Elektrické autobusy: problém jménem netrakční spotřeba a jeho možné řešení

13.1.2020 Spotřeba elektrické energie u jakéhokoli elektrického vozidla zahrnuje jednak trakční spotřebu – tedy energii pro vlastní pohon, a jednak netrakční spotřebu – tedy energii pro všechna ostatní zařízení vozidla. Zejména u bateriových elektrobusů může právě netrakční spotřeba představovat problém, protože významně ovlivňuje dojezd vozidla na jedno nabití baterií.

Problémem netrakční spotřeby se v lednu 2020 v časopise Journal of Cleaner Production zabývá, spolu se svým kolegou Robertem Kołaczem, ve svém odborném článku náš polský spolupracovník Doc. Mikołaj Bartłomiejczyk, vědecký pracovník Politechniky Gdańske a zároveň hlavní energetik Gdyňského trolejbusového podniku. Z tohoto článku vybíráme některé zajímavé praktické postřehy.

Netrakční spotřeba zahrnuje zejména energii pro topení a klimatizaci, pro hydraulická a pneumatická zařízení (kompresory, čerpadla), pro osvětlení, pro odbavovací a informační systémy ve vozidle a pro všechna ostatní drobná zařízení zásobovaná z palubní 24V baterie – stejně jako u kteréhokoliv vozidla se spalovacím motorem, jehož baterii průběžně dobíjí alternátor.

Jak ukazuje graf vpravo, netrakční spotřeba elektrické energie u elektrického autobusu je ve středoevropských zeměpisných podmínkách v ročním průměru jen o málo menší než trakční spotřeba. Podíl netrakční spotřeby se přitom během roku mění od necelých 30 % zkraje léta po více než 60 % v zimním období. (Poznámka redakce: Ačkoli tato čísla odpovídají výsledkům měření u trolejbusů v pobaltské Gdyni, lze je – podle informací od dopravců, které jsou k dispozici – víceméně akceptovat i pro podmínky českých měst.)

Míru, jakou se jednotlivá pomocná zařízení podílejí na celkové netrakční spotřebě, lze odvodit od jejich obvyklého výkonu – viz tabulka níže. Jak vidíme, na netrakční spotřebě se nejvíce podílí topení a klimatizace a nejméně dobíjení 24V vozidlové baterie. Je přitom patrné, že v porovnání s topením a klimatizací je spotřeba všech ostatních pomocných zařízení, pneumatická a hydraulická čerpadla nevyjímaje, významně nižší. Na topení a klimatizaci – v našich podmínkách tedy především na topení – je proto třeba se zaměřit při snižování netrakční spotřeby.

Je přitom třeba si uvědomit i to, že zatímco trakční spotřeba se týká pouze jízdy, netrakční (pomocná) zařízení obvykle spotřebovávají energii bez ohledu na to, zda autobus jede nebo stojí. Plynulá jízda s minimem zbytečných prostojů tedy jednoznačně přispívá ke snížení podílu netrakční spotřeby v přepočtu na ujetý kilometr.

Nutnou konstrukční podmínkou pro snížení netrakční spotřeby je odpovídající tepelná izolace vozidla a jeho interiéru.

Základem pro další snižování netrakční spotřeby je optimalizace vnitřní teploty ve vozidle, tedy zabránění jeho přetopení. Pozornost je třeba věnovat zejména topení při delších zastávkách, kdy je autobus prázdný.

Jiným možným způsobem je inteligentní řízení netrakční spotřeby. Tím se rozumí přizpůsobení jejich spotřeby provozu vozidla. Konkrétně jde o využívání rekuperované energie pro netrakční zařízení, tedy zejména vytápění, přednostně během brzdění vozidla.

Využití tepelných čerpadel místo elektrických přímotopů může snížit spotřebu elektrické energie pro vytápění o 50 – 70 %, tedy velmi významně, s příznivým dopadem na snížení celkové spotřeby energie řádově v desítkách procent. Ve městech s velmi nízkými teplotami v zimě je přesto užitečné v elektrobusech v případě potřeby přitápět naftovým topením. Jiná situace je u trolejbusů – či obecně, u elektrických autobusů s dynamickým dobíjením na celé nebo části své trasy (IMC), které mohou zvýšenou spotřebu netrakční energie řešit zvýšeným odběrem z příslušně dimenzované trolejové sítě.

Při mimořádných situacích (například vážné provozní problémy v dopravě), kdy by netrakční spotřeba ohrožovala provoz elektrobusu a jeho spolehlivý dojezd, je vhodné omezit vytápění interiéru i za cenu jistého dočasného nepohodlí pro cestující. Například snížení vnitřní teploty ve vozidle při takovéto situaci o 5 °C umožní snížit spotřebu energie o cca 0,3 kWh/km, přičemž obvyklá trakční spotřeba standardního elektrobusu je kolem 1 kWh/km (pozn. red.).

Obráceně, pro efektivní provoz elektrických autobusů je žádoucí vyjít vstříc provozu elektrobusů vhodným řešením povrchové dopravy tak, aby se podobným situacím zabránilo. Toho lze dosáhnout například oddělenými jízdními pruhy, případně inteligentním řízením dopravy s předností autobusů na křižovatkách.

Netrakční spotřebu jako celek může významně ovlivnit inteligentní energetický management vozidla, který umožní tuto spotřebu předvídat, a následně optimálně hospodařit s energií.

Hospodaření s netrakční spotřebou bude mít pozitivní vliv na dojezd vozidla. Obráceně, při daném požadovaném dojezdu, má vliv na potřebnou velikost a s ní i cenu trakčních baterií, která tvoří významný podíl (řádově desítky procent) na celkových investičních nákladech elektrického autobusu.

redakce Smartcityvpraxi.cz

Ilustrační foto © archiv redakce Smartcityvpraxi.cz

Graf a tabulka © M. Bartłomiejczyk, český překlad redakce

Plné znění článku je k dispozici zde

Přečtěte si také:

Chytrá mobilita v Brně: rekonstruované křižovatky řídí dopravu a sbírají dopravní data

20.12.2019 Jedním z rozvíjejících se českých smart cities je Brno. Koncem prosince 2019 o sobě dalo vědět důležitým počinem v oblasti inteligentní městské mobility: Byla dokončena rekonstrukce světelného signalizačního zařízení na křižovatce Úvoz – Tvrdého. Kromě toho, že je křižovatka vybavena kamerovým dohledem a preferencí vozidel MHD, sbírá také dopravní data, která přenáší do Centrálního technického dispečinku. Dodavatelem řešení je společnost AŽD Praha.

Celý článek zde

Göteborg má další projekt „života po životě“ baterií z elektrobusů Volvo

18.12.2019 Trakční baterie v elektrických vozidlech, jak známo, postupně degradují – tedy snižuje se jejich využitelná kapacita. Pokud tato kapacita klesne na cca 70 – 80 % nebo méně, stává se jejich použití ve vozidle neekonomickým a hlavně nepraktickým. Mohou však stále dobře posloužit jako stacionární zásobníky energie, zejména v kombinaci s obnovitelnými zdroji pro vyrovnávání rozdílů ve výrobě a spotřebě. Průkopníkem tohoto využití je výrobce elektrobusů Volvo, o jehož projektu ve švédském Göteborgu se lze dočíst v naší brožuře Příběhy chytrých pomocníků. V prosinci 2019 byl v Göteborgu zahájen další podobný projekt a opět s účastí Volvo.

Celý článek zde

Stovka českých elektrobusů a další perspektivy v klimatické nouzi s omezenými financemi: zpráva z konference „Elektrické autobusy pro město VIII“

28.11.2019 Dne 27. listopadu 2019 se v Praze konal osmý běh konference „Elektrické autobusy pro město“, organizované firmou Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services, která je provozovatelem tohoto portálu. Konference, které se zúčastnilo přes 150 zástupců dopravců, municipalit, průmyslu, škol a dalších zainteresovaných osob a organizací, byla pořádána opět jako součást mezinárodního veletrhu Czechbus, tentokrát v nových prostorách výstaviště PVA EXPO v Praze-Letňanech. Tato mezinárodní konference se konala pod záštitou Sdružení dopravních podniků ČR a Dopravného podniku mesta Košice.

Celý článek zde

Jak si „srovnat svoje smart noty“: nabízíme interaktivní školení smart city pro města, obce a regiony

Řada českých měst a obcí má v současné době zájem o postavení „smart city“ či „chytré obce“ a k tomuto postavení již často podniká konkrétní kroky. Problém je, že pojem smart city provází v ČR (ostatně i jinde ve světě) řada nedorozumění – od pojímání smart city jako pouhého „digitálního města“ po technické výstřelky typu „chytré“ lavičky. V této situaci se provozovatelé našeho portálu, firma Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services, rozhodli nabídnout městům, obcím a dalším institucím zainteresovaným na rozvoji „smart“ konceptu krátké interaktivní školení pro praktickou realizaci tohoto konceptu v jejich konkrétních podmínkách.

Celý článek zde

Smart city v praxi: první kniha českého autora o konceptu smart city a jeho zavádění v každodenním životě

Chytrým městem, obcí, či regionem, označovaným souhrnně pojmem „smart city“, rozumíme koncept strategického řízení, při němž jsou využívány moderní technologie z oblasti energetiky a služeb, mobility a informatiky pro ovlivňování kvality života ve městě, a následně k dosahování hospodářských a sociálních cílů. Nejde tedy o pouhé „digitální město“ nebo o nepromyšlené pořizování nákladných moderních technologií pro potřebu měst a regionů, jak je tento pojem někdy mylně interpretován. Zhruba stopadesátistránková barevná publikace Smart city v praxi s bohatým obrazovým doprovodem je přednostně určena jako praktická příručka těm, pro něž koncept smart city představuje každodenní práci řídících pracovníků a specialistů při vytváření strategie chytrého města a při jejím naplňování pomocí projektů moderních technologií.

Více o knize zde

Knihu je možné zakoupit v e-shopu vydavatelství Profi Press zde

Cyklus odborných konferencí „Smart city v praxi“, „Efektivní elektromobilita v organizacích“ a „Elektrické autobusy pro město“

Konference „Elektrické autobusy pro město“ se již od svého prvního běhu v říjnu 2013 vyprofilovala jako zcela ojedinělá prezentační a vzdělávací akce i jako místo vzájemné výměny aktuálních zkušeností mezi profesionály z elektrické osobní dopravy. Díky svému zaměření na konkrétní téma, konkrétní prezentující a konkrétní publikum se tato konference stala prostředkem přímé komunikace mezi výrobci elektrobusů a trolejbusů (včetně jejich komponent a infrastruktury) a jejich provozovateli a uživateli. V neposlední řadě zde hrají důležitou roli i zástupci institucí, které rozhodují o financování této dopravy, nebo mají v tomto ohledu aktuální a spolehlivé informace. Konference „Efektivní elektromobilita v organizacích“ je první konferencí svého druhu v ČR, prezentující elektromobily jako dopravní prostředek pro organizace soukromého a veřejného sektoru, ne tedy a priori jako luxusní nebo zábavní předmět pro elektromobilní nadšence a jejich sdružení. Obsah konference je cíleně zaměřen na organizace a správce jejich vozového parku. Konference „Smart city v praxi“ je zaměřena především na ty zástupce měst a obcí a veřejných organizací, kteří se budou rozhodovat o volbě konkrétních řešení od konkrétního dodavatele pro definování a naplňování investičních projektů, jimiž je koncept smart city v daném městě realizován.

Pozvánky na tyto konference a zprávy z těchto a dalších konferencí naleznete v naší rubrice Konference zde

Consulting Services: Naše odborné služby

Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services je konzultační firma v oblasti inovativních technologií pro dopravu a smart city (včetně energetiky a vodíkových technologií), která rovněž provozuje informační portály www.smartcityvpraxi.cz a www.proelektrotechniky.cz a organizuje odborné akce. V rámci našich odborných služeb Vám nabízíme vypracování strategie smart city, spolupráci na vytváření strategických dokumentů, vytváření a realizace projektů pro smart city, další odborné konzultační služby (studie, průzkumy, analýzy), vytváření a realizace dalších projektů s inovativními technologiemi (automatická vozidla, vodíkové technologie, elektromobilita aj.), specializované vzdělávací akce „na klíč“, prezentační a autorské služby (prezentace na konferencích, portálech). Celý článek zde

Co to je a jak funguje inteligentní město – smart city

Pojmem smart city rozumíme koncept strategického řízení města, resp. obce nebo regionu (pro jednoduchost hovořme dále pouze o „smart city“ bez dalšího rozlišení), při němž jsou využívány moderní technologie pro ovlivňování kvality života ve městě. Přitom dochází k synergiím mezi různými aktivitami a veřejnými službami, díky nimž město funguje – především doprava, logistika, bezpečnost, energetika, správa budov, atd. V konceptu smart city je současně kladen důraz na „tvrdé“ i „měkké“ aspekty řízení života ve městě a na soulad „šedé“ a „zelené“ infrastruktury města. Celý článek zde

Smart city – inteligentní město, město budoucnosti

Na redakci našeho portálu se obrátili kolegové s prosbou, abychom koncept smart city vysvětlili mladým čtenářům ve věku -nácti nebo čerstvých -ceti. Takové prosbě nejde odolat, zvlášť když ve zmíněném věku je právě teď generace našich dětí. Vymyslel jsem si tedy návštěvu ve fiktivním smart city a duchem jsem se přitom vrátil o nějakých třicet let zpátky. Redakční počítač byl najednou pryč a já posedával v moderním vlaku, s cizími nápisy za okny…

Celý článek zde