Superkapacitorové elektrobusy: pozoruhodné řešení (zvláště) pro elektrifikované dopravce

Rozhovor s Filipem Ferferievem z Chariot Motors

27.6.2018 Superkapacitorové (či ultrakapacitorové) elektrobusy mohou být slibnou volbou zvláště pro „elektrifikované“ dopravní podniky, které provozují tramvaje nebo trolejbusy. Důvodem je, že nabízejí využití stávající stejnosměrné trakční infrastruktury pro průběžné dobíjení, ale při mnohem kratší době nabíjení v porovnání s klasickým dvoupólovým pantografem. Tuto technologii nyní nabízí, poprvé v bývalém Československu, izraelsko-bulharský dodavatel Chariot Motors a prezentována byla v červnu 2018 ve slovenské Nitře na konferenci “Elektrické autobusy pre mesto”, organizované provozovateli našeho portálu. Jak už to často bývá, informace prezentované na konferenci budí další otázky, zvláště u užitečného, ale dosud všeobecně nerozšířeného řešení. Zeptali jsme se proto Dipl. Wirt. Ing. Filipa Ferferieva, business development manažera z Chariot Motors.

Když jde o nezávislá elektrická vozidla, hovoří se ve světě většinou o bateriích. Superkapacitory jsou známé spíše jako doplňkové zdroje energie k bateriím. Je tedy využití superkapacitorů jako jediného zdroje energie revolucí v technologii?

Určitě! A nejen z pohledu technologie. Chariot Motors věří ve schopnosti a přínosy superkapacitorových elektrobusů oproti bateriovým elektrobusům. Výhody superkapacitorů oproti Li-ion bateriím nebo jiným bateriím pro rychlé nabíjení jsou mnohé. Jsou to provozní a ekonomické výhody dané trvanlivostí, významně delší životností a bezpečností superkapacitoru. Superkapacitory nevyžadují výměnu během životnosti eletrobusu a mají největší rozpětí provozních teplot. Neměla by být také podceňována skutečnost, že lithium-iontové nebo jiné baterie pro rychlé nabíjení obsahují nebezpečné látky a jsou hořlavé. Domnívám se, že dalším skutečně kritickým faktorem, kde mají superkapacitory navrch nad bateriemi, je jejich likvidace. Superkapacitory, na rozdíl od baterií, nemají žádné významné náklady na likvidaci.

Prezentovaná provozní ekonomie elektrobusů Chariot 1,1 kWh/km včetně topení, větrání a klimatizace je velmi pozoruhodná v porovnání s průměrným bateriovým elektrobusem. Jak jí bylo dosaženo? Je to dáno obecnými vlastnostmi superkapacitorů nebo výsledek konkrétního technického řešení Chariot Motors?

Ano, průměrná spotřeba energie 1,1 kWh/km je pozoruhodný výsledek. Potvrzuje to metodika UITP SORT, ale také výsledky měření, které nám poskytli dopravci jako GSP Bělehrad, který má naše superkapacitorové elektrobusy v pravidelném linkovém provozu. Jedna z hlavních výhod je vysoká hustota energie superkapacitorů v porovnání s jinými zdroji energie. Superkapacitor má větší výkon a průměrnou rekuperaci kolem 32,2 %, která může být zvýšena až na 39 %. To jsou výsledky, které s lithium-iontovými bateriemi nelze dosáhnout.  

Můžete prosím podrobněji popsat nabíjecí infrastrukturu a nabíjecí proces?

Chariot Motors vyrábí a dodává také infrastrukturu potřebnou pro nabíjení elektrobusů Chariot. Tyto nabíjecí stanice jsou k dispozici ve dvou variantách: s připojením ke střídavému napětí 3× 380 V AC a s připojením ke stejnosměrnému napětí 600 V – 700 V DC. Rychlonabíjecí technologie umožňuje nabíjecí časy, které dokonale zapadají do přestávek řidičů na konečných stanicích (2 – 5 minut pro dojezd 25 – 30 km; pozn. red.), což umožňuje fakticky nepřetržitý provoz elektrobusů Chariot. Jedna nabíjecí stanice na konečné zastávce může obsloužit všechna vozidla na lince. Jde o plně automatizovaný systém, který eliminuje potřebu lidského zásahu. Pokud se elektrobus nenabíjí, nejsou nabíjecí póly pod napětím, čímž je chráněna veřejnost.   

Nabíjecí stanice mohou být napájeny stejnosměrným proudem ze stávajícího trolejového vedení pro trolejbusy. Jakmile se pantograf (resp. dvoupólová konzole, pozn. red.) připojí k nabíjecím pólům stanice, celý nabíjecí proces je řízen automaticky. Jakmile je dosaženo požadované kapacity superkapacitorového zásobníku, elektrobus ukončí nabíjecí proces stažením nabíjecí konzole. 

Nabíjecí stanice dodává naše partnerská forma Gemamex, která při výrobě využívá nejmodernější komponenty od světových leadrů v tomto oboru. Nabíjecí infrastruktura se skládá z nabíjecí stanice (či stanic), nabíjecích pólů a měděných tyčí. Normální životnost nabíjecí infrastruktury je shodná s životností elektrobusů. Náklady na údržbu jsou zanedbatelné a jsou mnohem nižší, než náklady na údržbu trolejbusové infrastruktury. Nabíjecí stanice mají online monitorování a mohou být řízeny online z jednoho dispečinku. Řídicí energetický systém se skládá z běžného frekvenčního měniče (FI), usměrňovače AC/DC a programovatelného logického automatu (PLC), který řídí proces nabíjení superkapacitorů při sledování informací o napětí a proudu. Je zde také integrované přepojovací zařízení pro obsluhu silové části nabíjecí infrastruktury. Rozhraní člověk-stroj (HMI) s dotykovou obrazovkou přitom vizualizuje předpisem definované parametry, aktuálně měřené parametry nabíjecího procesu, grafický archiv naměřených hodnot a archiv alarmových hlášení. To vše je zabudováno v teleservisním modulu (TSM) pro internetové připojení, které umožňuje dálkové spojení s nabíjecí stanicí pro monitorování a řízení ze vzdáleného počítače, tabletu nebo smartphonu. Součástí nabíjecí infrastruktury je také klimatizační systém s ventilací pro chlazení. Nabíjecí stanice funguje automaticky a po přerušení dodávky proudu se sama uvede opět do provozuschopného stavu.        

Jak je řešena bezpečnost během nabíjecího procesu? Dvoupólové nabíjení normálně vyžaduje galvanické oddělení buďto na vozidle nebo na uvnitř nabíjecí infrastruktury.  

Naše nabíjecí stanice jsou vybaveny speciálním zařízením pro monitoring izolace, které měří, zda nedošlo k poruše izolace na stejnosměrné straně. Toto zařízení nepřetržitě sleduje případný problém s izolací elektrického kabinetu, kabelů, pylonů nebo nabíjecích pólů v době, kdy není u stanice elektrobus nebo kdy se přítomný elektrobus nenabíjí (má staženou nabíjecí konzoli). Kromě toho jsou nabíjecí stanice galvanicky izolovány.

Na žádost zákazníků můžeme dodat také řešení se čtyřpólovým pantografem.

U baterií je nezbytné „noční“ pomalé dobíjení. Jak je to u superkapacitorů?

Plně důvěřujeme rychlonabíjecí technologii. V kombinaci s tím, že používáme superkapacitory schopné nabíjení s faktorem 10 C nás to vede k přesvědčení, že toto je nejlepší dostupná technologie (násobek C je měřítko vybití energetického zásobníku relativně k jeho kapacitě v Ah; pozn. red.). Je také nákladově nejefektivnější, pokud jde o nabíjecí infrastrukturu pro elektrobusy. Elektrická vozidla s nočním nabíjením mají větší autonomii, ale nutné investice pro vybudování potřebné infrastruktury jsou obrovské. Nicméně pro servisní potřeby jsme schopni nabíjet pomalu proudem 36 A ze zásuvky s třífázovým střídavým napětím pomocí mobilní nabíjecí stanice. Takovéto „pomalé“ nabíjení superkapacitorového elektrobusu trvá 45 minut.

Pokud vím, v Evropě nejsou jiní dodavatelé tohoto řešení, než Chariot Motors. To by mohlo znamenat potenciální problémy s „uzamčením zákazníka“ v případě rozšiřování elektrobusového systému ve městě, jakmile jednou začne s řešením od Chariot Motors. Také by tu mohlo být riziko právních obstrukcí ze strany neúspěšných uchazečů namítajících, že zadávací podmínky byly vytvářeny na míru jednomu dodavateli. Jak má Chariot Motors tyto věci ošetřeny a jaká je zkušenost ze stávajících rutinních provozování Vašich elektrobusů?

Naše superkapacitorové elektrobusy lze vidět v pravidelném nebo pilotním provozu v různých zemích, jako je Rakousko, Itálie, Izrael, Bulharsko a Makedonie. V rakouském Grazu provozujeme úspěšný pilotní projekt, kde vedle našich 12m superkapacitorových elektrobusů je jiný výrobce dodávající 18m superkapacitorové elektrobusy. Existují i další dodavatelé prodávající smíšené technologie s bateriemi a superkapacitory. V současné době je otevřeno množství výběrových řízení pro technologie rychlého nabíjení reprezentovaného bateriemi nebo superkapacitory.

Na náš produkt lze v zásadě hledět jako na „tramvaj na pneumatikách“, kde však nákladná trolejová infrastruktura pro tramvaje byla zaměněna za jednoduchou nabíjecí stanici na konečné zastávce.

Naše nabíjecí infrastruktura je otevřená a může po jednoduché úpravě softwaru nabíjet také bateriové elektrobusy, čili nevidím budoucí problémy tohoto typu. S rozvojem trhu a zaváděním elektrobusů jako hlavního druhu vozidel zajistíme, aby nedošlo k uzamčení zákazníka do jednoho řešení nabíjecích stanic pouze pro naše superkapacitorové elektrobusy, ale abychom byli schopni obsloužit různé typy elektrických vozidel podle všech evropských standardů, které budou v blízké budoucnosti zavedeny.

Jak je to (přibližně) s nákladovou konkurenceschopností elektrobusů Chariot v porovnání s průměrem na evropských trzích bateriových elektrobusů?

V porovnání s evropskými trhy bateriových elektrobusů jsme velmi konkurenceschopní. A nejde jen o cenu elektrobusu, ale také o cenu nabíjecí infrastruktury. Během životnosti našich elektrobusů není nutné měnit superkapacitorovou jednotku, což zahrnuje také náklady na likvidaci. Pokud si pořídíte elektrobus s bateriemi jako zdrojem energie, musíte počítat s výměnou bateriové jednotky alespoň jedenkrát za dobu životnosti elektrobusu, což je značná investice a ve většině případů představuje 40 % ceny elektrobusu. To je rovněž důležitý cenový faktor.

Vyrozuměl jsem, že společnost Chariot Motors je ochotna provozovat pilotní projekt ve městě se svými vozidly a infrastrukturou, pokud je to odůvodněno vážným zájmem takového města. Co město nebo městský dopravce, které by měly zájem, pro to mohou udělat?

V případě zájmu je každý zván, aby si prohlédl naše vozidla v pravidelném provozu a pohovořil s jejich provozovateli. To bude dobrý způsob výměny zkušeností a předvedení našeho řešení. Bude to také vynikající příležitost pro nás, jak ukázat zcela novu technologii pro udržitelnou městskou mobilitu s dopravními prostředky schopnými ujet kolem 30 km na jedno nabití nebo nahradit nákladnou tramvajovou infrastrukturu. Kromě toho možnost zvýšeného zájmu o v Evropě poměrně neznámou technologii by nás motivovala k tomu, abychom, bude-li třeba, také investovali do zkušebního pilotního projektu v České republice a na Slovensku.

Děkuji Vám za rozhovor, pane Ferferieve.

Jakub Slavík

Foto © Chariot Motors a redakce Smartcityvpraxi.cz

Prezentace Chariot Motors na konferenci „Elektrické autobusy pre mesto“ v Nitře v červnu 2018 je ke stažení zde

Videoprezentace elektrobusů Chariot je k dispozici zde

 Přečtěte si také:

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

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