• Sonfalvi Aron

Alternatívák az alternatív hajtásban | E-buszozás

Frissítve: nov 15



Az elmúlt néhány évben exponenciálisan nőtt az elektromos buszok száma. Eleinte inkább a kisebb (vagy kevésbé ismert) gyártók próbálkoztak ezzel a meghajtással. A régivágású gyártók igyekeztek minél tovább halasztani az átállást, de végül 2015-ben a Volvo [1], míg 2018-ban az MAN [2] és a Mercedes [3] is bemutatta az elektromos meghajtású városi változatokat. A Solaris, mint korunk nagy (de a fentiekhez képest nem olyan régmúltra visszatekintő) buszgyára megelőzte „az öregeket”, és már 2011-ben bemutatta [4] a maga elektromos midibuszát. A független karosszériagyártók előnye a gyors reagálási képesség volt a piaci igényekre (szemben a főegységet [dízelmotor] is gyártókkal [5], bővebben még erről itt).

A kínaiak már a spájzban vannak

A cikkben csak az európai fejlesztésű, vagy Európában használt elektromos buszokra szorítkozok a téma szerteágazó mivolta miatt, azonban nem lehet elmenni a tény mellett, hogy a világban 2017-ben közlekedő mintegy négyszázezer elektromos busz 99%-a kínai gyártmány és Kínában is közlekedik [6]. A Nagy Számok Törvénye alapján – meg a híreket szemlélve – a kínai elektromos buszokból Európába is szivárgott be [7] bőven az elmúlt években: a teljesség igénye nélkül 35 darab Hollandiába [8], 42 darab Norvégiába [9]. A BYD-nek már két üzeme is van az öreg kontinensen (Komárom, Beauvais [F]). A Golden Dragon pedig egy holland céggel közösen fejlesztett e-buszt, vélhetően a könnyebb európai értékesítés végett.

A kínai-holland Ebusco Utrechtben…


…a BYD K9 pedig Kortrijkban, kiállításon igyekszik meggyőzni a nyugati világot.


Az európai gyártók kissé lassan reagáltak a kínai térnyerésre – noha az értékesítési piacukra csak egy-két éve kezdtek el „betörni” a kínaiak, ennek ellenére részleges lemaradásban vannak/voltak.


Rövid történetiség

Már az 1970-es éveitől kezdve folytak kísérletek az elektromos buszozással. Ezeket kivétel nélkül a tőkeerős, nagy cégek végezték – inkább kevesebb, mint több sikerrel – és abszolút megmaradt a teszt-jellegnél mindegyik próbálkozás. Ilyen volt a Mercedes OE 305-ös hibrid buszflotta Stuttgartban [10], vagy éppen az Ikarus-VKI kísérleti (szintén hibrid) autóbuszai [11]. Az Ikarusnál ezzel a két busszal lényegében véget is ért a kísérletezés, míg a Mercedesnél voltak további modellek és próbálkozások (ezekről részletesebben a [12]-ben olvashat). Ezeket az idővel elhalt/alábbhagyó kísérleteket elsősorban a kőolajválság indukálta, mintsem a környezetvédelem. A tisztán elektromos meghajtás pedig az autóbusz a szükséges mennyiségű akkumulátorok tömege miatt nem valósulhatott meg.


Még korábbról érdekes kísérletként említhető az ’50-es években Svájcban elkészült Gyrobus [13]. A tisztán elektromos meghajtású járműnél a fékezéskor felhalmozódó mozgási energiát egy lendkerékben tárolták el. Utántöltésre adott lehetőséget a vonalon elhelyezett töltőpont. A hatótávolsága a busznak 2 kilométer volt, és mindössze 20 utast tudott elszállítani. Kísérleti jelleggel Gentben is bevetették a buszt, végül a ’60-es évek elején a projekt elhalt a busz erősen kompromisszumos felhasználhatósága következtében.

Gyrobus G2. Fotó: Flickr/Michel Reps.


Kompromisszumos köztes út – hibridek (HEV, PHEV)

A hibrid meghajtás, mint köztes lépcsőfok a belsőégésű motorok és a tisztán elektromos járművek között egy részleges megoldás mind a környezetvédelem jelentős előmozdítása, mind pedig a kőolaj-függőség mérséklésére. (Csak csekély mennyiségben készült nem dízeles hibrid, pl. CNG-elektromos [14].)

A hibrid hajtáslánc esetén két megoldás terjedt el szélesebb spektrumban:

  1. soros: a belsőégésű motor közvetlenül nem képes részt venni a jármű mozgatásában (lásd Mercedes Citaro),

  2. párhuzamos: a belsőégésű motor közvetlenül is képes hajtani a járművet (lásd Volvo 7700 és 7900 [15]).

A hibrid hajtáslánc általában kellően összetett ahhoz, hogy a meghibásodása a hagyományos dízelmotor felett, de a tisztán elektromos alatt helyezkedjen el. A párhuzamos esetén – ha minden feltétel adott – akkor elvileg tisztán elektromosan tud elindulni a jármű nagyjából 15 km/h-ig – de az elmélet és gyakorlat a városi közlekedésben sokszor nagyon távol áll egymástól [16].


A soros rendszer esetén előnyös, hogy a dízelmotort egy állandó (karakterisztikáját tekintve ideális) munkaponton üzemelteti a vezérlés, így az emissziója – elméletileg – kisebb, mintha „hagyományosan” (közvetlen és folyamatosan sztochasztikusan változó) hajtásra használnánk.


A belsőégésű motor mindkét kivitel esetében kisebb (tömegű, teljesítményű), mint az adott típus tisztán dízeles változata (pl. Citaro G II Hybrid: 4,8 literes, négyhengeres, míg a „hagyományos” kivitelben 12 literes, hathengeres motor van).


Az első (?) hibrid buszt a Mercedes készítette 1997-ben (O 405 NÜH), majd 1998-ban azt követte az O 405 GNDE, és az O 405 N 2. 

Mercedes O 405 NÜH (1997). Forrás.


A környezetvédelmi „faktora” a valóságban nehezen mérhető. A Mercedes a soros hibrid Citarójáról azt állította 2008-ban, hogy 20-30% között mozog a tüzelőanyag-felhasználás megtakarítás a hagyományos kivitelhez képest [17]. A Volvo 7700 Hybrid esetén maximum 30%-os megtakarítást ír a hagyományos 7700-asokhoz képest [18]. Egy másik cikk szerint legfeljebb 35% városi felhasználásban, és maximum 20% helyközi használatban. A valóságban egy svájci tesztüzem alkalmával (vegyes használatot követően) ez 25% lett a PostAuto szerint [19]. Értelemszerűen a kevesebb elégedett gázolaj kisebb emissziót is jelent.

Svájcban számos Volvo hibrid van/volt, de nagyobb sorozatban nem vásárolt egyetlen üzemeltető sem.


Noha a megtakarítások (közelítően) valóban megvalósultak az egyes üzemeltetők szerint (lásd [19]), azonban a hajtáslánc komplex kivitele egyáltalán nem kedvező. Ugyanis minél több elem van a rendszerben, annál nagyobb a valószínűség a meghibásodásra. A haszonjármű esetén pedig az ideális célkitűzés az, hogy folyamatosan termelje a hasznos kilométereket – a hibrid buszok viszont nagyobb törődést igényelnek a fentebb írtakból következően. A megtakarítások maximalizálása városi forgalomban érhető el, ahol egyaránt van lehetőség tartós haladásra és sok megállásra kényszerítő közlekedési helyzettel.

Az MAN Lion’s City “mezei” Euro VI-os hajtáslánca beépítve. Kék: AdBlue-tartály és csővezetékei; zöld: kipufogógáz-utánkezelő rendszer és dobjai. És akkor még emellé jönnek a hibrid változat esetén a további berendezések. Hova férnek…? Grafika: MAN.


A Volvo a hibrid hajtásláncban rejlő potenciált némiképpen továbbfejlesztette a 7900 Electric Hybrid típusával. Az eltérés a „mezei” hibridhez képest a nagyobb akkumulátorcsomag, valamint az erősebb villanymotorban rejlik. Ezzel – állításuk szerint – 7 kilométert képes elektromosan megtenni az autóbusz, vagy az útvonal 70%-át tisztán elektromos üzemben haladva [20]. Tehát egy rövidebb viszonylaton abszolút ideális, viszont a végállomásra (legalább az egyik pontra) mindenképpen töltőinfrastruktúra kiépítése szükséges – annak ellenére, hogy visszatölt fékezéskor. Köztes megoldásként, kisebb városokba, nem feszített menetidejű viszonylatokra ideális ez a kialakítás, azonban a Volvo is felismerte, hogy ez a kivitel is csak egy köztes (kompromisszumos) lépcső.

Úton a megrendelőhöz (TEC Belgium) a vadonatúj Volvo 7900 Electric Hybrid.


A Mercedes részéről – nagyjából tíz évvel az első hibrid bemutatását követően – jött az újabb példány. A mild-hibrid rendszerű új C2-es több elemében is új kísérletnek tekinthető: egyrészt az autóbusz villamossági rendszere 48 voltos (a szokásos 24 voltos helyett, illetve mellőzve a nagyfeszültségű hálózatót), valamint az elektromos energiatárolást ultrakapacitással oldották meg. Ennek előnye, hogy a fékezéskor felszabaduló energiacsúcsot – szemben az akkumulátorokkal – maximálisan képes „elnyelni”. Hátránya, hogy rövid ideig képes mindezt tárolni, és az akkumulátorokhoz képest kisebb mennyiséget. Innen is a név (mild-hibrid), ugyanis gyakorlatilag pusztán egy indulási segédnek tekinthető: amikor nagyobb nyomatékra van szükség a jármű megmozdításához, akkor élénken beszáll a maximálisan 220 Nm-t leadni képes szinkron gép.

Tüzelőanyag-megtakarítása ehhez mérten – a Volvo vagy az előző generációs hibrid Citaróhoz képest – igen csekély: a gyártó állítása szerint akár 8,5% a hagyományos dízel C2-eshez képest [21]. Érdekes alternatívaként választható a Citaro NGT is hibrid hajtással [21].


Hidrogén + tüzelőanyag-cella (FCEV)

2001-ben indult az első, átfogó európai projekt a tüzelőanyag-cellás (hidrogén meghajtású) buszokkal CUTE rövidítéssel (Clean Urban Transport for Europe). Azóta további 5 projekt zajlott le, számos (több tucat) európai város részvételével. Az egyes városok esetében egy-két hidrogénbuszt átvett a helyi közlekedési vállalat (általában több gyártó buszairól volt szó), és ezeket meghatározott ideig futtatta tapasztalatszerzés végett.

A tüzelőanyag-cella egy olyan kompakt egység, amely kémiai energiát alakít át elektromos energiává. A hidrogén oxigénnel történő, bizonyos körülmények között végbemenő egyesüléséből víz és elektromos áram jön létre. Az így keletkezett elektromos áramot akkumulátorokban tárolják a jármű részére – amelyet éppen akkor nem tud felhasználni. Az egészben a problémás rész a hidrogén, annak utántöltése, valamint tárolása: gázként szállítani körülményes (rendkívül reakcióképes – robbanékony), folyékony halmazállapothoz viszont kb. -250°C-ra kell lehűteni, vagy nagyon nagy nyomáson kell tartani (kb. 350 bar).

Van Hool newA330 FC felépítése és a tüzelőanyag-cella működése dióhéjban. Grafika: Van Hool.


Egy busz meghajtásához szükséges mennyiséget csak folyékony halmazállapotban lehet elszállítani (a felhasználó járművön). A környezetvédelem és zéró emisszió tekintetében pedig az sem mindegy, hogy hogyan állítják elő a busz által felhasznált hidrogént: földgáz gőzreformálásából vagy víz elektrolízisével. Előbbi nem kívánt melléktermékeket is szül (szén-monoxid), míg utóbbi egy energiaigényes folyamat.

Egy, hajókhoz gyártott tüzelőanyag-cella.


Napjainkban is vannak futó projektek hidrogén buszok üzemeltetésére, de ezek elenyészőek mind a dízel, mind a (pusztán) akkumulátoros elektromos buszokhoz képest. Ugyanis a szükséges mennyiségű infrastruktúra kiépítése igen költséges [22]. 2018-ban látott napvilágot az első olyan buszbeszerzés, amelyen 40 darab (!) tüzelőanyag-cellás autóbuszt vásárol két társaság [23].


> > > Van Hool newA330 FC miniteszt < < <


A hatótáv, mint kulcskérdés – a kevés elkészült típus és projekt ellenére – ebben a szegmensben is fejlődött: manapság már 300..350 kilométert képes megtenni például a Van Hool newA330 FC. Ez valamivel felette áll a BEV-buszoknak, de még nem annyival, hogy a számos többlet „problémát” (hidrogén beszerzése, tárolása, utántöltése) negligálni lehessen.

APTS Phileas 18 FC Köln külvárosában. A kísérlet sikerrel zárult, melyben két ilyet használtak az elővárosokban öt éven át.


Bővebben a tüzelőanyag cellás elektromos buszokról, a futó projektekről, a működésükről itt olvashat.


Önjáró trolibusz = elektromos busz?

Az akkumulátor egységnyi méretre vetített kapacitásnövekedésével kezdtek elterjedni a felsővezeték nélkül is haladni képes trolibuszok. A trolibusz esetén a járműbe applikálható akkumulátorok mennyisége csekély, ugyanis a legtöbb típus esetén erre a célra használt hely (tető) itt számos más berendezés (áramszedő rudak és azok talapzata, hajtáskonténerek, fékellenállások, klímaberendezés elpárologtató egysége, etc) miatt részben (vagy közel egészében) foglalt.


A járműtípus zavarérzékenységén azonban nagymértékben javított a hajtásakkumulátorok használata. Ezekkel általában (típustól, felhasználástól, és megrendelőtől függően) 5-25 kilométer felsővezeték nélküli üzemre képesek a trolibuszok.

Ebben a formájában elektromos buszként használni erősen korlátozottan lehet csupán. Például a 2015-ben vásárolt 36 darab Škoda-Solaris Trollino [24] Budapesten elméletileg 10 kilométer önjárásra képes, azonban belső szabályozás alapján 4 kilométert tehetnek meg áramszedő nélkül legfeljebb. Tehát érdemileg – és tartósan 2-3 kilométeres szakaszok megtételére képesek csupán, így közel sem mérhetők össze bármely, manapság forgalmazott elektromos busszal. Azonban rövid viszonylat-hosszabbításra alkalmas.


Konklúzió

Bár már évek óta itt-ott feltűnik, hogy „forradalom előtt áll az elektromos buszozás/autózás”, én ezt elcsépeltnek érzem kimondani. Vagy ha forradalom, akkor ez egy nem hagyomány értelemben vett forradalom: inkább egy, akár még hosszú évekig tartó fejlődési folyamat, melyben most n+1 féle konstrukció születik. És ahogy a fentebb is taglalt konstrukciók (hibrid, hidrogénes, BEV) futnak, úgy gyűlnek tapasztalatok és születnek a további fejlődési irányok. Mert ugye az tény, hogy kb. tíz éve vannak elektromos buszok, és nagyjából öt éve kezdtek el statisztikai hibahatárt meghaladó módon terjedni a dízelbuszokhoz képest – ebben nagy lökést adott az ún. dízel-botrány [25].

A tendenciák jelenleg a BEV (Battery Electric Vehicle, azaz tisztán akkumulátoros üzemű járművek) előnyben részesítését mutatja manapság, szemben a hibrid vagy hidrogénes buszokkal. A hibrid egy látványos köztes (kísérleti) állomás, melynél a hajtáclánc komplikáltsága többletköltségeket okozhat üzemeltetői oldalon (Euro VI-os dízelmotor, a maga kipufogógáz-utánkezelő rendszerével [DPF, DOC, SCR], és ezek mellé még egy mini villanyhajtás is, nagyfeszültséggel, akkumulátorokkal). Az önjárásra is alkalmassá tett trolibusz pedig a „ha már belefér egy akkupakk, miért ne?”-alapú, és inkább csak range-extenderként értelmezhető.

A tüzelőanyag-cellás meghajtásban viszont látni azt a potenciált, amire lehetne alapozni. Ugyan fentebb olvasható, hogy az előállítás, tárolás, utántöltés egyelőre körülményes. A 19. század végén – 20. század elején a benzint is csak gyógyszertárban (!) lehetett kapni [26], annak megfelelő mennyiségben. 

Ezek tükrében tehát a hidrogén esetén is jelentős beruházások szükségesek ahhoz, hogy ezt város, ország, vagy világszinten lehessen használni. 

Források és felhasznált irodalom:

[1] David Gambles: Busworld Kortrijk Report (Focus Transport; közzétéve: 2015. október 18., hozzáférés: 2019. január 3.) http://www.focustransport.org/2015/10/busworld-kortrijk-report.html


[2] Sustainable BUS – MAN will come at IAA with its fully electric Lion’s City E, with the biggest battery on market (hozzáférés: 2019. január 3.) https://www.sustainable-bus.com/news/man-iaa-electric-bus-lion-s-city-e/


[3] Daimler – World premiere of the Mercedes-Benz eCitaro (hozzáférés: 2019. január 3.) https://www.daimler.com/innovation/case/electric/ecitaro-2.html


[4] samochosyelektryczne.org – Solaris Urbino 8,9 LE Electric (közzétéve: 2011. szeptember 21., hozzáférés: 2019. január 3.) http://samochodyelektryczne.org/solaris_urbino_89_le_electric.htm


[5] Omnibusz blog – Feltöltve – A lítium-ion akkumulátorokról (közzétéve: 2019. január 2., hozzáférés: 2019. január 3.) https://omnibusz.blog.hu/2019/01/02/az_akkumulatorokrol


[6] Katie Fehrenbacher: China’s electric bus leadership (GreenBiz; közzétéve: 2018. szeptember 28., hozzáférés: 2019. január 3.) https://www.greenbiz.com/article/chinas-electric-bus-leadership


[7] BusWorld blog – Busworld Europe 2017 5. rész (közzétéve: 2017. október 27.) https://www.busworldblog.com/post/2017busworld5


[8] BYD – Amsterdam Airport Schiphol – 35 ebuses for airside services (hozzáférés: 2019. január 3.) http://www.bydeurope.com/innovations/future/index.php#/projects/BYD-ebus-AMSTERDAM-AIRPORT-SCHIPHOL


[9] Kyle Field: BYD Charges Into Norway — 42 Articulated Electric Buses Ordered For Oslo (Clean Technica; közzétéve: 2018. július 20., hozzáférés: 2019. január 3.) https://cleantechnica.com/2018/07/20/byd-charges-into-norway-with-two-new-orders-for-42-articulated-electric-buses/


[10] Daimler Archiv – O 305 and O 307 establish a new era in bus manufacture (hozzáférés: 2019. január 3.) https://media.daimler.com/marsMediaSite/en/instance/ko/O-305-and-O-307-establish-a-new-era-in-bus-manufacture.xhtml?oid=9271796


[11] Omnibusz blog – Ikarus-VKI buszok (közzétéve: 2010. július 5.) https://omnibusz.blog.hu/2010/07/05/hibridek_a_multbol_ikarus_vki_hibrid_buszok


[12] Dr. Nagyszokolyai Iván: A jövőből érkezett…Mercedes-Benz Citaro G BlueTec Hybrid (AutóTechnika folyóirat; 2010/8; p. 26-28)


[13] Access To Energy Newsletter Archive – The flywheel bus is back (közzétéve: 1979. szeptember 28., hozzáférés: 2019. január 3.) https://web.archive.org/web/20070211005103/http://www.commentary.net/view/atearchive/s76a4325.htm


[14] BusWorld blog – Fehér hollók #7 – TPI Bus (közzétéve: 2018. november 10.) https://www.busworldblog.com/post/tpi_bus


[15] BusWorld blog – Használt hibridek Budapesten (közzétéve: 2018. január 12.) https://www.busworldblog.com/post/40hibrid_bkv


[16] BusWorld blog – Hibrid teszt (közzétéve: 2018. augusztus 14.) https://www.busworldblog.com/post/v7705h_teszt


[17] Green Car Congress – Mercedes-Benz Citaro G Bluetec Hybrid Bus Given 2008 DEKRA Environmental Award (közzétéve: 2008. január 31., hozzáférés: 2019. január 3.) https://www.greencarcongress.com/2008/01/mercedes-benz-c.html


[18] Kyle Sherer: Volvo to introduce 7700 Hybrid bus in 2009 (New Atles/Automotive; közzétéve: 2008. október 3., hozzáférés: 2019. január 3.) https://newatlas.com/volvo-7700-hybrid-bus/10112/


[19] On The Move (Volvo Cutomer Magazine; 2010/1., p. 4-5.) https://www.volvobuses.com.au/content/dam/volvo/volvo-buses/markets/australia/en-au/news/2010/OnTheMove_1_ENG.pdf


[20] Volvo 7900 Electric Hybrid brosúra (magyar nyelven, hozzáférés: 2019. január 3.) https://www.volvobuses.hu/content/dam/volvo/volvo-buses/markets/hungary/Volvo-7900-Electric-Hybrid-Brochure-HU.pdf


[21] Daimler Archive – World premiere: Mercedes-Benz Citaro hybrid – the hybrid bus that pays for itself (hozzáférés: 2019. január 3.) https://media.daimler.com/marsMediaSite/en/instance/ko/World-premiere-Mercedes-Benz-Citaro-hybrid–the-hybrid-bus-that-pays-for-itself.xhtml?oid=29823819


[22] Romm, Joseph J.The Hype About Hydrogen: Fact And Fiction In The Race To Save The Climate, 1st, Island Press (2004). ISBN 1-55963-703-X


[23] Van Hool – Van Hool to build 40 hydrogen buses for Cologne and Wuppertal (Germany) (közzétéve: 2018. február 28., hozzáférés: 2018. december 28.) https://www.vanhool.be/en/news/van-hool-bouwt-40-waterstofbussen-voor-keulen-en-wuppertal-duitsland-copy


[24] BusWorld blog – SST átadó és felvonulás (közzétéve: 2015. november 16.) https://www.busworldblog.com/post/sst_atado_2015


[25] Index.hu/Akták – Dízelbotrány (tematikus cikksorozat, első rész: 2015. szeptember 21., utolsó hozzáférés: 2019. január 3.) https://index.hu/aktak/dizelbotrany/


[26] Hetek – A nafta története (közzétéve: 2001. augusztus 18., hozzáférés: 2019. január 3.) http://www.hetek.hu/sport/200108/a_nafta_tortenete


David Cole: European Electrification (Bus&Coach Buyer; közzétéve: 2016. október 4., hozzáférés: 2019. január 3.) https://www.busandcoachbuyer.com/european-electrification/


Philipp Elbert, Christopher Onder, Hans-Jörg Gisler: Capacitors vs. Batteries in a Serial Hybrid Electric Bus (Science Direct; IFAC Proceedings Volumes, Volume 43, Issue 7, p. 252-257. Közzétéve: 2010. július, hozzáférés: 2019. január 3.) https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1474667015368373


Simon P. Smiler: Advantages of Electric Buses (CityTransport.info; hozzáférés: 2019. január 3.) http://citytransport.info/Electbus.htm#Advan



#akkumulátorok #ebuszozás #műszaki #jármű #közút #tüzelőanyagcellásbusz #műszakicikk #HÉV #autóbuszok #közlekedés #műszakileírás #elektromosbuszok #ebusz #FCEV #PHEV #BEV #elektromobilitás #hibridbusz #elektromosbusz #önjárás #autóbusz

27 megtekintés

Feliratkozás

A megadott e-mail címre értesítést küldünk, ha új írást teszünk közzé.

 RSS feed

© 2020 BusWorld blog 2.0