K „zelenému“, „čistému“ či „chytrému“ městu patří také „zelená“ nebo „čistá“ veřejná doprava. Na její rozvoj je ostatně zaměřen také Integrovaný regionální operační program (IROP). V tomto článku se blíže podíváme na možnosti a omezení, které nabízejí „zelené“ pohony pro městské autobusy, o nichž se v ČR hovoří. Je zřejmé, že nejméně efektivním pohonem je plynový motor. Není divu – jde o zážehový motor, tedy náš starý známý „benzíňák“, jehož spotřeba je právě v městském provozu s častými rozjezdy a zastaveními značně vysoká. Protože však stlačený zemní plyn produkuje relativně méně lokálních emisí než klasický diesel Euro 5, je i tento „nenasytný žrout“ ve městě o něco ekologičtější. Bylo by ošidné totéž tvrdit o porovnání s dieselem Euro 6. V tomto momentě však obvykle nastávají bouřlivé spory mezi zastánci dieselových a plynových motorů o tom, jak tyto motory fungují v teorii a v praxi. Ponechme je jejich diskusím a podívejme se na elektrické pohony. U elektrobusů nebo trolejbusů jsou lokální emise nulové a celkové emise „well-to-wheel“ neboli „od jámy po kolo“ včetně skleníkových plynů se podle zdrojů EU pohybují zhruba na poloviční úrovni dieselu. K oblíbeným argumentům odpůrců elektrické dopravy patří, že „každý elektromobil má svůj komín“ nebo že „elektrobus má výfuk v Tušimicích“. Energetická účinnost spalovacího motoru se pohybuje kolem 30 %. Energetická účinnost trakčního elektromotoru přesahuje 90 %, přičemž elektromotor při brzdění rekuperuje, tedy funguje jako generátor a vrací elektrickou energii zpět do troleje nebo do baterií. Elektromotor zkrátka s energií hospodaří lépe než pístový spalovací motor (jak ostatně dokazují i dieselelektrické lokomotivy). Český elektroenergetický mix obsahuje z více než 40 % bezemisní zdroje (jaderné a obnovitelné). Podobný podíl mají uhelné elektrárny, do nichž byly investovány nemalé prostředky na odsíření, zbytek tvoří ostatní, převážně plynové zdroje. Strukturou emisních a bezemisních zdrojů se velmi blíží evropskému průměru. Trolej bus Je to historicky nejstarší elektrický autobus. Věřme, nebo ne, ale tomuto věčně zelenému dopravnímu prostředku je přes 130 let. Je to výtečný pomocník tam, kde již existuje trolejová infrastruktura a kde jsou dostatečně silné přepravní proudy, které umoří zvýšené náklady na provoz a údržbu. Problémem je však závislost trolejbusu na trolejové infrastruktuře. Stačí drobné práce na silnici a je nutno organizovat náhradní dopravu. Tuto závislost lze snížit nebo odstranit přidáním nezávislého zdroje energie. Nejlevnější je přídavný dieselový agregát. Při režimu jeho provozu (zahřátí, rozjezd, krátká jízda, zastavení) je to ovšem také to nejméně ekologické využití dieselového motoru. Spotřeba nafty u takového agregátu může být v přepočtu i dvojnásobná oproti dieselovému autobusu(!). Mnohem ekologičtější je využití bateriových zásobníků energie – a dostáváme se ke konceptu tzv. parciálního trolejbusu. Technicky je možné naplnit trolejbus bateriemi tak, aby většinu své trasy ujel v nezávislém režimu na baterie a po zbytek jízdy je dobíjel. V praxi se však ukazuje, že ekonomické je dodržovat poměr závislého a nezávislého provozu nanejvýš 2 : 1, tedy 2 km pod trolejí na 1 km z baterií. Elektro bus Bateriový elektrobus představuje elektrický autobus zcela nezávislý na trolejovém vedení. Tento dopravní prostředek prodělal za posledních několik let bouřlivý vývoj a stále se rozvíjí. Na českém trhu zdomácněly elektrobusy SOR, které jsou v ostravské MHD v pravidelném provozu již od roku 2010. Zkoušejí se také elektrobusy Škoda s karoserií Solaris (mimochodem polský Solaris s různými pohony je jedničkou na evropském trhu elektrobusů) a objevuje se zde zcela nový a perspektivní ostravský výrobce Ekova Electric. Reálný dojezd elektrobusu je nicméně stále omezen kapacitou jeho trakčních baterií. A zde je třeba se zamyslet nad základní koncepcí elektrobusu, kterou je nutno zvolit pro dané konkrétní provozní nasazení. Pokud plánujeme denní dojezd nejvýše cca 160 až 180 km, vystačíme si s tzv. nočním elektrobusem – tedy s baterií, která se přes noc nabije ze zásuvky (obvykle během několika hodin) a přes den slouží na lince – případně obráceně. Jakmile se s požadovaným dojezdem pohybujeme nad 180 km denně, už není volba tak jednoduchá. Pochopitelně existují výrobci, kteří nabízejí denní dojezd i 250 km. Je však třeba mít na zřeteli, že takovýto dojezd již vyžaduje velkou kapacitu baterií, které omezují prostor pro cestující a významně zvyšují hmotnost, a tedy i spotřebu elektrobusu. Dostáváme se pak ke konceptu „průběžně dobíjeného elektrobusu“, jehož baterie vystačí pouze na část denního oběhu a dobíjejí se velkými výkony po relativně krátkou dobu (obvykle několik minut) na trase, například při pobytu na konečné zastávce. Na plnou kapacitu se baterie dobijí přes noc. Dojezd takového elektrobusu pak může být prakticky neomezený. Jak ale patrno, tento koncept vyžaduje instalaci dalších dobíjecích stanic. Zároveň omezuje provozní nezávislost elektrobusu tím, že předurčuje vedení jeho linek nebo oblast, v níž je provozován, má-li se po určité ujeté vzdálenosti dobít na trase. Existuje množství technologií pro průběžně dobíjené elektrobusy. Bezkontaktní (indukční) nabíjení z cívky umístěné pod vozovkou na zastávce na cívku, která se vysune z podvozku elektrobusu a přiblíží se několik centimetrů k povrchu vozovky, má prakticky nulové estetické dopady. Je proto preferováno v některých zahraničních městech. Kromě sporné energetické účinnosti tohoto nabíjení je tu však ještě jeden problém: Co se stane, bude-li třeba opravit vozovku nad nabíjecí cívkou nebo kolem ní a kdo bude zodpovídat za plynulost provozu elektrobusů. V českých poměrech proto tento systém prakticky bez výjimky nemá zastánce. Kontaktní nabíjení nabízí více různých řešení. Hlavním trendem v průběžném dobíjení je uzemněné kontaktní nabíjení pomocí čtyřpólové konzole pantografového typu, která se vysouvá ze střechy vozidla do kontaktu na nabíjecím stojanu nebo obráceně, spouští se z nabíjecího stojanu na kontaktní ližiny na střeše elektrobusu. Celý proces probíhá zcela automaticky, přičemž vozidlo a nabíjecí stanice spolu od příjezdu k nabíjecí stanici do odjezdu po nabití nepřetržitě komunikují. Protože je propojení s vozidlem uzemněné, mohou během nabíjení cestující volně nastupovat a vystupovat. Mezi českými trolejbusovými fandy hraje prim neuzemněné kontaktní nabíjení pomocí dvoupólového pantografu umístěného na střeše elektrobusu, kde zdrojem nabíjecí energie je trolejbusová trolej nebo dvoupólová odbočka z tramvajové troleje. Takové elektrické minibusy jsou provozovány například ve Vídni a předváděny byly i v Praze, Brně i dalších českých městech. Za zdánlivě „levným a jednoduchým“ řešením se však skrývá mnohé úskalí. Přenášený výkon je zde poměrně omezený, což má vliv na dobu nabíjení. Kvůli bezpečnosti je také nutno instalovat galvanické oddělení (bezkontaktní přenos el. energie) buďto na vozidle, nebo v nabíjecí infrastruktuře. To pro změnu ovlivňuje celkové náklady tohoto řešení včetně energetických ztrát při nabíjení. Není proto divu, že kromě zmíněných vídeňských elektrobusů (a zkušebního provozu v Praze) tento koncept prozatím nikde nezdomácněl. Pro úplnost ještě zmiňme hybridní a plug-in hybridní autobusy. Oba druhy jsou vybaveny dieselovým motorem a elektromotorem, ale každý funguje trochu jinak. Kolik to stojí ? Autobus na CNG není o mnoho dražší než diesel – zhruba o 10 až 20 %. Jednorázovou investicí je plnicí stanice, jejíž cena může dosáhnout cca troj- až čtyřnásobku ceny vozidla. Díky daňové politice jsou náklady na spotřebovaný plyn zhruba o třetinu menší než u dieselu, takže plynové autobusy si na své zvýšené investiční náklady zpravidla vydělají úsporami provozních nákladů. Na rozdíl od dieselových autobusů jsou zároveň plynové autobusy předmětem investičních dotací. Jistěže se v souvislosti s autobusy na CNG hovoří o „zeleném“ pohonu – úspory emisí oproti zastaralým dieselům jsou patrné, u moderních dieselů už to ale nelze tvrdit tak jednoznačně. Řídící pracovníci v dopravních podnicích znalí problematiky nezřídka připouštějí, že při nasazení autobusů na CNG jde hlavně o rozhodnutí ekonomické, ne ekologické, a „zelený folklór“ je spíše součástí jejich marketingu. U elektrobusů a trolejbusů s bezemisním provozem je tomu jinak. Jejich cena (včetně náhradních baterií) se pohybuje na úrovni dvoj- až trojnásobku ceny dieselu, parciální trolejbusy jsou přitom o cca 10–20 % dražší než elektrobusy. Cena nabíjecího zařízení pro elektrobusy se pohybuje ve zlomcích ceny vozidla a jeho nároky na údržbu jsou velmi malé. Naproti tomu náklady na kilometr nové trolejbusové trati mohou být téměř srovnatelné s cenou nového trolejbusu. Někdy potkáme „trolejbusové romantiky“, kteří považují elektrobusy za konkurenci trolejbusů. Jak je ale patrno, elektrobus i trolejbus představují elektrické dopravní prostředky, které se vzájemně doplňují i tam, kde již existuje trolejbusová síť. Pokud přesah požadovaného nezávislého dojezdu trolejbusu není větší než polovina jízdy pod trolejí, vyplatí se nejspíš využít parciální trolejbus. Tam, kde je požadovaný nezávislý dojezd delší, nebo tam, kde nelze linky trolejbusu a autobusu efektivně provázat, bude lepší nasadit elektrobusy. Tam, kde existuje trolejbusová síť nebo její část, která je jen velmi málo využitá, takže se z ekonomických důvodů uvažuje o jejím zrušení, stojí za úvahu náhrada trolejbusů elektrobusy, která by zachránila bezemisní elektrickou dopravu. Takovému kroku však musí předcházet technická a ekonomická studie, která důkladně zhodnotí všechny přednosti a rizika. Takovým rizikem je v neposlední řadě relativně krátká historie elektrobusů, a tudíž stále ještě ne dost provozních zkušeností. Na obzoru vodík Palivový článek je, jednoduše řečeno, zařízení, v němž se elektrochemickou cestou vyrábí z vodíku elektřina. Produktem tohoto chemického procesu je vodní pára. Od počátků jeho praktického využití, například na kosmické lodi Apollo v 60. letech minulého století, se mnohé změnilo. Desítky palivočlánkových autobusů dnes brázdí evropská, americká a další města. Nejrozsáhlejší park těchto autobusů v Evropě, celkem 10 vozidel, má dnes skotský Aberdeen. Jde o svým způsobem typické evropské palivočlánkové autobusy: jejich výrobcem je belgický Van Hool, s palivočlánkovými jednotkami kanadské firmy Ballard a elektrickým pohonem Siemens. Palivový článek jako primární zdroj elektrické energie je zde doplněn trakčními bateriemi pro vyrovnávání požadavků na výkon během jízdy. Zdrojem vodíku pro tyto autobusy je elektrolýza vody využívající elektřinu z obnovitelných zdrojů. Jeden palivočlánkový autobus má i Česko. Je to demonstrační vozidlo TriHyBus s trojitě hybridním pohonem (palivový článek, baterie a superkapacitory), které je někdy nasazováno na lince MHD v Neratovicích. Zde se nachází i prozatím jediná česká vodíková plnicí stanice. Co všechny zúčastněné tolik přitahuje na palivočlánkových elektrobusech? Řekneme si to v některém z dalších čísel TT, neboť vodík již zdaleka není pouze záležitostí laboratorních pokusů nebo vojenské techniky, ale má šanci se v blízké budoucnosti stát zcela regulérním zdrojem pro bezemisní pohony autobusů i automobilů – přesně jak to před více než 140 lety předvídal geniální Jules Verne. Jakub Slavík (Autor je manažerský konzultant specializovaný na problematiku veřejné dopravy, využívání moderních technologií a smart city. Je provozovatelem stránek www.proelektrotechniky.cz a www.smartcityvpraxi.cz.)
