Dvouzdrojová vozidla s baterií postupně překonávají nedůvěru dopravců

Nejméně dva přednášející na letošní konferenci pořádané ČD a Univerzitou Pardubice v Konstantinových Lázních se hlouběji zabývali problematikou BEMU – dvouzdrojových vozidel. Jaroslav Novák z Univerzity Pardubice navrhuje modulární konstrukci jedno- až čtyřvozové jednotky o výkonu cca 1 000 kW a napájením stejnosměrným i střídavým proudem plus lithiovou baterií 1 000 Ah a pro ni provádí teoretický propočet ekonomiky provozu. Jednotka by byla určena pro provoz na trase, kde část by se realizovala pod trolejovým vedením a část na neelektrizované trati, kde by vozidlo jelo na baterii.

Přínosy jsou zřejmé jak pro objednatele dopravy/dopravce (snížení nákladů na energii, zvýšení využití vozidla, udržení konkurenceschopnosti, větší flexibilita nasazení), tak i pro cestující (snížení počtu přestupů, zkrácení jízdních dob, zlepšení komfortu, tvorba nových relací). Pro životní prostředí nasazení takového vozidla znamená eliminaci emisí a snížení hluku a vibrací. Pro distributory elektřiny znamená novou příležitost a pro výrobce takového vozidla reference, konkurenceschopnost a technologický pokrok.

Baterie je těžká a drahá, i když…

Bohužel ani zápory dvouzdrojových vozidel nejsou zanedbatelné. Kromě potřeby nabíjecího času, což v podmínkách železnice nemusí být technologicky obtížné, je tu požadavek na dodržení rozsahu pracovních teplot a ochranu před přepětím. Limitem je hlavně životnost akumulátorů, která je řádově „jen“ v tisících cyklů, a pak hlavně jejich hmotnost a cena. Akumulátor o kapacitě 1 000 Ah/750 kW (při 750 V napájení) složený z 235 článků má hmotnost 7 755 kg a jeho cena může být přes 8,2 mil. korun! Tedy zhruba tolik, kolik činí cena celého „ojetého“ železničního vozidla. K tomu se přidává poměrně zásadní otázka kam pak s ním.

„Při trvalém zatížení lithiové aku se životností zhruba 7 000 nabíjecích cyklů vydrží na jedno nabití zhruba hodinu a umožní s rezervou dojezd na 80 km,“ uvádí Jaroslav Novák. Podle Jiřího Pohla, druhého z přednášejících vzpomenuv­ších vozidla BEMU, existuje na recyklaci „vytěžených“ akumulátorů jeden elegantní recept. Zdroje, resp. jeho články, které už nemají kapacitu vhodnou pro použití ve vozidlech, mohou být znovu využity v jakýchsi kapacitních zásobnících elektřiny, které by posloužily na vykrytí energetických špiček ovlivněných obtížně regulovatelnými slunečními a větrnými zdroji energie. Podle něj takový typ stavby, jako je vyrovnávací elektrárna Dlouhé stráně v Jeseníkách, by už dnes postavit nešel, takže použité akumulátory tu představují jisté řešení.

Dvouzdrojovky nejsou nic nového

A to ani u nás. Jen o ně v oblasti kolejových vozidel takříkajíc není zájem či panuje nedůvěra, kterou ani odborníci neumějí vysvětlit. Podle Jiřího Pohla je to takový typický začarovaný kruh: výrobci je dovedou vyvinout a vyrobit, ale tvrdí, že o tato vozidla není ze strany dopravců zájem, naopak dopravci namítají, že „dvouzdrojovky“ nikdo nenabízí.

Dvouzdrojová vozidla jsou známa i ze silnice, kde je ovšem provází výše zmíněná nedůvěra. Například trolejbusy Ikarus – Škoda Tr 187.2 dodané v počtu dvanácti kusů pro systém městské hromadné dopravy v Szegedu umožňují dojezd na akumulátor 7 km, stejný rádius má Solaris Trollino 12 (s výzbrojí Škoda) dodaný do Landskorony. 

A řešení na železnici? V Německu až do 90. let jezdilo 232 akumulátorových elektrických osobních jednotek ETA 150. Přitom měrná hmotnost olověných akumulátorů byla 3–4x větší než u lithia. Existuje zajímavý parametr a je jím měrná hmotnost zásob energie (v kg/kWh), která zjednodušeně udává, kolik váží palivo nebo jiný zásobník energie pohánějící vozidlo. V tomto bezkonkurenčně vede nafta (méně než 1 kg/kWh, cca 40x lepší než li-aku), naopak propadákem je olověný akumulátor (skoro 45 kg/kWh). Lit­hiová baterie (11 kg/kWh) vychází více než 3x lépe než olověné akumulátory a o něco lépe než třeba uhlí a voda u parní lokomotivy.

U nás hlavně elektrické lokomotivy s dieselem

Ani u nás se za vývoj dvouzdrojových kolejových vozidel nemusíme stydět. Jakýmsi (ovšem jen jednozdrojovým) předchůdcem byl už Křižíkův elektrický bateriový vůz, který se zkoušel na trati Praha – Zbraslav už počátkem minulého století, a pražské spojky dlouhá léta ovládaly elektrické akumulátorové lokomotivy nabíjené v napájecí stanici Křenovka. Ze současnosti a nedávné minulosti čtenáři budou znát prototyp akumulátorové posunovací lokomotivy A 219.0001 z ČKD z roku 1993, posunovací 199 nebo třeba upravenou 103.001 (1958/1998 Škoda). Na Ostravsku fungují stroje A 315 a 415 ve vlečkové dopravě.

Zmínit bychom měli i dvouzdrojová vozidla elektřina/diesel. Dvouzdrojové trolejbusy (elektřina/diesel) jsou známy z Hradce Králové, Plzně, Mariánských Lázní a Českých Budějovic. Elektrická lokomotiva s dieselagregátem 718.501 (TA 436.0501, ČKD 1986) sloužila v Olomouci – na spalovací motor a akumulátor mohou jezdit posunovací stroje řad 796, 799. Na jihu Čech společnost ČD Cargo po řešení elektrická lokomotiva řady 210 + bateriový vůz Daa (od roku 1991) nyní využívá už kompaktní lokomotivy KoBeKo (s pomocným spalovacím motorem) řady 218.028 (od 2010) a 218.102 vyvinuté a vyrobené v českobudějovickém Středisku oprav kolejových vozidel.           

FINANČNÍ VÝHODY

Jaký je finanční efekt zavedení dvouzdrojových vozidel oproti dieselům? Výrazně nižší cena elektrické energie (12 Kč/km oproti 48 Kč/km) umožňuje dosáhnout na nižší poplatek za dopravní cestu u elektrické trakce. Dále jsou to možnost rekuperace, vyšší účinnost komponentů pohonného řetězce a nižší hladina hluku. Nejsou třeba technologie nutné pro provoz spalovacího motoru (chlazení) a odpadá volnoběžná spotřeba. Otázkou ale je, zda budou železniční tratě, které využívají dieselovou vozbu, v kontextu s elektrifikací hromadné silniční dopravy za nějakých 20–40 let vůbec životaschopné.