Trolejbus Solaris v hlavním městě Riga, foto: Zdeněk Nesveda

Trolejbus s palivočlánkovým prodlužovačem dojezdu – překombinovaný experiment nebo chytré netradiční řešení?

Jak již bylo již dříve na portálu proelektrotecniky cz avizováno, lotyšské hlavní město Riga dostane do roku 2018 deset kloubových trolejbusů Solaris s palivočlánkovým prodlužovačem dojezdu. Na konci listopadu 2016 byla odborná veřejnost informována o dalších podrobnostech palivočlánkové energetické jednotky pro tyto trolejbusy. K problematice parciálních trolejbusů kromě toho proběhly velmi zajímavé diskuse na konferenci Elektrické autobusy pro město V, pořádané provozovatelem našeho portálu. Ve světle všech těchto informací se nabízí otázka, zda a kdy má poněkud netradiční kombinace trolejbusu a palivočlánkové, tedy vodíkové, energetické jednotky smysl. Ačkoli řada podrobností není k dispozici, leccos mohou napovědět informace od výrobců i ze zmíněné konference.

Základem konstrukce zmíněného vozidla pro Rigu je 18,75m trolejbus Solaris Trollino s trakční výzbrojí polské firmy Medcom. V tomto provedení je trolejbus standardně poháněn šestipólovým trakčním elektromotorem Medcom o výkonu 240 kW. Jeho přepravní kapacita činí 53 sedících cestujících.

Prodlužovač dojezdu zahrnuje hybridní kombinaci palivového článku a trakčních baterií, které vyrovnávají okamžité výkyvy ve spotřebě trakční energie a absorbují energii vzniklou při rekuperaci během brzdění, podobně jako u palivočlánkového autobusu.

Palivočlánková energetická jednotka v trolejbusu je typ FCveloCity®-HD (viz foto níže) o výkonu 85 kW od kanadského výrobce Ballard, který dnes představuje světovou špičku ve svém oboru. K tomuto účelu podepsaly v listopadu 2016 společnosti Ballard a Solaris dlouhodobou smlouvu o prodeji palivočlánkových modulů při rozvoji palivočlánkových autobusů Solaris v Evropě.

Palivočlánková jednotka FCveloCity®-HD o výkonu 85 kW pracuje při napětí v rozmezí 280 – 420 V a proudu 288 A. Vlastní palivový článek má rozměry 1130×869×506 mm a hmotnost 256 kg. Součástí jednotky je také 44kg chladicí systém a 61kg vzduchový subsystém – oba dohromady jsou oproti palivovému článku co do objemu méně než poloviční. K charakteristickým rysům této palivočlánkové jednotky patří vysoká spolehlivost – provozní zkušenosti ukázaly více než 20 tisíc provozních hodin bez poruchy.

Palivočlánkový prodlužovač dojezdu je konstruován tak, aby umožnil trolejbusu nezávislý dojezd až 100 km na jedno naplnění nádrže vodíkem, které u palivočlánkových autobusů obvykle trvá ne více než 5 minut.

Co tedy může být na této koncepci parciálního trolejbusu provozně zajímavé?

Jak zaznělo na zmíněné konferenci Elektrické autobusy pro město V, nabíjení trakčních baterií parciálního trolejbusu za jízdy znamená značné zatížení pro měnírnu, podle zkušeností z polské Gdyně cca dvojnásobné oproti průměru. Ne vždy musí být energetická infrastruktura trolejbusů na takovouto zátěž dimenzována.

Statické nabíjení baterií pomocí sběračů trolejbusu má omezení co do velikosti proudu, a následně nabíjecího výkonu. Zatímco za jízdy se sběrač chladí, při stání se silně zahřívá. Jak ukázalo měření v Gdyni, s ohledem na toto zahřívání lze trolejbus ve stoje nabíjet v praxi proudem nejvýše 200 A, tzn. výkonem 120 kW v síti 600 V, resp. 150 kW v síti 750 V.

To má bezprostřední dopady na délku nabíjení, bez ohledu na kapacitu trakčních baterií: Pokud bychom uvažovali celkový denní nezávislý dojezd výše zmíněných 100 km a průměrnou veškerou spotřebu trolejbusu 2 kWh/km, pak na nezávislé ujetí této vzdálenosti by (podle napětí v troleji a nabíjecího výkonu) musel trolejbus denně prostát u průběžného nabíjení v součtu i více než půl druhé hodiny. K tomu je nutno řešit potřebnou trolejovou infrastrukturu a jízdní řád. Naplnění nádrží trolejbusu vodíkem naproti tomu představuje několik minut zdržení jednou za den před výjezdem na linku.

Lze si proto představit situace (s ohledem na místní stav trolejové infrastruktury, provozní požadavky, možnosti vybavení depa MHD vodíkovou plnicí stanicí a další okolnosti), kdy palivočlánkový prodlužovač dojezdu může být netradičním, ale účelným způsobem, jak zajistit poměrně dlouhý nezávislý dojezd trolejbusu. Cena spotřebovaného vodíku se přitom bude (podle zkušeností z českého projektu TriHyBus – viz studie E-mobilita v MHD) pohybovat mezi odpovídající cenou trakční energie a cenou nafty u autobusu. Otázkou jsou pochopitelně související investiční náklady a způsob jejich financování, resp. spolufinancování z příslušných dotačních zdrojů.

Nyní tedy nezbývá než vyčkat na provozní zkušenosti z Rigy, které by uvedené předpoklady potvrdily, upřesnily, případně vyvrátily.

redakce Proelektrotechniky.cz