Исследователи изучили воздействие на окружающую среду усовершенствованных сценариев доставки посылок в жилые помещения, в которых используются автономные транспортные средства с электрическим и газовым приводом и двуногие роботы для доставки товаров из центров доставки в соседние районы, а затем к парадным дверям. Они сравнили эти последствия с традиционным подходом водителя-человека, который доставляет посылки вручную.

Они обнаружили, что, хотя роботы и автоматизация занимают менее 20% площади упаковки, большая часть выбросов парниковых газов приходится на транспортное средство. Трансмиссия автомобиля и экономия топлива являются ключевыми факторами, определяющими габариты упаковки. Исследователи говорят, что переход на электромобили и снижение углеродоемкости электроэнергии, на которой они работают, может оказать наибольшее влияние на устойчивую доставку посылок.

Их исследование представляет собой анализ жизненного цикла выбросов парниковых газов от колыбели до могилы для 12 сценариев доставки в пригороды. Он уникален тем, что не просто подсчитывает выбросы в процессе доставки. Он также учитывает парниковые газы, образующиеся при производстве транспортных средств и роботов, а также при их утилизации или вторичной переработке в конце срока службы.

"Мы обнаружили, что энергетический и углеродный след этой автоматической доставки посылок в пригородных районах был таким же, как у обычных транспортных средств, управляемых человеком. Преимущества лучшей экономии топлива за счет автоматизации транспортных средств были компенсированы большей нагрузкой на электроэнергию из-за требований к мощности автоматизированных транспортных средств", - сказал Грегори Кеолеян, профессор устойчивых систем с дипломом Питера М. Веге в Школе окружающей среды и устойчивого развития U-M и профессор гражданского строительства и экологической инженерии.

"Для всех изученных систем доставки фаза использования транспортного средства является крупнейшим источником выбросов парниковых газов, что подчеркивает необходимость использования низкоуглеродистого топлива для устойчивой доставки посылок. Критически важно обезуглероживать сети при развертывании электрифицированных транспортных средств".

Оптимизация "последней мили" на растущем рынке доставки посылок

Электронная коммерция и связанный с COVID-19 спрос на бесконтактную доставку вызвали интерес отрасли к роботам и автономным транспортным средствам, чтобы сделать процесс более эффективным. Например, UPS и Waymo тестируют автономный фургон для доставки в Аризоне. Ford Motor Co. и Agility Robotics изучают систему, которая будет использовать двуногого шагающего робота для транспортировки посылок из фургона доставки к порогу. А Amazon и FedEx входят в число тех, кто тестирует беспилотные летательные аппараты и автономных роботов-доставщиков.

Действительно, по данным Allied Market Research, рынок автоматизированной доставки "последней мили" имеет потенциал для семикратного роста и может достичь 11,9 миллиарда долларов к 2030 году. "Последняя миля" относится к заключительному этапу пути продукта от местного распределительного центра к потребителю. Это также самое дорогое, наиболее углеродоемкое и наименее энергоэффективное звено в цепочке поставок.

Исследования показали, что автоматизированные подходы "последней мили" потенциально могут снизить затраты на доставку в городах на 10-40%. Но их воздействие на окружающую среду должно быть изучено до того, как автоматизированные подходы получат широкое распространение, говорят исследователи.

Сценарии доставки с различными уровнями автоматизации, трансмиссиями и размерами транспортных средств

Команда оценила выбросы в трех сценариях доставки и на четырех транспортных платформах. Сценарии доставки включают:

• Обычный, в котором человек проезжает на автомобиле "последнюю милю" по окрестностям и доставляет каждую посылку к порогу? также называемый "последними 50 футами".
• Частично автоматизированный, в котором человек проезжает последнюю милю, а робот завершает последние 50 футов.
• Полностью автоматизированный, в котором подключенный и автоматизированный автомобиль проезжает последнюю милю, а робот доставляет посылки к порогу.

Для каждого сценария они проанализировали двигатель внутреннего сгорания и аккумуляторные электрические силовые агрегаты на двух типоразмерах транспортного средства доставки - фургоне объемом примерно 120 кубических футов размером с грузовой фургон Nissan и модели объемом 350 кубических футов, основанной на полноразмерном грузовом фургоне Ford Transit.

Они обнаружили, что наименьший углеродный след - 167 граммов CO2 на упаковку - был получен при обычной доставке в меньшем электрическом фургоне. А самый большой - 486 граммов на упаковку - был получен в результате частично автоматизированного сценария, в котором использовался более крупный фургон с газовым двигателем и двуногий робот.

"Результаты показывают, что автоматизированные системы доставки могут иметь несколько больший объем выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла, чем обычные системы доставки для фургонов меньшего размера, но существует потенциальная возможность сократить выбросы для фургонов большего размера", - сказал Кеолеян. "По сравнению с обычным сценарием, полная автоматизация приводит к аналогичным выбросам парниковых газов для большого грузового фургона, работающего на бензине, но на 10% выше для меньшего электрического фургона на батарейках.

Кеолеян добавил, что ни одна автоматизированная система доставки не подойдет для всех ситуаций, и в дополнение к экологическим показателям необходимо будет учитывать другие факторы, такие как затраты на жизненный цикл, безопасность, визуальное воздействие и факторы социальной устойчивости, такие как влияние на занятость.