Přečtěte si:  Publikace Elektromobilita v praxi: Jak se zorientovat na poli elektromobility

Projekt ZEBA: další zajímavé zkušenosti s palivočlánkovými autobusy v Kalifornii

18.8.2016 V červenci 2016 publikovaly americké agentury National Renewable Energy Laboratory (NREL) a Federal Transit Administration (FTA) souhrnnou zprávu o současném stavu a provozu palivočlánkových autobusů v rámci projektu ZEBA (Zero Emission Bay Area). Tento projekt je jedním z jedenácti demonstračních provozů palivočlánkových a bateriových elektrobusů v USA, sledovaných těmito agenturami (skutečný rozsah nasazení elektrických autobusů v USA je, podle údajů výrobců, větší). Pravidelná zpráva z projektu ZEBA souhrnně hodnotí za rok 2015 výsledky provozu parku 13 palivočlánkových autobusů u dopravce Alameda-Contra Costa Transit District (AC Transit) v kalifornském Oaklandu. V tomto článku uvádíme některé zajímavé poznatky a závěry z pohledu možného využití těchto amerických zkušeností v evropské a české praxi.

Autobus

AC Transit používá nízkopodlažní 12m palivočlánkový autobus typu Van Hool A300L FC low floor z roku 2010 (viz foto) s kapacitou 33 sedících cestujících. Autobus je poháněný elektrickou pohonnou jednotkou Siemens ELFA, zahrnující dva AC indukční elektromotory, každý o výkonu 85 kW.

Jako primární zdroj energie slouží palivočlánková jednotka UTC Power PC40 o výkonu 120 kW. Palivem je čistý vodík. Osm nádrží na střeše pojme 40 kg vodíku. Doplňujícím zdrojem energie jsou lithium-iontové trakční baterie EnerDel o kapacitě 21 kWh.

Vodíkové plnicí stanice

AC Transit používá dvě vodíkové plnicí stanice, jejichž dodavatelem je plynárenská společnost Linde.

Zdrojem vodíku v první z nich (viz foto výše) je elektrolyzér využívající solární panely, vodík je sem také dodáván v cisternách z jiných zdrojů. Tato stanice slouží kromě autobusů rovněž jako veřejná plnicí stanice pro palivočlánkové automobily, má tedy dvojí tlak 35 MPa (autobusy) a 70 MPa (auta).

Zdrojem vodíku v druhé z nich je také elektrolyzér. Elektřinu pro tento elektrolyzér vyrábějí palivové články typu SOFC (tedy palivové články s pevnými oxidy). Palivem pro tyto články je bioplyn získávaný ze skládky odpadů. Tato stanice slouží pouze dopravci.

Provozní výkony

Palivočlánkové autobusy AC Transit ujely za období roku 2015 v součtu téměř 590 000 km, každý autobus ujel v průměru kolem 4 tisíc km měsíčně. Zároveň překonaly hranici celkového proběhu miliónu mil (konkrétně 1 335 412 mil, tedy přes 2,1 mil. km) za svoji dosavadní historii.

Palivočlánková jednotka na jednom z elektrických autobusů zároveň překonala v srpnu 2015 rekord 20 000 hodin nepřetržitého provozu. Původně předpokládaná životnost těchto palivových článků přitom činila pouhých 5 000 hodin, tedy čtvrtinu.

Disponibilita parku

Průměrná disponibilita parku činila za sledované období 74 %.

Dva autobusy přitom měly poruchu palivočlánkové jednotky, která je vyřadila z provozu na několik měsíců. Její příčiny byly poměrně banální: V prvním případě to byla porucha ventilu u palivočlánkového systému, ve druhém případě porouchaný tepelný spínač, který palivočlánkovou jednotku bezdůvodně vypínal. Trvalo však velmi dlouho, než byly tyto poruchy identifikovány, protože palubní diagnostický systém žádné problémy nedetekoval.

Po úpravě údajů o tyto dva autobusy činila průměrná disponibilita parku 86 %, s rozpětím od 78 % do 95 %. Zdrojem nedisponibility (měřeno dny mimo provoz) byly u těchto autobusů téměř v polovině případů (47 %) všeobecné mechanické problémy nesouvisející s pohonem. Zdroje energie (palivový článek a trakční baterie) se na nedisponibilitě podílely každý z cca 17 %. 15 % nedisponibility jako třetí největší příčina šlo na vrub preventivní údržby. Vlastní hybridní pohon se na odstavení z provozu podílel necelými 5 procenty.

Ekonomické srovnání

Průměrná spotřeba vodíku činila 11,36 kg/100 km při ceně 8,62 US$/km, tedy cca 209 Kč (pro srovnání, cena vodíku u českého projektu TriHyBus činí 120 Kč/kg).  

Celkové provozní náklady palivočlánkových autobusů AC Transit na kilometr (uváděny bez mzdy řidičů) činily 1,69 US$/km, tedy cca 41 Kč/km. Z toho 42 % – 0,71 US$/km neboli 17 Kč/km – tvořily náklady na údržbu.

U srovnávacích dieselových autobusů činily provozní náklady 0,56 US$/km (cca 14 Kč/km), tedy cca třetinu oproti palivočlánkovým autobusům, z toho necelou polovinu (0,27 US$/km) trakční nafta a 0,29 US$/km údržba. Cena nafty přitom byla 0,49 US$/litr, tedy cca 12 Kč/l.

Počet normohodin údržby v přepočtu na jedno vozidlo nicméně byl u palivočlánkových autobusů a u srovnávacích dieselů téměř shodný. Srovnáváme přitom palivočlánkové autobusy, vyráběné na zakázku po kusech nebo v malých sériích, a velkosériově vyráběné dieselové autobusy.

Původní pořizovací cena palivočlánkového autobusu pro AC Transit v roce 2010 činila 2,5 mil. US$, tedy cca 60,5 mil. Kč. Současná cena těchto autobusů činí podle zprávy 1,8 mil. US$, tedy cca 44 mil. Kč. Pro srovnání, FCH JU nedávno stanovila cílovou cenu evropského palivočlánkového autobusu na 650 tis. €, tedy 17,55 mil. Kč – blíže viz ve zprávě o strategii pořizování palivočlánkových autobusů.

Cena srovnávacího dieselového autobusu AC Transit činila cca 414 tis. US$, tedy cca 10 mil. Kč. V průměru EU stojí 12m dieselový autobus v přepočtu cca 5,4 mil. Kč, v ČR i méně.

Závěry ke zkušenostem z USA

Podobné relace mezi USA a Evropou včetně ČR ukazují i ceny bateriových elektrobusů a autobusů na CNG u amerického dopravce Foothill Transit. Z uvedeného porovnání je tedy zřejmé, že investiční náklady autobusů jsou v USA oproti EU včetně ČR zhruba dvojnásobné. Naproti tomu např. cena nafty je v přepočtu dva- až třikrát nižší. Tento nesoulad v cenových úrovních je třeba mít na zřeteli při případném promítání zkušeností z USA do evropské a české praxe.

Provozní zkušenosti – například poměrně velká provozní spolehlivost, ale také jednorázové problémy s banálními, ale obtížně diagnostikovatelnými poruchami – jsou nicméně pro evropské prostředí poučné. Podobné situace ostatně zaznamenal i zmíněný český projekt TriHyBus.

Podobně jako například u výše uvedených bateriových elektrobusů u společnosti Foothill Transit hodnotí NREL technologickou zralost těchto palivočlánkových autobusů na úrovni TRL 7, tedy demonstrování vozidel v malé sérii. Ještě se tedy nejedná o plně komerční produkt, o nějž se může postarat tržní mechanismus, ale zároveň už má za sebou fázi technického vývoje.

Větší rozsah provozování palivočlánkových autobusů v USA, EU i jinde ve světě by měl dále vést k potřebné ekonomii z rozsahu a k dalším provozním zkušenostem, které se příznivě promítnou do užitných vlastností vozidel a infrastruktury a do způsobu jejich využívání.

Jakub Slavík, Consulting Services

Foto © NREL a FTA

Další informace zde

Přečtěte si také:

FCH JU zveřejnil zprávu o strategii pořizování palivočlánkových autobusů

9.8.2016 V červenci 2016 byla Společným podnikem pro palivové články a vodík (FCH JU) zveřejněna zpráva „Strategies for joint procurement of fuel cell buses“, tedy Strategie pro společné pořizování palivočlánkových autobusů. Zprávu zpracovala skupina konzultantů vedená britskou firmou Element Energy. Jejím cílem je usnadnit nasazení 300 – 400 nových palivočlánkových autobusů, které je v Evropě plánováno do roku 2020 (viz též náš dubnový článek o projektu CHIC). 

Kompaktní pohon, méně platiny: Daimler uvede na trh plug-in palivočlánkový automobil Mercedes

2.8.2016 Pod značkou Mercedes GLC F-Cell bude od roku 2017 dodáván na automobilový trh plug-in palivočlánkový automobil typu SUV (viz foto), první svého druhu na světě. Tento automobil kombinuje palivočlánkovou jednotku jako hlavní zdroj elektrické energie se zásuvkou dobíjenými trakčními bateriemi jako doplňkovým zdrojem.  

ISO/TS 19880-1:2016: důležitý krok k rozvoji palivočlánkové elektromobility

25.7.2016 Dlouho očekávaným důležitým krokem směrem ke globálnímu rozvoji palivočlánkové elektomobility se v červenci 2016 stalo zveřejnění technické specifikace  ISO/TS 19880-1:2016 mezinárodním standardizačním orgánem ISO. Tato technická specifikace představuje vodítko v oblasti výkonů a bezpečnosti pro vodíkové plnicí stanice včetně jejich rozhraní s vozidlem. Pokrývá procesy od výroby a dodávky vodíku po jeho stlačování, uchovávání a plnění vodíkových vozidel. Dosud individuálně řešené projekty v oblasti palivočlánkové mobility a její infrastruktury tak dostaly jednotný normativní základ, na nějž se lze odvolávat. 

BMW testuje prototyp palivočlánkového automobilu

29.6.2016 Německá automobilka BMW je jedním z průkopníků palivočlánkových pohonů pro automobily v Evropě a ve světě. S prvním pokusným palivočlánkovým vozem přišla již v roce 2005. Tento vůz označovaný jako „7 Series“ sice neměl komerční využití, byl však významným demonstračním počinem v oblasti palivočlánkové elektromobility. Od léta 2015 testuje BMW další prototyp, označovaný jako „5 Series GT“. 

Nissan vyvíjí etanolový palivočlánkový automobil originální koncepce

21.6.2016 Palivočlánkové automobily používající palivové články s protonvýměnnou membránou a jako palivo čistý vodík (například Hyundai ix-35, Toyota Mirai nebo Honda Clarity FCV) jsou dnes na cestě ke komercializaci. Jejich hlavním problémem je však nedostatečně rozvinutá vodíková infrastruktura. Japonská automobilka Nissan, světový leader na trhu s bateriovými elektromobily, se proto rozhodla využít jako zdroj vodíku surovinu mnohem dostupnější: etanol, resp. bioetanol, z něhož se vodík vyrobí ve vozidle chemickou reakcí. 

Projekt CHIC: Jak zavádět palivočlánkové autobusy ve městech?

15.4.2016 Evropský projekt palivočlánkových autobusů CHIC (Clean Hydrogen in European Cities) probíhá v letech 2010 – 2016. Během této doby byly získány zkušenosti z provozu celkem 56 palivočlánkových autobusů v osmi městech a regionech Evropy a Kanady. V dubnu 2016 byla jako výstup projektu uveřejněna zpráva „Guidelines for delivering fuel cell bus projects“, česky: „Pokyny pro realizaci projektů palivočlánkových autobusů“. Jaká jsou tedy doporučení projektu CHIC pro zavádění této ekologické městské dopravy? 

Honda Clarity FCV: Palivočlánkový sedan Honda vyráží na trh

8.4.2016 Prototyp palivočlánkového osobního automobilu Honda FCV Concept, který byl loni v březnu představen veřejnosti na ženevském autosalonu, udělal za rok významný pokrok. V březnu 2016, tedy přesně po roce od této události, byl jeho následovník Honda Clarity FCV uveden na japonský trh. 

Palivočlánkové autobusy v Aberdeenu po roce provozu

24.3.2016 Na začátku března 2016 zaznamenaly palivočlánkové autobusy ve skotském Aberdeenu rok úspěšného provozu na linkách hromadné dopravy. Protože jde o největší park palivočlánkových autobusů v Evropě – v tomto městě je jich provozováno celkem deset, navíc v ne právě ideálních klimatických podmínkách studeného a deštivého Skotska, mají jeho výsledky co říci k celkové situaci a vývojovým perspektivám této zajímavé oblasti elektromobility. 

Škodovácká tramvaj s palivovými články vyjela na trať

18.3.2016 Pravděpodobně první palivočlánkovou tramvají na světě, která slouží v běžném provozu, se začátkem března 2016 stala již dříve avizovaná tramvaj čínského výrobce  CRRC Qingdao Sifang, vyráběná v licenci Škoda Transportation ForCity 15T. Sedm těchto palivočlánkových tramvají je nyní v provozu v šestimiliónovém čínském městě Qingdao v provincii Shandong. 

Projekt 3Emotion: smart city Rotterdam dostane dva palivočlánkové autobusy

12.2.2016 Nizozemské město Rotterdam s více než šesti sty tisíci obyvateli je jedním z evropských smart cities. Tomu odpovídá i jeho zájem o bezemisní dopravu. K elektrickým užitkovým vozidlům a elektrickým taxi přibydou v létě 2017 dva nové palivočlánkové autobusy. Na začátku února 2016 k tomu byla podepsána smlouva mezi rotterdamským městským dopravcem RET a belgickým výrobcem palivočlánkových autobusů Van Hool. 

Vodíková mobilita a vodíková energetika – již ne vzdálená budoucnost

15.1.2016 V časopise PRO-ENERGY č. 4/2015 byl publikován analytický článek „Vodík ve spojení s palivovými články začíná měnit energetiku a dopravu“ od Ing. Jakuba Slavíka, MBA, provozovatele našeho portálu. S plným, redakčně neupraveným zněním tohoto článku nyní seznamujeme i čtenáře našeho portálu.  

Londýn dostane další dva palivočlánkové autobusy

6.1.2016 V Londýně je v současné době provozováno celkem osm palivočlánkových autobusů jako součást evropského projektu CHIC. Nyní k nim přibydou další dva, tentokrát od jiného výrobce a s mírně odlišnou koncepcí pohonu. Na dodávku dvou dalších palivočlánkových autobusů pro Londýn byla těsně před Vánoci 2015 podepsána dohoda mezi belgickým výrobcem autobusů Van Hool a londýnským organizátorem městské dopravy Transport for London. 

Palivočlánkové autobusy v USA: v provozu celkem 24 vozidel, perspektivní směr ve vývoji bezemisní mobility

30.12.2015 V prosinci 2015 publikovaly americké agentury National Renewable Energy Laboratory (NREL) a Federal Transit Administration (FTA) souhrnnou zprávu o současném stavu a provozu palivočlánkových autobusů v USA za období od srpna 2014 do července 2015. Zpráva obsahuje některé zajímavé údaje, které bychom rádi prezentovali i našim čtenářům. 

Copyright © 2012 – 2024 Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services