Śladami…autobusów elektrycznych

Ślad węglowy (ang. carbonfootprint) jest metodą liczenia wpływu emisji gazów cieplarnianych na środowisko. Jest to całkowita ilość emisji dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych liczona w całym cyklu życia produktu lub przedsiębiorstwa, podawana w ekwiwalencie dwutlenku węgla (CO_2e). Metodę tę można również wykorzystać w celu określenia wpływu różnych rodzajów transportu na środowisko.

Analizy pokazują, że ok. 80% śladu węglowego przedsiębiorstw transportowych wiąże się przewożeniem towarów i pasażerów, podczas którego spalane są (bezpośrednio lub pośrednio) różne rodzaje paliw. Pozostałe 20% związane jest z działaniami logistyczno-spedycyjnymi. Największym emitentem gazów cieplarnianych spośród wszystkich rodzajów transportu, jest transport drogowy, który generuje rocznie ok. 98% emisji (dane z 2011 r., rys. 1). Transport jednostkowy wykazał największy ślad węglowy związany z przewiezieniem 1 osoby (pkm ? pasażerokilometr, rys. 2) i 1 tony towarów (tkm ? tonokilometr) na odległość 1 km. Konieczność obniżenia emisji i prowadzone od lat badania sprawiają, iż sektor drogowy posiada duży potencjał wdrożenia ekologicznych technologii, gdyż odpowiada za przewożenie 85% towarów i 64% pasażerów w Polsce.

Rys. 1. Emisje gazów cieplarnianych z poszczególnych rodzajów transportu w 2011 r.¹

 

Rys. 2. Zestawienie emisyjności poszczególnych rodzajów transportu pasażerskiego²

 

Zmiany na lepsze

W ostatnich latach można zaobserwować ewolucję sektora transportu drogowego. Zostało bowiem opracowanych wiele innowacyjnych napędów, które stanowią alternatywę dla najczęściej stosowanych silników spalinowych (benzynowych i dieslowskich). Przykładem takich rozwiązań mogą być napędy elektryczne, hybrydowe, wodorowe, spalające gaz drzewny czy olej roślinny. Najbardziej dynamicznie rozwijaną technologią jest jednak napęd elektryczny, co potwierdza m.in. po coraz większa liczba pojazdów elektrycznych, kursujących po naszych ulicach (samochody osobowe, meleksy, autobusy). Znaczne koszty produkcji tych pojazdów (a w szczególności akumulatorów) sprawiają, że wciąż nie są one wykorzystywane na szeroka skalę, pomimo ich promowania w wielu unijnych dokumentach oraz ulg podatkowych. Wprowadzenie tych pojazdów na szeroką skalę może mieć wpływ zarówno na zwiększenie konkurencyjności oraz poziomu innowacji, jak i na ograniczenie emisji (gazów cieplarnianych, hałasu), poprawę wydajności energetycznej i upowszechnienie odnawialnych źródeł energii (OZE)^3-5.

Szczególnie intensywne prace związane są z wdrożeniem autobusów elektrycznych. Wykorzystanie ich w transporcie publicznym (a w szczególności w miejskim) może rozwiązać szereg problemów cywilizacyjnych i ekologicznych, m.in. dzięki oszczędności zasobów (zmniejszenie zużycia paliw) oraz redukcja emisji gazów i hałasu^6-7. Korzyści te mogą dotyczyć również polskiej gospodarki i będą tym większe, im do produkcji energii elektrycznej w większym stopniu wykorzystane zostaną źródła odnawialne.

 

Depositphotos/philipus

Coraz więcej przewoźników miejskich na całym świecie w swoim taborze ma autobusy elektryczne.

 

Wady i zalety

Pojazdy z napędem elektrycznym są niemal idealne do wykorzystania w warunkach miejskich. Wyróżnia je m.in. brak bezpośredniego zużycia paliw i używanie wyłącznie energii elektrycznej, a także niski poziom hałasu. Wprowadzanie pojazdów elektrycznych do transportu miejskiego powoduje, iż nie będzie on generował bezpośrednich emisji w obszarze miejskim, co nie oznacza, że stanie się zeroemisyjny. Uwzględniając metodę cyklu życia pojazdów (LCA), trzeba określić wpływ zużywanej przez autobusy energii elektrycznej na środowisko. W Polsce energia ta pochodzi głównie z węgla kamiennego i brunatnego. Stopniowe wykorzystywanie mniej emisyjnych i alternatywnych źródeł do produkcji energii elektrycznej spowoduje, iż użytkowanie autobusów elektrycznych będzie wiązało się z emisją coraz mniejszej ilości zanieczyszczeń8.

Kolejną zaletą wprowadzenia pojazdów elektrycznych jest niższy koszt ich eksploatacji, co wynika z niższej ceny energii od paliw konwencjonalnych. Szacuje się, iż koszt przejazdu 100 km autobusem elektrycznym może być kilkukrotnie niższy w porównaniu do tego z napędem spalinowym, ale zależy to od gabarytów oraz zużycia paliwa przez dany pojazd⁹.

Ponadto autobusy elektryczne nie posiadają zbiorników na paliwa, gdyż nie spalają bezpośrednio paliw, oraz płynów eksploatacyjnych, co wpływa na obniżenie kosztów eksploatacyjnych i redukcję masy (o ok. 300 kg). Charakteryzują się także znacznie wyższą sprawnością silnika (ok. 90%) w porównaniu do autobusów spalinowych (ok. 27%). Mogą też odzyskiwać energię w trakcie hamowania lub podczas jazdy z pochyłości^10-11.

Autobusy elektryczne zapewniają także większe bezpieczeństwo podróżowania, gdyż w razie wypadku nie ma zagrożenia wybuchem i poparzeniem podróżujących¹². Awaryjność autobusów elektrycznych jest o wiele niższa niż spalinowych, dzięki czemu wydłuża się okres ich żywotności. Wiąże się to z wieloma czynnikami, m.in. brakiem systemu chłodzenia, systemu dolotowego i wydechowego, zaworów oraz wałków rozrządu.

Jednak autobusy elektryczne mają także wady. Jedną z nich jest wysoka cena (w zależności od modelu może sięgać nawet 2 mln zł), znacząco przewyższająca cenę porównywalnych modeli autobusów spalinowych. Główną przyczyną jest nie w pełni zautomatyzowany proces wytwarzania akumulatorów, lecz wraz z rozwojem technologii oraz rozpoczęciem produkcji masowej powinno nastąpić obniżenie cen¹¹.

Istotną wadą jest także stosunkowo niewielki zasięg tych pojazdów ? jednorazowo mogą pokonać dystans ok. 200-300 km przy maksymalnym obciążeniu i pełnym naładowaniu akumulatora. Po pokonaniu tej odległości autobus musi zostać ?odstawiony? na ok. 4 godziny w celu naładowania baterii. Jednakże opracowywane są nowe, bezstykowe technologie ładowania akumulatorów, ale wymagają one dodatkowej infrastruktury i środków. Ponadto pojemność baterii z roku na rok zwiększa się i pozwala na przejechanie dłuższych tras.

Z racji wysokiej ceny autobusów elektrycznych, ważnym narzędziem służącym zwiększaniu popytu na nie jest wprowadzenie ulg podatkowych. W Polsce (w przeciwieństwie do wielu innych krajów) dotychczas ich nie zastosowano, ale zaleca się wprowadzanie kryteriów ekologicznych w zamówieniach publicznych, co może wspomóc promowanie ich zakupu.

Zagrożeniem dla szerokiego wykorzystania autobusów elektrycznych są także koszty infrastruktury i taboru. Rozwój technologii z pewnością przyczyni się do ich zmniejszenia, a ich główne parametry ulegną polepszeniu¹³.

Ekologia i ekonomia

Na 102,6 tysiąca autobusów (2013 r.) jeżdżących w Polsce ponad 60% z nich to takie, których wiek przekracza 16 lat. W samej przestrzeni miejskiej jeździ 11,2% z nich, pokonując średnią trasę 70 948 km (tab.)¹⁴.

 

Podstawowe dane dotyczące autobusów w Polsce ? porównanie lat 2012-2013¹⁴

Wyszczególnienie	Rok	Liczba autobusów	Średni roczny przebieg 1 autobusu (km)
Autobusy ogółem	2013	102 602	77 019
	2012	99 858	77 604
autobusy miejskie	2013	11 518	70 948
	2012	11 956	73 542

 

Uwzględniając strukturę wykorzystywanych w Polsce autobusów (rys. 3), obliczono wielkość wytwarzanych przez nie emisji, w zależności od rodzaju silnika na podstawie danych zawartych w dokumencie ?Wartości opałowe (WO) i wskaźniki emisji CO₂ (WE) w 2012 r. do raportowania w ramach Wspólnotowego Systemu Handlu Uprawnieniami do Emisji za rok 2015?. Natomiast w emisjach z wytwarzania energii elektrycznej uwzględniono strukturę wytwarzania energii elektrycznej w Polsce15.

 

 

Rys. 3. Struktura wykorzystywanych napędów w autobusach w Polsce¹⁴

 

 

Na podstawie danych literaturowych oraz producentów przyjęto, że autobusy z silnikiem Diesla spalają 35 litrów oleju napędowego na 100 kilometrów, co przekłada się na łączną wielkość emisji na poziomie 1 448 Mg CO_2eq (132,4 kg CO_2eq na każdy autobus).

Analogiczne obliczenia wykonano dla autobusów napędzanych benzyną (40l /100 km) oraz gazem (60 l/100 km) wskutek czego otrzymano odpowiednio wartości: 79,4 Mg CO_2eq (162,8 kg CO_2eq każdy) oraz 16,5 Mg CO_2eq (177,2 kg CO_2eq każdy).

Autobusy elektryczne, pokonując tę samą trasę, zużywają ok. 140 kWh/100 km i emitują przy tym 530,7 Mg CO_2eq (46,1 kg CO_2eq każdy, uwzględniając strukturę wytwarzania energii elektrycznej w Polsce). Biorąc pod uwagę ilość autobusów miejskich (11,5 tys.), strukturę wykorzystywanych napędów oraz średnią długość rocznie pokonywanej trasy, obliczono wielkość emisji, wynoszącą 1 095,4 Gg CO_2eq. Oznacza to, że wymiana całego taboru bazującego na silnikach spalinowych na pojazdy wyposażone w silniki elektryczne zmniejszy emisje do poziomu 376,5 Gg CO_2eq, czyli zredukuje roczną emisję o 718,9 Gg CO_2eq.

Z analizy kosztów eksploatacji autobusów o różnych napędach wynika, że lepszymi są te z napędem elektrycznym. Biorąc pod uwagę obecne ceny benzyny (E95), oleju napędowego oraz gazu (LPG), oszacowano, iż roczny koszt paliwa dla 11,5 tys. autobusów spalinowych to 149,61 mld zł. Zastąpienie ich pojazdami elektrycznymi zmniejszyłoby koszty paliw do 52,17 mld zł, czyli pozwoliłoby na oszczędności w wysokości 97,44 mld zł (tj. 65,1%).

Autobusy na testach

Przeprowadzane w ostatnich latach liczne testy autobusów elektrycznych mają na celu ich adaptację do warunków miejskich oraz stworzenie przyjaznej infrastruktury do ładowania.

Pionierem w zakresie bezstykowego ładowania jest holenderska firma EMOSS, która dostarczyła (w 2012 r. do Hertogenbosch) pierwszy autobus elektryczny z możliwością bezstykowego ładowania na przystanku oraz w tradycyjny sposób przewodowo po powrocie do bazy¹⁶. Podobne rozwiązanie zostało wykorzystane również w Wielkiej Brytanii (Milton Keynes). Rozwój floty autobusów elektrycznych jest planowany także w innych krajach, takich jak Austria czy Polska. W naszym kraju autobusy te były testowane podczas EURO 2012 i zostały entuzjastycznie przyjęte. Ambitne plany związane z elektryfikacją taboru miejskiego ma Zielona Góra, która w swojej strategii rozwoju przewidziała zakup nowoczesnego taboru, który w najbliższych latach ma zostać wyposażony w połowie w autobusy o napędzie elektrycznym bądź hybrydowym (docelowo cała flota ma być zelektryfikowana)¹⁷. Wiele innych polskich miast również ma poważne plany związane z wykorzystaniem autobusów elektrycznych. Odpowiednia polityka państwa, promująca rozwój takich pojazdów oraz system ulg je wspierających, może przyczynić się do coraz powszechniejszego ich stosowania w miastach, a tym samym poprawienia jakości życia.