V červenci 2016 publikovaly americké agentury National Renewable Energy Laboratory (NREL) a Federal Transit Administration (FTA) souhrnnou zprávu o současném stavu a provozu palivočlánkových autobusů v rámci projektu ZEBA (Zero Emission Bay Area). Tento projekt je jedním z jedenácti demonstračních provozů palivočlánkových a bateriových elektrobusů v USA, sledovaných těmito agenturami (skutečný rozsah nasazení elektrických autobusů v USA je, podle údajů výrobců, větší). Pravidelná zpráva z projektu ZEBA souhrnně hodnotí za rok 2015 výsledky provozu parku 13 palivočlánkových autobusů u dopravce Alameda-Contra Costa Transit District (AC Transit) v kalifornském Oaklandu. V tomto článku uvádíme některé zajímavé poznatky a závěry z pohledu možného využití těchto amerických zkušeností v evropské a české praxi.

AC Transit používá nízkopodlažní 12m palivočlánkový autobus typu Van Hool A300L FC low floor z roku 2010 (viz foto) s kapacitou 33 sedících cestujících. Autobus je poháněný elektrickou pohonnou jednotkou Siemens ELFA, zahrnující dva AC indukční elektromotory, každý o výkonu 85 kW.

Jako primární zdroj energie slouží palivočlánková jednotka UTC Power PC40 o výkonu 120 kW. Palivem je čistý vodík. Osm nádrží na střeše pojme 40 kg vodíku. Doplňujícím zdrojem energie jsou lithium-iontové trakční baterie EnerDel o kapacitě 21 kWh.

Vodíkové plnicí stanice

AC Transit používá dvě vodíkové plnicí stanice, jejichž dodavatelem je plynárenská společnost Linde.

Zdrojem vodíku v první z nich (viz foto výše) je elektrolyzér využívající solární panely, vodík je sem také dodáván v cisternách z jiných zdrojů. Tato stanice slouží kromě autobusů rovněž jako veřejná plnicí stanice pro palivočlánkové automobily, má tedy dvojí tlak 35 MPa (autobusy) a 70 MPa (auta).

Zdrojem vodíku v druhé z nich je také elektrolyzér. Elektřinu pro tento elektrolyzér vyrábějí palivové články typu SOFC (tedy palivové články s pevnými oxidy). Palivem pro tyto články je bioplyn získávaný ze skládky odpadů. Tato stanice slouží pouze dopravci.

Provozní výkony

Palivočlánkové autobusy AC Transit ujely za období roku 2015 v součtu téměř 590 000 km, každý autobus ujel v průměru kolem 4 tisíc km měsíčně. Zároveň překonaly hranici celkového proběhu miliónu mil (konkrétně 1 335 412 mil, tedy přes 2,1 mil. km) za svoji dosavadní historii.

Palivočlánková jednotka na jednom z elektrických autobusů zároveň překonala v srpnu 2015 rekord 20 000 hodin nepřetržitého provozu. Původně předpokládaná životnost těchto palivových článků přitom činila pouhých 5 000 hodin, tedy čtvrtinu.

Disponibilita parku

Průměrná disponibilita parku činila za sledované období 74 %.

Dva autobusy přitom měly poruchu palivočlánkové jednotky, která je vyřadila z provozu na několik měsíců. Její příčiny byly poměrně banální: V prvním případě to byla porucha ventilu u palivočlánkového systému, ve druhém případě porouchaný tepelný spínač, který palivočlánkovou jednotku bezdůvodně vypínal. Trvalo však velmi dlouho, než byly tyto poruchy identifikovány, protože palubní diagnostický systém žádné problémy nedetekoval.

Po úpravě údajů o tyto dva autobusy činila průměrná disponibilita parku 86 %, s rozpětím od 78 % do 95 %. Zdrojem nedisponibility (měřeno dny mimo provoz) byly u těchto autobusů téměř v polovině případů (47 %) všeobecné mechanické problémy nesouvisející s pohonem. Zdroje energie (palivový článek a trakční baterie) se na nedisponibilitě podílely každý z cca 17 %. 15 % nedisponibility jako třetí největší příčina šlo na vrub preventivní údržby. Vlastní hybridní pohon se na odstavení z provozu podílel necelými 5 procenty.

Ekonomické srovnání

Průměrná spotřeba vodíku činila 11,36 kg/100 km při ceně 8,62 US$/km, tedy cca 209 Kč (pro srovnání, cena vodíku u českého projektu TriHyBus činí 120 Kč/kg).

Celkové provozní náklady palivočlánkových autobusů AC Transit na kilometr (uváděny bez mzdy řidičů) činily 1,69 US$/km, tedy cca 41 Kč/km. Z toho 42 % – 0,71 US$/km neboli 17 Kč/km – tvořily náklady na údržbu.

U srovnávacích dieselových autobusů činily provozní náklady 0,56 US$/km (cca 14 Kč/km), tedy cca třetinu oproti palivočlánkovým autobusům, z toho necelou polovinu (0,27 US$/km) trakční nafta a 0,29 US$/km údržba. Cena nafty přitom byla 0,49 US$/litr, tedy cca 12 Kč/l.

Počet normohodin údržby v přepočtu na jedno vozidlo nicméně byl u palivočlánkových autobusů a u srovnávacích dieselů téměř shodný. Srovnáváme přitom palivočlánkové autobusy, vyráběné na zakázku po kusech nebo v malých sériích, a velkosériově vyráběné dieselové autobusy.

Původní pořizovací cena palivočlánkového autobusu pro AC Transit v roce 2010 činila 2,5 mil. US$, tedy cca 60,5 mil. Kč. Současná cena těchto autobusů činí podle zprávy 1,8 mil. US$, tedy cca 44 mil. Kč. Pro srovnání, FCH JU nedávno stanovila cílovou cenu evropského palivočlánkového autobusu na 650 tis. €, tedy 17,55 mil. Kč – blíže viz ve zprávě o strategii pořizování palivočlánkových autobusů.

Cena srovnávacího dieselového autobusu AC Transit činila cca 414 tis. US$, tedy cca 10 mil. Kč. V průměru EU stojí 12m dieselový autobus v přepočtu cca 5,4 mil. Kč, v ČR i méně.

Závěry ke zkušenostem z USA

Podobné relace mezi USA a Evropou včetně ČR ukazují i ceny bateriových elektrobusů a autobusů na CNG u amerického dopravce Foothill Transit. Z uvedeného porovnání je tedy zřejmé, že investiční náklady autobusů jsou v USA oproti EU včetně ČR zhruba dvojnásobné. Naproti tomu např. cena nafty je v přepočtu dva- až třikrát nižší. Tento nesoulad v cenových úrovních je třeba mít na zřeteli při případném promítání zkušeností z USA do evropské a české praxe.

Provozní zkušenosti – například poměrně velká provozní spolehlivost, ale také jednorázové problémy s banálními, ale obtížně diagnostikovatelnými poruchami – jsou nicméně pro evropské prostředí poučné. Podobné situace ostatně zaznamenal i zmíněný český projekt TriHyBus.

Podobně jako například u výše uvedených bateriových elektrobusů u společnosti Foothill Transit hodnotí NREL technologickou zralost těchto palivočlánkových autobusů na úrovni TRL 7, tedy demonstrování vozidel v malé sérii. Ještě se tedy nejedná o plně komerční produkt, o nějž se může postarat tržní mechanismus, ale zároveň už má za sebou fázi technického vývoje.

Větší rozsah provozování palivočlánkových autobusů v USA, EU i jinde ve světě by měl dále vést k potřebné ekonomii z rozsahu a k dalším provozním zkušenostem, které se příznivě promítnou do užitných vlastností vozidel a infrastruktury a do způsobu jejich využívání.

Jakub Slavík, Consulting Services