क्या ड्रोन डिलीवरी पर्यावरण के लिए अच्छा है?

अमेरिका में 1 मिलियन से अधिक ड्रोन पंजीकृत हैं। उनमें से ज्यादातर लोग मज़े के लिए उन्हें उड़ाने वाले लोगों के हैं, लेकिन बढ़ती संख्या का व्यावसायिक उपयोग किया जाता है। अमेज़ॅन, यूपीएस, Google और डीएचएल सहित कंपनियां पहले से ही ट्रकों के बजाय ड्रोन के साथ पैकेज देने के तरीके तलाश रही हैं। हमारे नए शोध ने यह मापा है कि अमेरिका कैसे ऊर्जा का उपयोग करता है, और इसके परिणामस्वरूप पर्यावरणीय प्रभाव में बदलाव होगा।

हमने पाया कि कुछ मामलों में डीजल से चलने वाले ट्रकों या वैन के बजाय बिजली से चलने वाले ड्रोन का उपयोग करने से ऊर्जा का उपयोग कम हो सकता है और ग्रीनहाउस गैस का उत्सर्जन हो सकता है। लेकिन अन्य मामलों में, ट्रकों का उपयोग करना - विशेष रूप से बिजली से चलने वाले - अधिक कुशल और क्लीनर होंगे।

अमेरिकी बिजली क्षेत्र तेजी से कम ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन के साथ बिजली पैदा करने के लिए बदल रहा है। लेकिन परिवहन अभी भी काफी हद तक तेल से बने ईंधन द्वारा संचालित है और अब अमेरिका में ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन का सबसे बड़ा स्रोत है, परिवहन उत्सर्जन का लगभग एक-चौथाई, 415 मिलियन मीट्रिक टन कार्बन डाइऑक्साइड के बराबर, मध्यम और भारी से आता है- ड्यूटी ट्रक, वाहनों के प्रकार जो गोदामों, व्यवसायों और उपभोक्ताओं के घरों तक माल पहुंचाते हैं।

इलेक्ट्रिक ड्रोन के साथ कुछ पैकेज देकर ट्रकिंग की आवश्यकता को कम करने से ईंधन और संभावित कार्बन उत्सर्जन को बचाया जा सकता है। हमने मॉडल किया कि कितना ऊर्जा ड्रोन वितरण का उपयोग करेगा, और यह उन तरीकों से अलग होगा जो पैकेज अभी वितरित किए गए हैं।

ड्रोन की ऊर्जा का उपयोग करना

सबसे पहले, हमारी टीम - लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लैबोरेटरी से, और कार्नेगी मेलन विश्वविद्यालय, एसआरआई इंटरनेशनल और कोलोराडो-बोल्डर विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं सहित - ने विभिन्न पेलोड ले जाने वाले क्वाडकॉप्टर और ऑक्टोकॉप्टर-शैली के ड्रोन के ऊर्जा उपयोग को मापा। ड्रोन का उपयोग करने वाली ऊर्जा की मात्रा इस बात पर निर्भर करती है कि ड्रोन अपने आप में कितना भारी है, इसकी बैटरी और इसके जो भी पैकेज हैं - साथ ही साथ अन्य कारक भी हैं, जिसमें यह तेजी से बढ़ रहा है और हवा की स्थिति भी शामिल है।

एक समग्र अनुमान लगाने के प्रयोजनों के लिए, हम एक क्वाडकॉप्टर ड्रोन पर बसे जो १.१ पाउंड (०.५ किग्रा) पैकेज देने में सक्षम है और एक ऑक्टोकॉप्टर ड्रोन जो १ pound.६ पाउंड () किग्रा) पैकेज देने में सक्षम है, प्रत्येक में लगभग २.५ मील की रेंज है (4 किमी) है। हमने बैटरी प्रौद्योगिकियों और ईंधनों की एक श्रृंखला पर विचार किया, लेकिन हमारे आधार मामले के लिए लिथियम-आधारित बैटरी पर ध्यान केंद्रित किया, क्योंकि यही सबसे अधिक विद्युत् इलेक्ट्रोड की शक्ति है।

तुलना उत्सर्जन

भले ही यह गुरुत्वाकर्षण से लड़ने के लिए गुरुत्वाकर्षण से लड़ रहा है, एक इलेक्ट्रिक ड्रोन डीजल ईंधन को जलाने वाले एक भारी स्टील वितरण ट्रक की तुलना में प्रति मील बहुत कम ऊर्जा का उपयोग करता है। लेकिन एक डिलीवरी ट्रक या वैन एक साथ कई पैकेज ले सकती है, इसलिए ऊर्जा की जरूरत और पर्यावरणीय प्रभाव प्रति पैकेज आवंटित करने की आवश्यकता है।

विभिन्न डिलीवरी वाहन डीजल, प्राकृतिक गैस, बिजली या गैसोलीन, प्रत्येक पर विभिन्न ऊर्जा और उत्सर्जन विशेषताओं के साथ चल सकते हैं। हमने इन ईंधन बनाने और इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी बनाने के पर्यावरणीय प्रभावों को भी शामिल किया। कच्चे तेल को डीजल ईंधन में बदलने के लिए आवश्यक ऊर्जा, ईंधन के जलने पर उत्पन्न होने वाली राशि में एक और 20 प्रतिशत या अधिक ग्रीनहाउस गैसों को जोड़ सकती है। और जब बैटरी निर्माण में सुधार हो रहा है, तब भी बैटरी बनाने से कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न होता है।

फिर हमने उत्सर्जित ग्रीनहाउस गैसों की मात्रा की गणना की। डीजल ईंधन के एक गैलन को जलाने पर लगभग 10 किलोग्राम कार्बन डाइऑक्साइड निकलता है, लेकिन बिजली से उत्सर्जन क्षेत्र के आधार पर अलग-अलग होता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि यह कैसे उत्पन्न होता है। कुछ क्षेत्र बिजली पैदा करने के लिए अधिक कोयला और प्राकृतिक गैस जलाते हैं, जबकि अन्य में जीवाश्म ईंधन कम होते हैं और परमाणु, जल विद्युत, पवन और सौर ऊर्जा पर अधिक भरोसा करते हैं।

सामान्य तौर पर, अमेरिका में बिजली उत्पादन समय के साथ साफ हो रहा है। ऊर्जा की जरूरतों और पर्यावरणीय प्रभावों की सीमा दिखाने के लिए, हमने कैलिफोर्निया पर विशेष ध्यान दिया, जिसमें एक कम कार्बन ग्रिड है, और मिसौरी, जो एक कार्बन-गहन क्षेत्र में है।

अतिरिक्त गोदामों?

इसके अलावा, ड्रोन को सीमित रेंज के साथ सेवा देने के लिए, कंपनियों को यह बदलना होगा कि उनकी वितरण प्रणाली ऊर्जा का उपयोग कैसे करती है। ड्रोन कई चरणों में वस्तुओं का परिवहन कर सकते हैं, लगभग जैसे कि टट्टू एक्सप्रेस या स्टेजकोच ने अमेरिकी पश्चिम के शुरुआती दिनों में घोड़ों के साथ किया था। या, जैसा कि अमेज़ॅन परीक्षण कर रहा है, छोटे स्थानीय गोदाम ड्रोन की सीमा के भीतर प्रमुख वितरण स्थलों की सेवा कर सकते हैं।

हमने गणना की कि सैन फ्रांसिस्को शहर की सेवा के लिए ड्रोन अड्डों के साथ लगभग चार शहरी गोदामों की आवश्यकता होगी। अधिक से अधिक खाड़ी क्षेत्र को कवर करने के लिए दर्जनों नए गोदामों की आवश्यकता होगी, प्रत्येक को अन्य गोदामों की तरह बिजली और संभावित प्राकृतिक गैस को संचालित करना होगा। हमने अपने अनुमानों में इस अतिरिक्त ऊर्जा उपयोग को शामिल किया।

छोटे ड्रोन वितरण से उत्सर्जन को बचाया जा सकता है

सभी कारकों को मिलाकर, हमने पाया कि छोटे ड्रोन के साथ पैकेज वितरण ट्रकों के साथ वितरण की तुलना में पर्यावरण के लिए बेहतर हो सकता है। अमेरिका में औसतन, पैकेज की ट्रक डिलीवरी से लगभग 1 किलो ग्रीनहाउस गैस का उत्सर्जन होता है। कैलिफोर्निया में, एक छोटे पैकेज के ड्रोन वितरण से लगभग 0.42 किलोग्राम ग्रीनहाउस गैस का उत्सर्जन होगा। यह उस राज्य में ट्रक द्वारा वितरित पैकेज से जुड़ी 0.92 किलोग्राम ग्रीनहाउस गैसों से 54 प्रतिशत की बचत है। कार्बन-गहन मिसौरी में, सुधार छोटा होगा - सिर्फ 23 प्रतिशत की कमी - लेकिन फिर भी बेहतर।

छोटे ड्रोन किसी भी ट्रक या वैन से बेहतर थे, चाहे वह डीजल ईंधन, गैसोलीन, प्राकृतिक गैस या यहां तक ​​कि बिजली से संचालित हो।

बड़े ड्रोन के बारे में हमारे निष्कर्ष कम स्पष्ट थे। कैलिफोर्निया में डीजल ट्रकों की तुलना में वे 9 प्रतिशत बेहतर थे, लेकिन मिसौरी में चार्ज किए जाने पर यह बहुत बुरा था। क्योंकि बड़े ड्रोन को एक मील तक उड़ान भरने के लिए अधिक किलोवाट-घंटे की आवश्यकता होती है, बड़े ड्रोन के लिए बिजली की कार्बन तीव्रता वास्तव में मायने रखती है। यहां तक ​​कि उन जगहों पर जहां ऊर्जा आम तौर पर स्वच्छ स्रोतों से उत्पन्न होती है, ड्रोन के लिए आवश्यक अतिरिक्त गोदाम ऊर्जा की वजह से बड़े ड्रोन के बजाय इलेक्ट्रिक वैन या इलेक्ट्रिक ट्रकों के साथ बड़े पैकेज देने के लिए बेहतर है।

लेकिन अगर आप आज रात के खाने के लिए उस आवश्यक सामग्री को भूल गए, तो हमारे निष्कर्ष बताते हैं कि किराने की दुकान को अपनी कार को स्टोर और वापस ले जाने के बजाय ड्रोन द्वारा भेजना बेहतर है।

स्थिरता के लिए अगला कदम

किसी भी ऊर्जा मॉडल की तरह, हमारे अनुमान इस्तेमाल की गई मान्यताओं के आधार पर बदल सकते हैं। ड्रोन के लिए पैकेजों को संग्रहीत करने के लिए कितनी जगह की आवश्यकता है, और कितने ऊर्जा ड्रोन का उपयोग करते हैं, महत्वपूर्ण कारक हैं, जैसा कि बिजली के कार्बन फुटप्रिंट का उपयोग किया जाता है। हमारे पेपर में, हम यह पता लगाते हैं कि विभिन्न मान्यताओं के तहत परिणाम कैसे बदलते हैं।

ग्राउंड डिलीवरी वाहनों के लिए, दक्षता में सुधार करने के सर्वोत्तम तरीकों में प्रति मील या इलेक्ट्रिक डिलीवरी ट्रकों या वैन पर स्विच करने वाले पैकेजों की संख्या बढ़ाना शामिल है।

जैसे-जैसे अधिक कंपनियां ड्रोन का उपयोग करना शुरू करती हैं, पैकेज वितरण उनके कार्यों में से एक होगा। संभावित पर्यावरणीय लाभों को अधिकतम करने के लिए, कंपनियों को प्रकाश पैकेज देने के लिए कम कार्बन बिजली से चार्ज किए गए छोटे ड्रोन का उपयोग करने पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए, और यह बताने के लिए कि डिलीवरी ड्रोन को कितना गोदाम स्थान समर्पित है। भारी पैकेज अक्सर कुशल, अक्सर इलेक्ट्रिक, ग्राउंड डिलीवरी वाहनों के लिए सबसे उपयुक्त होते हैं। सबसे बड़ा लाभ गोदामों की ऊर्जा दक्षता में सुधार और, कार्बन-सघन ईंधन से उत्पन्न बिजली की मात्रा को कम करने से होगा। अब हमें बस उन सभी प्रोपेलरों के शोर के बारे में कुछ करना है जो उपरि करते हैं।

कॉन्स्टेंटाइन समरस, सिविल और पर्यावरण इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर, कार्नेगी मेलन विश्वविद्यालय

जोशुआ स्टोलेरॉफ़, पर्यावरण वैज्ञानिक, लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी