانه برای خرید مایحتاج ، رفتن به مدرسه ، رفتن به سرکار ، مسافرتهای تفریحی و غیره ، اما عملاﹰ  افراد در تحرک دورانی فعالیتهای متعددی را انجام می دهند که باعث می شود راه رفت و برگشت آنها یکسان نباشد ، مانند رفتن به سرکار (A به B) و در راه بازگشت از سر کاررفتن به بازار برای خرید (B به C) و سپس بازگشت به منزل (C به A). 

تحرک هدفمند ، آن نوع جابجایی است که حرکت مشخصی با انگیزه حصول به هدف دیگری غیر از حرکت از یک مکان به مکان دیگر انجام می گیرد و خود تحرک هدف اصلی نیست در حالیکه در تحرک تفرجی هدف اصلی خود تحرک است و مکان و مسیر حرکت در درجات بعدی اهمیت قرار دارند ، مانند دوچرخه سواری یا اسب سواری تفریحی[ ۸] .

شهرها ، فعالترین ، زنده تری و اثر بخش ترین پدیده اقتصادی هستند و بیشترین ، متراکم ترین و پیچیده ترین عوامل و عناصر اقتصادی ، مالی و بازرگانی و بازارهای چهار گانه اقتصاد را در خود جای داده اند. 

کارآمدی شهرها در تامین خدمات و محصولات مورد نیاز شهرنشینی شهروندان دردرجه اول و سایر افراد در درجه دوم موقعی به حداکثر می رسد که امکانات سخت افزاری و نرم افزاری برای گردش جریانهای کالایی و جابجایی نیروی انسانی به طور بهینه و کارا فراهم باشد و فاصله مکانی میان تقاضا و عرضهخدمات و محصولات در محیط شهری به حداقل برسد. 

هزینه ریالی رفت و آمد درون شهر ، هزینه حمل و نقل کالا در مراکز عرضه شهری ، زمان اختصاص یافته برای جابجایی در سفرهای درون شهری ، بهسازی تقاضای سفرهای درون شهری ، کاهش هزینه جذب کالا و خدمات شهرستان و استان و تزریق آن در اقتصاد شهری و حداقل سازی فاصله زمانی و مکانی میان مراکز  ایجاد در آمد و توزیع خدمات و مراکز عرضه و تقاضای بازارهای چهارگانه اقتصاد یعنی بازارهای نیروی کار ، کالا ، پول و سرمایه از مواردی است که کارایی اقتصاد شهری و نشاط شهرنشینی و رضایت شهروندان را به بیشترین مقدار و بالاترین سطح افزایش می دهد. 

 Abstract:

     The mega city of tehran, as the pole of development and commercial center of iran, has faced with many problems in recent decade. Population density, the city s suburban sprawl, air pollution and million dollar paid annual subsidies for energy are problems we can solve relatively with suitable planning and the development of public transportation by choosing an optimum fuel and cost saving of energy in tehran city transportation. Findings of this study said: with considering per capita space, bus is the best choice for the development of public transportation in the short-run and mid-run. As for fuels, gas oil and compressed natural gas stand the first priorities. Considering the little impact of bus fleet on tehran air pollution (3 or 5 percent) and considering the experiences of other countries, it is better to target light fleet by using CNG ( compressed natural gas ). It results by the net present value method in cost calculation of gas and gas oil, in case the oil price increase more than 50 dollars per barrel, it results in the price reduction of natural gas vehicles, and in the case of no change in formulation of gas oil to reduce pollution and considering the efficient income due to gas oil consumption saved in this way for tehran bus fleet, CNG is a good fuel alternative for the development and optimization of bus fleet in tehran.