Na úvod o smart city, o elektrických autobusoch a o pripravovanej konferencii

Parky mestských autobusov vo svete sa postupne elektrifikujú. Nie je náhodou, že ocenenie „najlepší mestský autobus roku 2017“ si na poslednom medzinárodnom veľtrhu IAA Nutzfarzeuge v Hannoveri prvýkrát v histórii odniesol batériový elektrobus. I na Slovensku sa začínajú uplatňovať elektrobusy – štrnásť vozidiel vo farbách košického dopravného podniku je toho najlepším dôkazom. Elektrobusy sú zároveň jednou z moderných technológií, ktoré pomáhajú vytvárať inteligentné mestá – smart cities. Nie je preto divu, že sa elektrobusom v kontexte inteligentných miest bude venovať tiež konferencia „Elektrické autobusy pre mesto“ ako sprievodný program pripravovaného veľtrhu BUS SHOW 2018  v Nitre.

.

Solaris Urbino 12 Electric: „najlepší mestský autobus roku 2017“ si na poslednom medzinárodnom veľtrhu IAA Nutzfarzeuge v Hannoveri prvýkrát v histórii odniesol batériový elektrobus.

Čo je to smart city

Pod pojmom smart city rozumieme koncept strategického riadenia mesta, resp. obce alebo regiónu (pre jednoduchosť hovorme ďalej iba o „smart city“), pri ktorom sa využívajú moderné technológie na ovplyvňovanie kvality života v meste, a následne na dosahovanie hospodárskych cieľov mesta. Pritom dochádza k synergiám medzi rôznymi aktivitami a verejnými službami, vďaka ktorým mesto funguje – predovšetkým doprava, logistika, bezpečnosť, energetika, správa budov atď.

Smart city je tak možné vidieť v štyroch úrovniach:

• organizácia a plánovanie, pre ktoré moderné technológie umožňujú získať a spracovať potrebné dáta,

• komunitný život, kde vedenie mesta priebežne komunikuje s občanmi a občanom načúva, a občan sa tak cíti súčasťou jedného spoločenstva a nie iba kolieskom v odľudštenom súkolesí,

• infraštruktúra smart city, tvorená tromi základnými piliermi: inteligentná mobilita, inteligentná energetika a služby a informačné a komunikačné technológie,

• výsledná kvalita života a atraktivita mesta, ktorá je konečným cieľom zavádzania konceptu smart city.

Ako vidieť, technológie, ktorým sme si zvykli hovoriť inteligentné, tvoria „sivú“ infraštruktúru inteligentného mesta. Tieto technológie však nie sú cieľom samé pre seba, nieto ešte „veľkými hračkami pre veľké deti“, ale prostriedkom na to, aby sa v meste dobre žilo a podnikalo, a mesto teda hospodársky prekvitalo.

„Sivú“, teda technologickú, infraštruktúru doplňuje v smart city zelená infraštruktúra – mestská zeleň. Tá má významný vplyv na život v meste, či už preto, že pôsobí ako „prírodná klimatizácia“, alebo preto, že je nevyhnutná pre zachovanie biologickej rovnováhy.

Dôležitou súčasťou infraštruktúry smart city sú práve elektrické autobusy ako ekologický druh hromadnej dopravy. Pozrime sa na ne trochu zblízka. Najprv si ale ukážeme, prečo sú elektrické pohony také preferované.

I na Slovensku sa začínajú uplatňovať elektrobusy – štrnásť vozidiel vo farbách košického dopravného podniku je toho najlepším dôkazom (foto: Zdeněk Nesveda)

Ekologicky = elektricky, na Slovensku obzvlášť

„Každý elektromobil má svoj komín!“ Ako často je možné podobné komentáre počuť od zarytých odporcov elektrickej dopravy. Naozaj?

Slovensko je jednou z európskych (a svetových) krajín s najčistejším elektroenergetickým mixom. Tepelné elektrárne sa na výrobe slovenskej elektriny podieľajú len cca trinástimi percentami. Viac ako polovicu výroby zaisťuje bezemisná jadrová energetika a o zvyšok sa delia ostatné bezemisné a nízkoemisné zdroje, najmä vodné elektrárne.

To však nestačí. Celkové ekologické prínosy elektrického pohonu sú dané predovšetkým jeho energetickou efektívnosťou – elektrobus spotrebuje oproti dieselu len zhruba dve pätiny energie. Elektromotor skrátka nemá piesty s ojnicou a nebeží na neutrál.

Ešte významnejšie sú ekologické prínosy v mieste prevádzky, kde elektrická doprava (na rozdiel od dieselov alebo CNG) neprodukuje žiadne emisie. Ide najmä o pevné častice a oxidy dusíka, ktoré môžu za väčšinu súvisiacich úmrtí a obzvlášť škodia v mestách, kde sa neľahko rozptyľujú.

Ďalším významným miestnym efektom elektrifikácie je odstránenie hluku produkovaného motorom autobusu. Motor nie je jediným zdrojom hluku vozidla, významne sa však prejavuje práve pri nízkych rýchlostiach a rozbiehaní v mestskej prevádzke.

Reálny dojazd elektrobusu je obmedzený kapacitou trakčných batérií. Tomu je nutné prispôsobiť i spôsob prevádzkovania elektrobusov. (foto: Zdeněk Nesveda)

Batériový elektrobus – ekologický a nezávislý

Nezávislým elektrickým autobusom je batériový elektrobus, ktorý teraz prechádza prudkým rozvojom. V celej Európe ich teraz jazdí asi tisíc, svetovým lídrom je však Čína so 170 tisícmi.

Reálny dojazd elektrobusu je obmedzený kapacitou trakčných batérií. Tomu je nutné prispôsobiť i spôsob prevádzkovania elektrobusov.

Pri dennom dojazde najviac cca 160 – 180 km postačí tzv. „nočný elektrobus“ – teda elektrobus, ktorý sa cez noc nabije zo zásuvky (obvykle za niekoľko hodín) a cez deň slúži na linke.

Hneď ako sa požadovaný dojazd pohybuje nad touto hranicou, príde k slovu koncept priebežne dobíjaného elektrobusu. Okrem pomalého nočného nabíjania na plnú kapacitu sa elektrobus počas dňa priebežne dobíja na trase veľkými výkonmi zo špeciálnej nabíjacej stanice tak, aby jeho batérie vždy vystačili po ďalšie dobitie aj so všetkými potrebnými rezervami.

Denný dojazd takého elektrobusu potom môže byť prakticky neobmedzený. Priebežné dobíjanie však predurčuje vedenie jeho liniek alebo oblasť, v ktorej sa prevádzkuje, a takýto elektrobus už nie je celkom nezávislý.

V súlade so štandardizačným procesom na úrovni CEN a CENELEC a súbežne s ním sa dohodou hlavných priemyselných hráčov vyvinul štandard priebežného dobíjania označovaný ako OppCharge, (foto. Volvo Buses)

Technológií na priebežné nabíjanie elektrobusov je viac.

Predmetom celoeurópskej technickej štandardizácie sú dve nabíjacie technológie: zásuvka CCS alebo Combo II, používaná aj na rýchle nabíjanie elektromobilov, a uzemnené, plne automatické, tzv. štvorpólové rýchle dobíjanie s konzolou pantografového typu. Toto rýchle nabíjanie sa dá pripojiť k verejnej sieti aj k energetickej infraštruktúre električiek či trolejbusov.

V súlade so štandardizačným procesom na úrovni CEN a CENELEC a súbežne s ním sa dohodou hlavných priemyselných hráčov vyvinul štandard priebežného dobíjania označovaný ako OppCharge, charakteristický pantografovou konzolou spúšťanou z pylónu do lyžín na streche vozidla. Všetko nasvedčuje tomu, že táto technológia bude udávať hlavný smer v ponuke priebežného dobíjania elektrobusov. Okrem Európy má ambície zaujať toto miesto i v USA a Kanade.

Štandardizácia má za cieľ zjednotenie technických parametrov tak, aby bolo možné vzájomne kombinovať elektrobus a nabíjaciu stanicu od ktoréhokoľvek výrobcu, čo stimuluje dodávateľský trh. Štandardizácia tiež podporuje sériovosť, a tým efektívnosť výroby. V oboch prípadoch je výsledkom tlak na zníženie rozdielu cien elektrobusov oproti konvenčným autobusom, a teda na ich obchodnú atraktívnosť.

Existujú aj mnohé ďalšie systémy priebežného dobíjania elektrobusov. Avšak tu platí to isté, čo pri preklínaných a napriek tomu stále nakupovaných produktov firmy Microsoft: Iste existujú lepšie riešenia, ale toto je štandard.

Parciálný trolejbus Škoda, Nezávislá prevádzka trolejbusu na batérie je podstatne ekologickejšia ako využitie prídavného dieselového agregátu s enormnou spotrebou paliva (v prepočte až dvojnásobok autobusu). (foto: Škoda Electric)

Parciálny trolejbus – bezemisný výlet za troleje

Večne zeleným praotcom elektrických autobusov je starý dobrý trolejbus s históriou dlhou viac ako storočie. Jeho Achillovou pätou je závislosť od trolejového vedenia, ktorá robí prevádzku trolejbusu zraniteľnou a zároveň nákladnou. Snaha urobiť trolejbus aspoň čiastočne nezávislým a zároveň zachovať jeho ekologickú prevádzku vedie ku konceptu parciálneho trolejbusu, teda trolejbusu s batériovým zásobníkom energie.

Nezávislá prevádzka trolejbusu na batérie je podstatne ekologickejšia ako využitie prídavného dieselového agregátu s enormnou spotrebou paliva (v prepočte až dvojnásobok autobusu). Má však technické a ekonomické obmedzenia. Keď trolejbus ide a zároveň dobíja batérie, odoberá prirodzene omnoho viac energie, ako keď iba ide. Pri dobíjaní v stoji sa pre zmenu zberača rýchlo zahrejú, pretože ich nechladí prúd vzduchu. Oboje kladie nároky na trolejovú infraštruktúru i na samotný zberač. Trolejbus tiež nie je možné vyplniť batériami nadmieru – sú tu prirodzené obmedzenia v priestore a v celkovej hmotnosti.

V súčasnosti preto platí ako osvedčená prax, že prevádzka trolejbusu s batériami je efektívna do pomeru 2:1, teda 2 kilometre pod trolejom na 1 kilometer mimo troleja, aj keď technicky je možné aj viac.

Samostatnou kapitolou sú elektrické autobusy, využívajúce ako jeden zo zdrojov elektriny vodíkové palivové články (foto: Zdeněk Nesveda)

Na obzore vodík

Samostatnou kapitolou sú elektrické autobusy, využívajúce ako jeden zo zdrojov elektriny vodíkové palivové články. Spájajú v sebe bezemisnú prevádzku a dojazd na jedno natankovanie nádrže porovnateľný so spaľovacími motormi.

Zatiaľ sú tieto autobusy príliš drahé a chýba im vodíková infraštruktúra, ale to sa môže čoskoro zmeniť. Len v Európe je dnes záujem o cca 600 takýchto vozidiel a priemyselným ťahúňom sú bohaté plynárenské spoločnosti, ktoré tu tušia budúcnosť.

Úsilie venované príprave a realizácii takého projektu sa však bohato vráti v príjemnej a účelnej mestskej doprave. (foto: Zdeněk Nesveda)

Elektrické autobusy ako projekt

Najhlúpejší spôsob, ako elektrifikovať mestskú dopravu, je možné zhrnúť do vety: „Zožeňme si elektrobus, nech sme svetoví.“

Daňou za ekologické prínosy elektrických autobusov sú vyššie spomínané prevádzkové obmedzenia aj vyššie obstarávacie náklady, čiastočne kompenzované nižšími prevádzkovými nákladmi. Elektrobusy, rovnako ako parciálne trolejbusy, predstavujú samostatný dopravný systém, ktorý je potrebné koncipovať tak, aby sa čo najviac využili ich výhody a nevadili ich nevýhody – teda riešiť ho ako projekt.

Najprv je potrebné definovať, aké dopravné služby sú potrebné, potom preveriť, aké najvhodnejšie technológie pre ne aktuálne ponúka priemyselný trh.

Následne sa prepočíta finančná a sociálno-ekonomická efektívnosť takého riešenia a nájdu potrebné finančné zdroje. Tie môžu pochádzať z verejných rozpočtov alebo od súkromných inštitúcií, ako úvery, lízing či iné formy „alternatívnych“ financií. Až potom je možné pristúpiť k obstaraniu potrebnej techniky.

Pokiaľ sa ako alternatíva zvolí zapojenie do vývojového (či inovačného) projektu, hradeného čiastočne priemyslom, ušetria sa investičné náklady. Je však nutné počítať s tým, že sa dopravca stane „živým laboratóriom“ a nemá zmysel očakávať vysokú disponibilitu vozidiel a zariadení. Priemysel sa tu nehrá na bohatého strýčka, ale investuje do prevádzkového overovania nových technológií.

Tým celý projekt elektrifikácie nekončí. Bez ďalších opatrení, napríklad inteligentné riadenie dopravy v meste alebo rozmanité informačné technológie na zaistenie spoľahlivosti prevádzky, pôjde vždy o polovičné riešenie, ktoré elektrickej doprave v dôsledku preukáže medvediu službu. Úsilie venované príprave a realizácii takého projektu sa však bohato vráti v príjemnej a účelnej mestskej doprave.

 Konferencia „Elektrické autobusy pre mesto“

Elektrické autobusy teda predstavujú dôležitú súčasť ekologickej mestskej dopravy v inteligentnom meste. Aby všetko fungovalo, ako má, je potrebné skĺbiť prevádzkové, technologické, organizačné a finančné aspekty do jedného účelného a hospodárneho projektu.

Na podporu tohto prístupu k rozvoju elektrických autobusov je tu konferencia „Elektrické autobusy pre mesto“ ako sprievodný program veľtrhu BUS SHOW 2018 . Na Slovensko sa tak rozšíri úspešná česká konferencia „Elektrické autobusy pre mesto“, ktorá má za sebou už päť behov a šiesty, na veľtrhu Czechbus 2017, je v príprave. Konferencia dá účastníkom veľmi praktické informácie o novinkách v oblasti najnovších technológií, prevádzkových skúseností i organizácie a financovania elektrických autobusov.

Konferenciu usporadúva konzultačná firma Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services, zameraná práve na projekty smart cities a elektrických autobusov. Jej majiteľ a hlavný konzultant je zároveň autorom knihy Smart city v praxi http://www.smartcityvpraxi.cz/rozhovory_komentare_24.php – prvá česká publikácia k téme inteligentných miest.  

V Prahe sa táto konferencia za roky vyvinula do tradičnej akcie s bezmála rodinnou atmosférou, kde sa stretávajú kolegovia a priatelia v odbore, ktorí si prišli vymeniť skúsenosti a získať nové poznatky. Zdá sa, že je najvyšší čas založiť takúto tradíciu aj na Slovensku, ktoré je čo sa týka ekologickej dopravy a energetiky v mnohom napred.

Tešíme sa na vás!

Jakub Slavík

 

Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services (foto: Zdeněk Nesveda)