O elektrických a hybridních vozidlech

V rámci mezinárodního veletrhu AUTOTEC 2006 proběhla 6. června v Kongresovém centru v Brně ve dvou sekcích mezinárodní konference se zaměřením na alternativní druhy pohonu motorových vozidel. Na programu byly přednášky z oblasti biopaliv, a to bioetanolu a bionafty, dále zemního plynu, vodíku a elektřiny, včetně hybridního pohonu tvořeného elektromotorem a spalovacím motorem. ELEKTRICKÁ A HYBRIDNÍ VOZIDLA Rozvoj elektrických a hybridních vozidel doznal u nás hmatatelných výsledků. V průběhu posledních 12 let se řada vědeckých pracovníků věnovala této témě s ohledem na hromadnou dopravu. Bylo to zejména na Fakultě elektrotechniky a komunikačních technologií VUT, Brno. Jde o významné spojení elektrických a hybridních vozidel v souvislosti s ochranou životního prostředí. Použijí se obnovitelné zdroje, a to elektrické energie z provozu hydrocentrál pro nabíjení akumulátorových baterií pohonu elektrických vozidel a elektrického pohonu hybridních vozidel i bioetanolu či bionafty ve formě paliv spalovacích motorů hybridních vozidel. Z hlediska výrazného zkrácení doby potřebné k nabití akumulátorových baterií se používá rychlonabíjecích zařízení, která vyrábí česká firma EPRONA, Rokytnice nad Jizerou. Tato zařízení jsou instalována v každém elektrickém a hybridním vozidle. Pro další zkrácení doby k zajištění vyššího výkonu rychlonabíjecích zařízení se vyrábí mobilní rychlonabíjecí stanice určené pro firmy vlastnící více elektrických a hybridních vozidel, nebo stacionární veřejné rychlonabíjecí stanice sloužící k veřejné instalaci v jednotlivých městech. ELEKTRICKÝ SKLÁDACÍ SKÚTR ROTOBIC V roce 2002 začala u firmy ROTOKOV, Křídlůvky u Znojma, na základě výzkumu Ústavu elektrotechnologie Fakulty elektrotechniky a komunikačních technologií VUT výroba elektrického skládacího skútru ROTOBIC. Jde o jednostopou a třístopou konstrukční verzi, jejichž ceny jsou pro uživatele příznivé. U obou se jedná o velmi pohodlný dopravní prostředek, který lze ve složeném stavu snadno přepravovat v zavazadlových prostorech automobilů i autobusů. ROTOBIC je vhodný zejména pro městskou dopravu. Třístopá konstrukční verze je určena především pro přepravu starších osob a zejména pro občany s částečným postižením pohybového ústrojí. Provozní náklady u jednostopé i třístopé konstrukční verze činí 0,070 Kč/km při dojezdu 7 - 15 km dle hmotnosti řidiče a reliéfu terénu. V současnosti je možno používat k pohonu olověný akumulátor, který bude postupně nahrazen nikl-kadmiovou nebo nikl-metalhydridovou akumulátorovou baterií. Zcela vybitou olověnou baterii lze nabít za 4 h, nikl-kadmiovou baterii za 40 min a nikl-metalhydridovou baterii za 2 h. Hmotnost jednostopé verze činí 29 kg, u třístopé verze 32 kg při použití olověné akumulátorové baterie. Při použití nikl-kadmiové baterie klesá hmotnost obou konstrukčních verzí o 2,5 kg a při použití nikl-metalhydridové baterie klesá hmotnost obou konstrukčních verzí o 4,5 kg. Nosnost obou konstrukčních verzí je 110 kg. ROTOBIC se již v jednostopé verzi používá na mezinárodním letišti v Praze - Ruzyni a třístopá verze pro vnitropodnikovou dopravu ve Škoda Auto, Mladá Boleslav. ELEKTRICKÉ VOZIDLO BETA V současné době se připravuje výroba užitkového elektrického vozidla BETA, které vyvinula firma Škoda Elcar, Ejpovice. Lze je nabít za 60 - 90 min dle napětí použité nikl- kadmiové akumulátorové baterie francouzské firmy SAFT, pomocí rychlonabíjecího zařízení od firmy EPRONA z Rokytnice nad Jizerou. Velmi zajímavé je porovnání provozních nákladů elektrického vozidla BETA EL 180 a vozidla BETA CL 1.3 se spalovacím motorem shodné konstrukce, lišící se pouze použitým motorem. Při spotřebě elektrické energie ze sítě 285,7 Wh/km, ceně elektrické energie 2,45 Kč/kWh a ujetí 120 000 km garantované výrobcem nikl-kadmiových baterií - firmou SAFT, činí provozní náklady elektrického vozidla 180 jen 0,70 Kč/km. U vozidla BETA CL 1.3 při spotřebě paliva 9 litrů/100 km (městský cyklus podle metodiky EHK) a průměrné ceně paliva 27 Kč/litr (NATURAL 95) činí provozní náklady 2,43 Kč/ km. Z toho vyplývá, že po ujetí 120 000 km jsou náklady u BETA EL 180 oproti provozním nákladům u BETA CL 1.3 o 207 600 Kč nižší. NÍZKOPODLAŽNÍ ELEKTROBUS V oblasti hromadné ekologické dopravy elektrickými vozidly byl v roce 2003 ukončen vývoj a realizována výroba nízkopodlažního elektrobusu za kooperace několika významných institucí (ČAS-SERVICE, Znojmo, VUT v Brně, ŠKODA Plzeň atd.). Tento elektrobus, jehož jízdní vlastnosti během dlouhodobého provozu probíhají v rámci hromadné městské dopravy ve Znojmě při celkové délce 11,5 m, hmotnosti 18 000 kg, je určen pro přepravu 70 osob, z toho 29 sedících. Dosahuje dojezdu 110 - 130 km na jedno nabití pomocí rychlonabíjecího zařízení Ni-Cd baterií firmy EPRONA, max. rychlosti 70 km/h a stoupavosti 8 %. Provozní náklady jsou 0,80 Kč/km oproti nákladům autobusu se spalovacím motorem, které činí 7,00 Kč/ km. Ve městě Znojmě je tento elektrobus již tři roky v plném provozu. Praktické zkušenosti ukazují, že má, proti klasickému provozu autobusů používajících naftu jako palivo, zejména v zimním období nesporné výhody. Odpadají problémy se zamrzáváním palivového systému naftového pohonu a jeho údržbou, dále problémy celého olejového hospodářství včetně výměny olejů, a také vzduchových obvodů a jejich zamrzání. Provoz je ekologický, elektrobus neprodukuje žádné škodlivé emise, které jsou zvýrazněné zejména v inverzních podmínkách. HYBRIDNÍ VOZIDLA Vysokou účinnost vykazují hybridní vozidla, jejichž pohon je tvořen elektromotorem a spalovacím motorem, u kterého se používá palivo, tj. benzín nebo nafta s obsahem 2 % bioetanolu od roku 2005 a 5,75 % bioetanolu od roku 2010, jak to požaduje směrnice EU. Bylo ověřeno, že spalovací motor může používat pouze 95 % bioetanolu, jak to prokázala ve svých autobusech švédská firma Scania, nebo směs 85 % bioetanolu a 15 % benzínu, jak to prokázal americký Ford. Použití bioetanolu ve formě přísady paliva spalovacího motoru umožňuje postupnou náhradu dosud výhradně dovážených paliv ze zahraničí při výrazném snížení vlivu jejich nestabilní ceny na světových trzích a hlavně využitím obnovitelného paliva ve formě bioetanolu pěstováním nepotravinářské zemědělské produkce (v ČR krmné pšenice) na 900 000 ha neobdělané zemědělské půdy v České republice. U nás se v současné době ve spolupráci s rakouskými partnery řeší projekt hybridního vozidla v rámci programu EU EUREKA. Garantem za naší stranu je firma DI-ELCOM, Plzeň. Cílem tohoto projektu je vývoj a následná výroba čtyřkolového hybridního vozidla MINIMOBIL, které umožňuje přepravu až tří osob nebo nákladů. Jeho maximální rychlost je 90 km/h a dojezd 300 km při použití spalovacího motoru a 30 - 60 km při použití elektromotoru. Ve vývoji hybridních vozidel je nejdále automobilka Honda. Zatím nejznámější vozidlo s hybridním pohonem je Honda Insight, dalšími jsou Honda Civic a Toyota Prius. Alternativní doprava elektrickými a hybridními vozidly jde tedy technologicky značně kupředu. Proto je v budoucnosti žádoucí zajistit legislativní podporu tomuto perspektivnímu druhu ekologické dopravy, aby tento technologický vzestup mohli znatelněji vnímat i občané. DOC. RNDR. MIROSLAV CENEK, CSC. PROF. ING. JIŘÍ KAZELLE, CSC. ING. ZDENKA ROZSÍVALOVÁ ÚSTAV ELEKTROTECHNOLOGIE FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ VUT BRNO