Analýza technologických riešení
Prehľad existujúcich technológií a technických parametrov
Mestská verejná doprava zahŕňa rôzne spôsoby prepravy ako autobusy, električky, metro a vlaky, ktoré sú neoddeliteľnou súčasťou každodenného života veľkého počtu obyvateľov v meste. Ako sa svet stáva čoraz viac povedomým vplyvu dopravy na životné prostredie, rastie záujem aj o alternatívne palivá pre autobusy.
Autobusová verejná osobná doprava, ktorá často tvorí kľúčovú zložku verejnej dopravy, zohráva dôležitú úlohu v udržateľnej mestskej mobilite. Kľúčovým aspektom udržateľnej mestskej mobility je prijatie ekologických systémov verejnej dopravy, ktoré poskytujú vysokú úroveň pohodlia a spoľahlivosti pre cestujúcich. V tomto kontexte predstavuje prechod na elektrické autobusy, ako sú batériovo-elektrické autobusy (BEB) a elektrické autobusy s palivovými článkami (FCEB), sľubné riešenie a predstavujú dve kľúčové technológie v oblasti verejnej dopravy, ktoré majú potenciál zlepšiť udržateľnosť mestských dopravných systémov.
Celkovo sú BEB a FCEB sľubným riešením pre zlepšenie udržateľnosti verejnej dopravy v mestách, pričom každý z nich má svoje výhody a nevýhody, ktoré treba zvažovať v závislosti od konkrétnej potreby použitia dopravy. Pri oboch typoch je potrebná značná investícia do nabíjacej/čerpacej infraštruktúry, ktorá je potrebná pre fungovanie daných typov autobusov.
BEB – autobusy
Batériovo-elektrické autobusy (BEB) sa stávajú čoraz populárnejším udržateľným a efektívnym riešením pre mestskú dopravu, vďaka výhodám pre životné prostredie a zníženiu prevádzkových nákladov počas celého životného cyklu vozidla. V súlade s tým sú batériovo-elektrické autobusy poháňané batériou odporúčané ako najlepšia voľba na zlepšenie kvality ovzdušia a účinnej boj proti zmene klímy vzhľadom na absenciu emisií. Okrem toho BEB produkujú aj menej hluku a vibrácií, čo prispieva k lepšej atmosfére v mestách a pohodlnejšej jazde pre cestujúcich. Ich implementácia však vyžaduje prekonanie technických a ekonomických výziev týkajúcich sa infraštruktúry, skladovania energie a stratégií nabíjania. V tejto kapitole je poskytnuté zhodnotenie aktuálneho stavu BEB zahŕňajúce hlavné technologické aspekty, ktoré sa týkajú batérií, pohonu, nabíjacej infraštruktúry a riadiacich systémov.
Kategorizáciu BEB je možné určiť podľa rôznych smerodajných prvkov, avšak pre zabezpečenie čo najväčšieho súladu s požiadavkami, v tomto dokumente boli autobusy rozdelené do kategórií podľa ich veľkosti – Mini / Midi, Solo, Kĺbové. Pre každú z týchto kategórií boli potom pridelené príslušné technické atribúty, s cieľom vytvorenia objektívneho prehľadu v problematike BEB.
1. Mini / Midi BEB sú určené pre kratšie trasy v mestských oblastiach a majú menšiu kapacitu ako ostatné kategórie. Ich výhodou je, že sú schopné ľahko manévrovať v úzkych uliciach a prispôsobujú sa lepšie mestskej doprave. Ďalšou výhodou mini a midi elektrických autobusov môže byť ich nižšia cena v porovnaní s väčšími kĺbovými autobusmi. Tieto menšie autobusy majú nižšie náklady na výrobu, a teda môžu byť lacnejšie pre prevádzkovateľov. Príkladom môžu byť autobusy ako Solaris Urbino 12 electric alebo BYD K7M.
2. Solo BEB sú väčšie ako mini / midi BEB a teda sú schopné prepraviť väčšiu kapacitu cestujúcich a môžu byť použité na stredne dlhé trasy, napríklad aj pre medzimestskú dopravu. Sú schopné prepraviť viac cestujúcich a zvyčajne sú vybavené vysokokapacitnými batériami pre dlhšie jazdy. Príkladom môžu byť autobusy ako Volvo 7900 Electric alebo Proterra Catalyst E2.
3. Kĺbové BEB sú najväčšie a majú najväčšiu kapacitu z kategórií BEB. Sú určené pre linky, kde je potrebné prepraviť väčší počet cestujúcich. Kĺbové autobusy majú mnoho výhod v porovnaní s menšími autobusmi, ako napríklad vyššiu kapacitu cestujúcich a väčší počet dverí na nástup a výstup cestujúcich. Ďalšou výhodou môže byť aj vyššia efektivita pohybu v mestských oblastiach, keďže kĺbové autobusy majú menší polomer otáčania ako klasické autobusy s rovnakou kapacitou. Jednou z nevýhod môže byť však vyššia cena a náročnosť na ovládanie. Príkladom môžu byť autobusy ako VDL Citea SLFA-181 Electric alebo Mercedes-Benz eCitaro G1.
Je potrebné poznamenať, že uvedené kategorizácie a pridelené hodnoty technickým atribútom sú založené na všeobecných a voľne dostupných informáciách od výrobcov BEB a môžu sa líšiť v závislosti od konkrétneho výrobcu a modelu batériovo-elektrického autobusu a špecifikáciu pre konkrétne použitie v praxi. Pri výbere autobusu BEB je však dôležité zohľadniť rôzne potreby v závislosti od konkrétneho plánovaného použitia.
Nižšie zobrazený obrázok znázorňuje topológiu BEB, ktorý je vybavený pohonným systémom pozostávajúcim z batériového systému, elektromotora (EM) a meniča elektrickej energie (PEC), ktorý sa nachádza medzi nimi. PEC zohráva kľúčovú úlohu pri regulácii toku energie medzi batériovým systémom a EM, vrátane regeneratívneho brzdenia. Systém prevodovky prenáša energiu na kolesá, za účelom poháňania BEB. Regeneratívna brzdná energia môže byť počas brzdenia zhromaždená a následne využitá na nabíjanie batérie. Okrem toho je možné nabíjať batériu pomocou elektriny z elektrickej siete cez nabíjacie rozhranie. Zároveň batériový systém napája pomocné zariadenia, ktoré sú nevyhnutné na chladenie ostatných súčastí pohonného systému a na vykurovanie/chladenie kabíny BEB.
BEB – infraštruktúra
Na zabezpečenie potrebného, pravidelného dobíjania batérie na palube BEB-ov je do ich dizajnu zapracované nabíjacie rozhranie, ktoré sa dá pripojiť k vyhovujúcej nabíjacej infraštruktúre. Dôležitosť efektívneho riešenia komplexity nabíjacej infraštruktúry pri integrovaní batériovo-elektrických autobusov do mestského prostredia by nemala byť podceňovaná. Tento faktor má zásadný význam pre úspešné a udržateľné nasadenie elektromobility vo verejnej doprave, a preto by mal byť braný do úvahy pri plánovaní a implementácii podobných projektov.
V kontexte batériovo-elektrických autobusov sa používajú dva typické spôsoby použitia nabíjacej infraštruktúry:
- nabíjanie v depe (Depot Charging), a
- nabíjanie na zastávke pomocou príležitostného nabíjania (Opportunity Charging at Bus Stops).
Nabíjanie v depe (Depot Charging): Nabíjanie BEB v depe je proces, pri ktorom sa autobusy nabíjajú na základni po skončení smeny. Tento spôsob nabíjania umožňuje používať pomalšie nabíjanie, za lepšiu cenu energie, pretože autobusy majú dostatok času (väčšinou v noci) na úplné nabíjanie batérií, keď nie sú v prevádzke. Nabíjacie médium môže byť ako súčasť nabíjacej infraštruktúry depa (ruka pantografu, ktorá sa pripojí k autobusu) alebo ako súčasť autobusu, ktorý sa dokáže pripojiť na nabíjacie zariadenie.
Príležitostné nabíjanie na zastávkach (Opportunity Charging at Bus Stops): Tento spôsob nabíjania BEB umožňuje rýchle a efektívne nabíjanie autobusov na zastávkach počas prestávky medzi jazdami. Pri tomto type nabíjania sú inštalované nabíjacie stanice na vybraných zastávkach, kde sa BEB dokáže pripojiť na nabíjaciu stanicu a pomocou nabíjacieho kábla alebo pantografu a začne nabíjať batériu. Vďaka tejto technológii BEB nemusí byť vybavený až tak veľkou batériou, pretože sa dokáže počas bežnej prevádzky nabíjať na zastávkach. Tento spôsob nabíjania sa často používa v mestských autobusových systémoch.
Existujú tri hlavné technológie nabíjania používané pre batériovo-elektrické autobusy:
- pantografické nabíjanie,
- nabíjanie pomocou kábla,
- a indukčné nabíjanie.
Na nižšie uvedenom obrázku je možné pozorovať vizuálnu ilustráciu jednotlivých zmienených typov nabíjania batériovo-elektrických autobusov (BEB).
Tabuľka popisuje tri hlavné kategórie typov technológie nabíjacej infraštruktúry pre batériovo-elektrické autobusy:
Na uspokojenie rôznych požiadaviek a efektívne prevádzkovanie batériovo-elektrických autobusov na rôznych trasách a prevádzkových podmienkach autobusov môže byť potrebná kombinácia rôznych technológií nabíjania v kombinácií s nabíjaním na zastávke pomocou príležitostného nabíjania a nabíjaním v depe.
Na základe preskúmania dostupných komerčných riešení pre rôzne scenáre použitia typy, rôzne výstupné výkony, štandardy a použitie, ktoré môžu byť pre záujemcu o podpornú nabíjaciu infraštruktúru zaujímavé, bol zostavený prehľad konkrétnych technických riešení.
| Technické špecifikácie typov nabíjacej infraštruktúry pre BEB | ||||
| Typ | Výstupný výkon | Štandardy | Použitie | |
| Pantograf | Vodivý, Top-down pantograf | 150-300-450-600 kW DC | Oppcharge, ISO 15118/ IEC 61851-23 (a 24), EN50696 | Príležitostné nabíjanie na zastávkach |
| Vodivý, Bottom-up pantograf | 150-300-450-600 kW DC | Oppcharge, ISO 15118/ IEC 61851-23 (a 24), EN50696 | Príležitostné nabíjanie na zastávkach | |
| Vodivý, Top-down pantograf | 160 kW DC | Oppcharge, ISO 15118/ IEC 61851-23 (a 24), EN50696 | Nabíjanie v depe | |
| Vodivý, Top-down pantograf | 100 – 1500kW DC a AC | Oppcharge | Nabíjanie v depe a príležitostné nabíjanie na zastávkach | |
| Vodivý, Top-down pantograf | 160 kW DC a AC | Oppcharge | Nabíjanie v depe | |
| Vodivý, Bottom-up pantograf | 1 MW DC | Oppcharge | Nabíjanie v depe a príležitostné nabíjanie na zastávkach | |
| Plug-in | Vodivý, CCS Plug | 160kW (250A, 150-580V) DC | ISO 15118/ IEC 61851-23 (- 24) | Nabíjanie v depe |
| Vodivý, CCS Plug | 25 kW DC / 40 kW DC/ 50kW DC | ISO 15118/ IEC 61851-23 (- 24) | Nabíjanie v depe | |
| Vodivý: Mega Charger System (MCS) | 600kW DC | CCS, OppCharge | Príležitostné nabíjanie na zastávkach | |
| Pozemné nabíjanie | Indukčné: bezkontaktné nabíjanie | 50kW – 300kW (400 V – 600 V) DC | IEC 61980-1 (-2) | Nabíjanie v depe a príležitostné nabíjanie na zastávkach |
Prijatie správnych noriem je nevyhnutné pre úspešné vytvorenie bezpečnej a vyhovujúcej nabíjacej infraštruktúry pre BEB. Tieto normy nie sú len osvedčenou dobrou praxou, ale sú aj predpísané Európskou komisiou:
Východiskovou normou je IEC 61851, ktorá sa zaoberá komplexným riešením vodivého nabíjania elektrických vozidiel. Obsahuje základné technické definície a požiadavky pre hardvér na strane vozidla aj nabíjacej stanice, ako aj spôsob komunikácie pre riadenie nabíjacieho procesu. Ide o kľúčový štandard pre elektrické vozidlá, ktorý zabezpečuje bezpečné a efektívne nabíjanie. Pokiaľ ide o automatické pripojovacie zariadenie (ďalej len „ACD“) namontované na infraštruktúre (zberač), ACD namontované na streche vozidla, ACD namontované pod vozidlom a ACD namontované na infraštruktúre a pripojené k boku alebo na strechu vozidla, musí byť vybavené mechanickými a elektrickými rozhraniami vymedzenými v norme EN 50696.
IEC 62196 je normou, ktorá sa zaoberá štandardizáciou nabíjacích zásuviek. Okrem iného definuje požiadavky na zásuvky vo vozidlách a konektory na káble nabíjacej stanice. V rámci Európskej únie sa pre rýchlonabíjanie, vrátane rýchlonabíjania BEB, zaviedol štandardizovaný konektor Combo 2 CCS v súlade s touto normou.
Komunikačné rozhranie medzi vozidlom a sieťou na účely obojsmerného nabíjania a vybíjania využíva bežne štandard ISO/IEC 15118. Táto norma podrobne špecifikuje viaceré procesy, medzi nimi aj funkciu Plug&Charge, ktorá umožňuje automatizovanú identifikáciu a autorizáciu vozidla počas interakcie s nabíjacou stanicou. Proces sa spustí automaticky bez potreby zásahu vodiča, keďže vozidlo je fyzicky spojené so stanicou.
Systém OPPCharge sa zameriava na technické detaily, ktoré sú relevantné pre pantografické nabíjacie stanice. Tento systém je považovaný za priemyselný štandard pre príležitostné nabíjanie a je odporúčaný Európskym združením automobilových výrobcov ACEA. OPPCharge dodržiava existujúce IEC normy pre elektrické vozidlá a bližšie špecifikuje technológiu, ako aj požiadavky na hardvér automatizovaného prípojného zariadenia, na vaňový zberač a zberač na vozidle, a spôsob komunikácie medzi vozidlom a nabíjačkou3.
FCEB – autobusy
Elektrické autobusy s palivovými článkami (FCEB) sú autobusy poháňané vodíkom, ktorý môže byť vyrábaný z obnoviteľných zdrojov, ako sú napríklad energia z vetra, pomocou vody a solárna energia, čím sa stávajú sľubným riešením na zníženie emisií skleníkových plynov. Zároveň tento typ autobusu, obsahuje aj batériu, pričom v takejto hybridnej architektúre batéria dokáže poskytnúť vrcholový výkon pre motory, pri zrýchlení a prekonávaní stúpania.
Na palube autobusu vodíkový palivový modul produkuje elektrickú energiu prostredníctvom elektrochemickej reakcie, pri ktorej ako vedľajšie produkty vznikajú len voda a teplo, čím nevznikajú žiadne emisie. Táto elektrická energia poháňa elektrické motory a nabíja batérie. Teplo, ktoré vznikne ako vedľajší produkt, sa ukladá na brzdové rezistory a používa sa na udržanie pohodlia cestujúcich poskytovaním tepla a zároveň sa zvyšuje energetická účinnosť. Regeneračná brzdová energia sa tiež ukladá do batérií. Autobus funguje výlučne na vodík, ktorý je skladovaný na palube, a poskytuje všetku potrebnú energiu pre jeho prevádzku4.
Vodík ponúka vyššiu hustotu energie v porovnaní s elektrickými úložiskami energie, ako sú batérie, čo umožňuje väčší dojazd v porovnaní s systémami, kde sa batérie používajú ako zdroje energie.
3SEVA – Brožúra, Nabíjanie elektrobusov
4https://www.fuelcellbuses.eu/
Tankovanie autobusu trvá okolo 7 minút pri bežnom plnení, s návrhmi na vývoj, ktoré umožňujú tankovanie do menej ako 5 minút. FCEB nevyžaduje žiadne dodatočné práce alebo povolenia na mestskú infraštruktúru, okrem centralizovanej stanice pre plnenie vodíkom (HRS) na autobusovej stanici.
Kategorizácia FCEB podľa veľkosti:
1. Mini / Midi FCEB – Menšie veľkosti a kapacity ako ostatné kategórie FCEB, typicky používané na kratšie trasy a v mestských oblastiach.
2. Solo FCEB – Väčšie veľkosti a kapacity ako mini / midi FCEB.
3. Kĺbové FCEB – Najväčšie veľkosti a kapacity, typicky používané pre väčšie potreby kapacity.
| Analýza technických parametrov FCEBs | |||
| Technické atribúty | Mini / Midi | Solo | Kĺbové |
| Kapacita miest (z čoho sú 2/3 miesta na státie) | 25-54 miest | 35-80 miest | 65-120 miest |
| Dĺžka vozidla | 8-11 metrov | 12-18 metrov | 18-24 metrov |
| Hmotnosť vozidla | 9-13 ton | 18-25 ton | 25-30 ton |
| Kapacita nádrže | 3 x 190l | 3 x 190l – 5 x 312l | 3 x 190l – 5 x 312l |
| Dojazd | 250-350 km | 250-350 km | 250-350 km |
| Tlak v nádrži | Typický tlak pre nádrže FCEB je 350 bar | ||
| Maximálna rýchlosť | 70 km/h | 75-85 km/h | 70-85 km/h |
| Výkon elektromotoru | 120-240 kW | 180-250 kW | 220-280 kW |
Je potrebné poznamenať, že uvedené kategorizácie a pridelené hodnoty technickým atribútom sú založené na všeobecných a voľne dostupných informáciách od výrobcov FCEB a môžu sa líšiť v závislosti od konkrétneho výrobcu a modelu elektrického autobusu a špecifikáciu pre konkrétne použitie v praxi. Pri výbere autobusu FCEB je však dôležité zohľadniť rôzne potreby v závislosti od konkrétneho plánovaného použitia.
Vodíkové nádrže sú zvyčajne umiestnené na streche autobusu, zatiaľ čo palivový článok a elektrický motor je umiestnený v zadnej časti autobusu.
FCEB – infraštruktúra
FCEB autobusy sú poháňané vodíkom, ktorý možno vyrábať z obnoviteľných zdrojov ako napríklad energia z vetra alebo solárna energia, čím sa stávajú sľubným riešením na zníženie emisií skleníkových plynov. Avšak preto, aby sa FCEB stali životaschopnou voľbou pre hromadnú dopravu, potrebujú podpornú infraštruktúru.
Kľúčové komponenty infraštruktúry potrebnej pre FCEB, sa dajú kategorizovať do troch základných okruhov:
- Výroba a distribúcia: Prvým prvkom je výroba a distribúcia vodíka, ktorá zabezpečuje získanie a prepravu vodíka do tankovacej stanice. K dispozícii sú rôzne spôsoby výroby vodíka, vrátane elektrolytických metód alebo parných reakcií s uhlím alebo zemným plynom. Distribúcia vodíka sa zvyčajne uskutočňuje v stlačenom alebo skvapalnenom stave,
- Skladovanie: Druhým prvkom je skladovanie vodíka, ktoré zabezpečuje bezpečné a efektívne uchovanie paliva. Vodík môže byť skladovaný v rôznych formách, ako napríklad plynný vodík v tlakových nádobách, alebo skvapalnený vodík v termoizolačných nádržiach,
- Čerpacie stanice: Tretím prvkom je čerpacia stanica, ktorá umožňuje FCEB natankovať palivo. Existujú rôzne typy čerpacích staníc, vrátane stacionárnych alebo mobilných, ktoré môžu byť umiestnené na rôznych miestach a poskytujú rôzne technické spôsoby tankovania paliva.
Každá z týchto súčastí podpornej infraštruktúry je nevyhnutná na zabezpečenie dostupnosti vodíkového paliva a umožnenie spoľahlivého a efektívneho prevádzkovania FCEB, pri nižšie analyzovaných projektoch JIVE a 3Emotion boli prvky FCEB infraštruktúry (od výroby a distribúcie, skladovania a čerpacích staníc) súčasťou projektu.
Táto tabuľka opisuje rôzne typy výroby a distribúcie vodíka pre FCEB. Tieto rôzne typy výroby a distribúcie vodíka môžu byť kombinované, aby zabezpečili stabilný a spoľahlivý zdroj vodíka:
| Typy výroby a distribúcie | Popis |
| Vodík môže byť generovaný na mieste: | – elektrolýzou vody – elektrolýza vody zahŕňa štiepenie molekúl vody na ich základné časti (H2 a O2) prechodom elektrického prúdu. – malým reformingom zemného plynu – proces je ten istý (v menšom rozsahu a kapacite výroby vodíku) ako pri nižšie spomenutom reformingu zemného plynu. Tento proces je limitovaný tým, že je prevádzkovaný na mieste čerpacej stanice, čím je jeho výrobná kapacita značne limitovaná v porovnaní s reformingom zemného plynu na priemyselnej úrovni. |
| Vodík môže byť produkovaný centrálne a doručený na miesto uskladnenia: | – v kvapalnom stave – ako plynný vodík – nákladným vozidlom alebo cez potrubie – produkovaním reformingom zemného plynu –väčšina vodíka produkovaného na celom svete sa vyrába procesom rozkladu molekúl uhľovodíkov na H2 a CO – tento proces sa nazýva reformovanie. Reformovanie sa vykonáva na priemyselnej úrovni a používa sa naň zvyčajne zemný plyn (metán, CH4) ako surovina. Najbežnejším procesom reformovania je „parná reformácia metánu (SMR)“, pri ktorej metán (alebo iný uhľovodík) reaguje s parou a vytvára sa CO a H2. – dodávaný ako vedľajší produkt priemyselných procesov – v niektorých elektrochemických procesoch v priemysle, ako je výroba chlóru, sa vyrába vodík ako „odpad“ alebo vedľajší produkt. Tento vedľajší produkt je veľmi čistý produkt A-kvality, ktorý je veľmi vhodný pre palivové článkové vozidlá a aplikácie. Vedľajší produkt vodíka môže byť dodávaný buď priamo do kompresora a výdajky na mieste alebo cez existujúci plynovod. To platí aj pre závod PitPoint v Antverpách (Lillo). |
Táto tabuľka popisuje rôzne typy uskladnenia vodíka pre účely tankovania FCEB. Tieto rôzne typy uskladnenia vodíka môžu byť v závislosti na potrebách aplikácie, miestnych podmienok a podobne. Možné typy uskladnenia vodíka sú:
| Typy uskladnenia: | Popis |
| Typy uskladnenia: | – uskladnený ako kvapalina – ak sa vodík dodáva ako kvapalina, na mieste bude potrebná kryogénna skladovacia nádoba na udržanie teploty v kvapalnom rozsahu (vodík sa musí ochladiť na -253 °C). Vodík bude dekantovaný z cisternového auta do skladovacej nádoby. – uskladnený ako stlačený plyn – Keď sa vodík dodáva ako stlačený plyn, skladovacia nádoba sa zvyčajne zloží na mieste nákladným autom a potom sa vymení, keď je prázdna. Pre veľké objemy vodíka je používaný rúrkový príves, na ktorom je namontovaný zväzok tlakových rúrok. V prípade menších objemov môže byť vodík dodávaný vo fľašiach, ktoré je možné v závislosti od dopytu spojiť do balíkov s rôznym počtom fliaš. |
V uvedenej tabuľke sú popísané rôzne varianty čerpacích staníc vodíka pre palivové články s elektromotorom na vodík (FCEB). Tabuľka obsahuje viacero typov čerpacích staníc s ich charakteristikami a možnosťami použitia, ktoré zohľadňujú požiadavky aplikácií a miestne podmienky:
Na rozdiel od osobných áut, ktoré používajú na tankovanie H2 tlak 700 bar, autobusy potrebujú nižší tlak (štandardne 350 barov), vzhľadom na väčší dostupný priestor na streche pre umiestnenie nádrží na vodík, čo má za dôsledok vyššiu kapacitu nádrže4.
4https://www.fuelcellbuses.eu/
Horizontálne aspekty
S úmyslom poskytnúť rozšírené informácie a rozšírenie konkrétnych, definovaných atribútov pre BEB a FCEB, boli vytvorené tzv. horizontálne atribúty, ktoré pokrývajú všetky kategórie a sú teda relevantné pre každý typ BEB alebo FCEB (poprípade kombinovane).
- Pneumatiky (FCEB a BEB)
Existuje mnoho faktorov, ktoré môžu ovplyvniť dojazd BEB a FCEB. Na prvý pohľad sa môže zdať, že kolesá a pneumatiky vôbec neovplyvňujú spotrebu paliva. Majú však priamy vplyv na celkový výkon a životnosť autobusu a na to, ako efektívne funguje. Práve preto je pri výbere pneumatík potrebné brať do úvahy túto skutočnosť.
Toto odporúčanie musí byť starostlivo zvážené, aby sa zabezpečila rovnováha aj medzi ostatnými vlastnosťami, ktoré sú pri výbere pneumatík vysoko relevantné. Jedná sa o zachovanie trakcie, bezpečnej ovládateľnosti a výkonnosti pneumatík (opotrebenie) v priebehu tisícok kilometrov. Hoci sú pneumatiky s redukovaným valivým odporom drahšie a majú kratšiu životnosť, podľa záverov analyzovanej správy je stále vhodné ich používať, pretože v určitej miere výhody prevyšujú nevýhody5.
- Ako pristúpiť k plánovaniu infraštruktúry (BEB)
Smart prvky (FCEB a BEB)
Zoznam obsahuje len obmedzený a nie úplný súpis inteligentných doplnkových prvkov, ktoré by sa dali charakterizovať ako štandardná osvedčená prax pri autobusovej verejnej doprave v EÚ. Na základe rešerše boli identifikované nasledujúce inteligentné prvky autobusov:
- On-board prístroje (napr. GPS) a centrálne real-time predikčné servery na riadenie a poskytovanie real-time informácií (hardvér a softvér),
- Asistenčné systémy vodiča,
- inteligentné senzory a kamery pre lepšie ovládanie vozidla vodičom (inteligentné spätné zrkadlá, ..),
- adaptívna klimatizácia (v spojení s kúrením a to na základe prispôsobovania sa vonkajšej teplote) priestoru autobusov pre cestujúcich,
- informačné systémy vrátane SMART Ticketing resp. SMART Tap a LCD monitorov v interiéri, ktoré poskytujú cestujúcim informácie o ďalších zastávkach, možných prestupoch na zastávkach s odchodmi v reálnom čase,
- USB nabíjačky na madlách,
- kamerový systém v interiéri a exteriéri vozidla,
- systém automatického počítania cestujúcich (APC),
- System rekuperácie el. Energie pomocou brzdenia vozidla/autobusu tzv. “regenerative braking system”,
- Záznamové zariadenie napr. CTM – black box,
- Tankovacie systémy prepojené s vozidlami a tankovacími pištoľami na zaznamenávanie spotreby Real-Time,
- Geofencing – vytvára virtuálnu geografickú hranicu, ktorá odošle signál na zariadenie dispečingu, keď autobus vstúpi alebo opustí túto hranicu,
- on-board konektivita (pre komunikáciu s dispečingom, poskytovanie WiFi pre cestujúcich), a
- inteligentný monitoringový a diagnostický systém (SMDS). SMDS umožňuje monitorovať reálny stav autobusu a nabíjacích/čerpacích staníc.
Rozdiel medzi nabíjaním pomocou AC a DC (BEB)
Rozdiel medzi nabíjaním autobusov pomocou AC (Striedavý prúd) a DC (Priamy prúd) spočíva v type prúdu, ktorý sa používa na nabíjanie batérie.
Možnosti smart riešení ktoré zahŕňajú infraštruktúru:
- SMART Grid (pre BEB) – Zahŕňa monitorovanie a diagnostiku nabíjacej stanice, vrátane okamžitého hlásenia porúch pomocou e-mailu alebo SMS v reálnom čase a umožňuje efektívnu správu nabíjacích zariadení. Navyše, vďaka monitorovaniu stavu nabíjania a dodávky výkonu v reálnom čase, sa môže sledovať stav batérie elektrobusu a zabezpečiť jeho včasné nabíjanie.
Pre lepšie štatistické vyhodnotenie dát z nabíjania za určité obdobie, je možné vďaka SMART Gridu reportovať počet nabíjacích cyklov, spotrebu elektrickej energie, počet pripojených vozidiel a ďalšie relevantné údaje. Tieto informácie sa zaznamenávajú na úrovni nabíjacej stanice a sú k dispozícii v centrálnej databáze.
Okrem toho, je možné detailne evidovať jednotlivé nabíjacie cykly, vrátane identifikácie vozidla, začiatku a konca nabíjacieho cyklu a množstva spotrebovanej elektrickej energie. Ak dôjde k prerušeniu komunikácie medzi nabíjacou stanicou a backend systémom, systém je schopný zabezpečiť zhromaždenie dodatočných údajov po obnovení spojenia.
Nakoniec je umožnený aj diaľkový reštart nabíjacej stanice, ktorý umožňuje rýchlu intervenciu a odstránenie porúch. Tieto pokročilé funkcie zabezpečujú efektívne a spoľahlivé riadenie nabíjacej infraštruktúry, čím sa zvyšuje jej dostupnosť a pohodlnosť pre používateľov elektromobilov.
- Tankovacie systémy prepojené s vozidlami a tankovacími pištoľami na zaznamenávanie spotreby Real-Time – Jedná sa o tankovacie systémy prepojené s vozidlami a tankovacími pištoľami, ktoré umožňujú v reálnom čase zaznamenávať spotrebu paliva. Tento systém umožňuje vlastníkom vozidiel a manažérom flotíl lepšie monitorovať spotrebu paliva a zistiť, či dochádza k nejakým neefektívnostiam alebo stratám. Vďaka tomu je možné optimalizovať využívanie paliva a znížiť náklady na prevádzku vozidiel. Systém tiež umožňuje jednoduché sledovanie pohybu vozidiel a zistiť, či bolo vozidlo tankované v autorizovanej stanici.
Celkovo je možné povedať, že tento systém poskytuje presné a spoľahlivé informácie o spotrebe paliva a prispieva k lepšej správe vozového parku.
Prieskum dostupností riešení
BEB Autobusy
| Typ | Miesto nasadenia a model BEB (s projektom, ak ho bolo možné identifikovať) | Dodávateľ riešenia |
|---|---|---|
| Mini / Midi | Košice (Nákup vysokoenvironmentálnych nízkopodlažných autobusov) – 13 ks SOR EBN-10,5, SOR EBN-11 | Sor Libchavy, Spol. S. R.O., Cze |
| Bratislava (Vozový park elektrobusov v Bratislave) – 2 ks SOR EBN 8 | Sor Libchavy, Spol. S. R.O., Cze | |
| Prešov – 5 ks SOR EBN 8 | Sor Libchavy, Spol. S. R.O., Cze | |
| Banská Bystrica – 1 ks SOR EBN 8 | Sor Libchavy, Spol. S. R.O., Cze | |
| London, UK – 45 ks Caetano e.City Gold 10.7m | Caetano | |
| Ostrava, Česká republika – Rošero – P First FCLLI 80 EL | Rošero | |
| Venlo, Holandsko – Citea LLE-99 | VDL Bus & Coach | |
| Regensburg, Nemecko – 7,72m eBus | Rampini Carlo SpA | |
| Waiblingen, Nemecko – Urbino 8.9 LE electric 7,4m | Solaris | |
| Leinefelde, Nemecko – E-Solar City III | K-Bus | |
| Solo | Bratislava (Vozový park elektrobusov v Bratislave) – 6 ks SOR NS 12 Electric | Sor Libchavy, Spol. S. R.O., Cze |
| Žilina (Modernizácia vozidlového parku nákupom autobusov MHD v Žiline) – 2ks Škoda 26SH01 Perun | Solaris Bus & Coach, Bolechowo (mechanická časť); Škoda Electric, Plzeň (elektrická časť) | |
| Francúzsko (Île-de-France – Nákup 68 elektrických autobusov) – 68 ks Heuliez BUS GX 337e | Heuliez Bus | |
| Ostrava, Česká republika (Nákup vozidiel pre DPO z IROP-3) – 5 ks Solaris Urbino 12 electric | Solaris Bus & Coach, Bolechowo | |
| Paríž, Francúzsko – 149 ks Bolloré Bluebus 5SE model | Bolloré | |
| Nedre Glomma, Nórsko – 40 ks eBus 12m | BYD | |
| Berlin, Nemecko – 4 ks EN15 Urbino 12 electric | Solaris | |
| Nedre Glomma, Nórsko – 24 ks eBus 15m | BYD | |
| Ostrava, Česká republika – EKOVA Electron 12 | EKOVA | |
| Pre Transdev, Švédsku verejnú dopravu – 44 ks 15m eBus | BYD | |
| Pre Transdev, Švédsku verejnú dopravu – 8 ks 12m eBus | BYD | |
| Kĺbové | Varšava, Poľsko (Nákup autobusového parku (130 nízkopodlažných, nízkoemisných autobusov) so sprievodnou infraštruktúrou) – 130 ks Solaris Urbino 18 Electric | Solaris Bus & Coach, Bolechowo |
| Amsterdam, Holandsko – 100ks VDL Citea SLFA Electric | VDL Bus & Coach | |
| Eindhoven, Holandsko – 43ks Citea SLFA-181 Electric | VDL Bus & Coach | |
| Belehrad, Srbsko – 18 m ultracapacitor Chariot e-bus | Chariot Motors Company | |
| Sofia, Bulharsko – 18 m ultracapacitor Chariot e-bus | Chariot Motors Company | |
| Helsinki, Fínsko – 44 ks articulated eBus 18m | BYD | |
| Oslo, Nórsko – articulated eBus 18m | BYD | |
| Barcelona, Španielsko – articulated eBus 18m | BYD | |
| Brunswilck, Nemecko – Urbino 18 Electric | Solaris | |
| Kolín, Nemecko – Citea SLFA – 180 Electric | VDL Bus & Coach | |
| V prípade, že je bunka tabuľky zvýraznena s modrou farbou, indikuje to, že k tomuto riešeniu bol priradený projekt, ktorý je ďalej podrobnejšie rozpracovaný v sekcii 3.3.1. a 3.3.2. | ||
FCEB Autobusy
| Typ | Miesto nasadenia a model FCEB (s projektom, ak ho bolo možné identifikovať) | Dodávateľ riešenia |
| Mini / Midi | Wiesbaden, Nemecko – 10 ks H2.City Gold 10,7m | Caetano |
| Solo | Bratislava (Vodíkové autobusy pre ekologickú MHD v Bratislave) – 4ks Urbino 12 hydrogen | Solaris Bus & Coach, Bolechowo |
| Aschaffenburg, Nemecko – 10 ks Urbino 12 hydrogen | Solaris | |
| Versailles, Francúzsko (3Emotion) – 12m Businova H2 | Safra | |
| Londýn, UK (3Emotion) – 12m Pulsar Hydrogen | Wright | |
| Londýn (UK), Versailles (FR), Aalborg (DK), Rotterdam (NL) (3Emotion) – A330 Fuel Cell 13m | Van Hool | |
| Provincia južného Holandska (3Emotion) – Citea SLF 120 (špeciálna verzia s vodikovým článkom) | VDL Bus & Coach | |
| Bolzano, Taliansko (JIVE) – 10 ks Urbino 12 hydrogen | Solaris | |
| Wuppertal, Nemecko (JIVE) – 10 ks A330 FC 12m | Van Hool | |
| Kĺbové | Aschaffenburg, Nemecko – 2 ks Urbino 18 hydrogen | Solaris |
| Pau, Francúzsko (3Emotion) – Exqui.City18 Fuel Cell | Van Hool | |
| V prípade, že je bunka tabuľky zvýraznena s modrou farbou, indikuje to, že k tomuto riešeniu bol priradený projekt, ktorý je ďalej podrobnejšie rozpracovaný v sekcii 3.3.1. a 3.3.2. | ||
Prehľad investičnej náročnosti
| Prehľad investičnej náročnosti – Konkrétne produkty | |
| BEB | |
| SOR EBN 8 (Mini / Midi) | Bratislava – 488 000 € za kus (2017) |
| Prešov – 352 262 € za kus (2022) | |
| SOR NS 12 Electric (Solo) | Bratislava – 589 000 € za kus (2017) |
| FCEB | |
| Solaris Urbino 12 Hydrogen (Solo) | Bratislava – 610 000 € za kus (2021) |
| Van Hool A330 FC 12m (Solo) | Wuppertal (Nemecko) – 625 000 € (2020) |
| Caetano H2 CityGold (Solo) | Deutsche Bahn (Nemecko) – 666 666€ (2023) |
Prehľad ekosystému dodávateľov v Európskej únii
Trh autobusov v Európe je menej konsolidovaný ako trh nákladných vozidiel. V sektore nákladných vozidiel tvorilo v roku 2021 sedem výrobcov 97 % tržieb, zatiaľ čo sedem najväčších výrobcov autobusov bolo zodpovedných za 75 % tržieb. Pre zjednodušenie sú výrobcovia zoskupovaní podľa ich materských spoločností a uvádzané sú hodnoty pre štyri najpredávanejšie skupiny – Daimler Truck, Traton Group, Iveco N.V. a CAF – ktoré boli spolu zodpovedné za 75 % všetkých predajov autobusov v roku 2021. Zvyšní výrobcovia sú zoskupovaní do klasifikácie „Iní“.
Napriek 75 % podielu na trhu všetkých predaných autobusov, ktoré majú na zodpovednosti štyri najpredávanejšie skupiny výrobcov, boli v roku 2021 zodpovední len za 45 % predaja elektrických autobusov. Medzitým je významný podiel na trhu s elektrickými autobusmi v EÚ-27 poháňaný historicky menej dominantnými výrobcami, najmä pôvodom z Číny.
Z celkového počtu 2500 elektrických autobusov predaných v EÚ-27 v roku 2021 čínski výrobcovia predstavovali 17 %, najmä Yutong, BYD a Golden Dragon. Zvyšných 38 % predaja autobusov tvorili menší výrobcovia (v zostupnom poradí podľa celkového predaja): VDL Bus & Coach, Irizar, Volvo trucks, Ebusco, SOR, Caetano Bus, Karsan a Autosan.
BYD, štvrtý najväčší výrobca ZEB (autobusy s nulovými emisiami) v EÚ-27, zintenzívňuje nasadzovanie ZEB v Európe. V roku 2019 otvorili výrobný závod v Maďarsku a oznámili plány na rozšírenie v tomto roku. Od roku 2015 je BYD v kontakte aj so spoločnosťou Alexander Dennis Ltd. so sídlom v Spojenom kráľovstve, ktorá stabilne dodáva ZEB na britský trh. Zatiaľ čo CAF, Iveco Group N.V. a Daimler Truck sú stále tromi najväčšími výrobcami elektrických autobusov z hľadiska celkového predaja, pričom rastúci dopyt po ZEB v kombinácii s rastúcim počtom menších výrobcov, ktorí sa zameriavajú výlučne na výrobu ZEB je možné, že títo hlavní výrobcovia stratia svoje postavenie.
Údaje pochádzajú z poradenstva Chatrou CME Solutions. 30 % európskeho trhu mestských autobusov má teraz nulové emisie, čo je podiel jasný už v analýze Q1-Q2 2022. Údaje sa týkajú EÚ27+UK+ICE+NO+CH.
Užší zoznam najpredávanejších spoločností na trhu elektrických autobusov 2022 v Európe je možné vidieť na obrázku nižšie. Vedie Yutong so 479 registráciami (+58 % oproti roku 2021), nasleduje BYD-Alexander Dennis so 465 registráciami (+24 %), Mercedes so 405 registráciami (+21).
Po štvrté (a stále rastie), Iveco Bus s 347 registrovanými jednotkami. Sme tiež svedkami návratu VDL, ktorý po niekoľkých „vyladených“ rokoch zdvojnásobil svoje ročné registrácie až na 344 jednotiek. Na druhej strane prekvapuje Solaris na 6. pozícii. Poľská značka vedie trh s elektronickými autobusmi v rokoch 2020 a 2021. Ale pri pohľade na obdobie rokov 2012 – 2022 je Solaris stále lídrom na trhu s celkovým počtom 1 462 elektrických autobusov a trhovým podielom 11,6 %. od BYD a VDL.
