Palivočlánkové autobusy v USA – v provozu celkem 24 vozidel, perspektivní směr ve vývoji bezemisní mobility

V prosinci 2015 publikovaly americké agentury National Renewable Energy Laboratory (NREL) a Federal Transit Administration (FTA) souhrnnou zprávu o současném stavu a provozu palivočlánkových autobusů v USA za období od srpna 2014 do července 2015. Zpráva obsahuje některé zajímavé údaje, které bychom rádi prezentovali i našim čtenářům.

Zatímco v Evropě je v současné době provozováno celkem 84 palivočlánkových autobusů (viz nedávná studie FCH JU), v USA je v současné době celkem 26 palivočlánkových autobusů, z toho 24 v aktivním provozu na linkách. Jejich počty, základní technologii, dopravce a místa provozování ukazuje přehled v tabulce níže; modře podbarvené projekty jsou spolufinancovány z Národního programu palivočlánkových autobusů. Jak je z tabulky patrno, jedná se především o pohony, kde palivový článek je hlavním zdrojem energie. Ve dvou případech jde o bateriové elektrobusy s palivočlánkovým prodlužovačem dojezdu. Do provozu v nejbližším období je připravováno dalších sedm palivočlánkových autobusů.

Zmíněná zpráva NREL a FTA se dále zabývá bližším hodnocením několika těchto demonstračních provozů, uvedených v tabulce pod číslem 1, 3, 4, 5 a 6 (v tabulce zakroužkovány červeně).

Průměrný denní dojezd palivočlánkových autobusů na jedno naplnění nádrže se v hodnocených projektech pohybuje v rozmezí cca 380 – 540 km. Spotřeba vodíku se v přepočtu pohybuje v rozmezí cca 30 – 42 litrů dieselového ekvivalentu na 100 km. Disponibilita měřená za celý park palivočlánkových autobusů v USA je velmi rozmanitá, pohybuje se v rozmezí od 40 % do 92 % s průměrem 73 %.

Zpráva dále podrobněji rozlišuje výsledky výše uvedených projektů podle úrovně technologické zralosti (TRL – technology readiness level).

ElDorado AFCB

U palivočlánkových autobusů na úrovni TRL 7, tedy demonstrování vozidel v malé sérii (cca 5 – 10 kusů) v plném provozním nasazení, se nacházejí autobusy typu American Fuel Cell Bus (AFCB) od amerického dodavatele ElDorado provozované kalifornskou společností SunLine Transit Agency a Van Hool A 330 for USA (Van Hool) u kalifornského dopravce AC Transit ZEBA. V obou případech jde o 12m autobusy s palivovými články o výkonech 150, resp. 120 kW, doplněnými 11kWh, resp. 21kWh lithium-iontovými trakčními bateriemi do hybridní sestavy. Jejich disponibilita se v průměru pohybovala v rozmezí 72 – 75 %. Disponibilita palivočlánkových systémů se přitom v jednotlivých měsících pohybovala v rozmezí od cca 83 % do téměř 100 %.

Van Hool

Spotřeba energie měřená v galonech diesel ekvivalentu (DGE) se pohybovala v přepočtu na evropské jednotky kolem 40 l dieselového ekvivalentu na 100 km. Energetická účinnost byla cca 1,7násobná oproti srovnávacím dieselovým autobusům a téměř dvojnásobná oproti autobusům na CNG.

U palivočlánkových autobusů na úrovni TRL 6, tj. první testy jednotlivých prototypů v provozních podmínkách, byly testovány prototypy 9,5m autobusu MAX od výrobce EVAmerica u dopravce BJCTA ve státě Alabama a 10,5m autobusu CapMetro od výrobce Proterra u texaského dopravce Capital Metro. Autobusy jsou vybaveny (v uvedeném pořadí) 75kW, resp. 60kW palivovými články doplněnými v obou případech 54kWh trakčními bateriemi. Jak patrno ze srovnání s výše uvedenými autobusy AFCB a Van Hool, posouvá se celková koncepce jejich pohonu od dominantní role palivového článku doplněného slabšími trakčními bateriemi k dominantní roli trakčních baterií se slabším palivovým článkem.

EVAmerica MAX

Jejich průměrná disponibilita je prozatím poměrně nízká, pohybuje se na úrovni 35 % (MAX), resp. 58 % (CapMetro).

Proterra CapMetro

Spotřeba energie měřená v galonech diesel ekvivalentu (DGE) se u obou těchto autobusů pohybovala v přepočtu na evropské jednotky kolem 33 l dieselového ekvivalentu na 100 km.

Cena palivočlánkových autobusů je, jak zpráva souhrnně konstatuje, stále velmi vysoká, pohybuje se v rozmezí 2,1 – 2,4 mil. dolarů, tedy v přepočtu cca 53 – 60 mil. Kč. Cílem NREL je snížit průměrnou cenu palivočlánkového autobusu na úroveň 1 mil. USD (25 mil. Kč) v roce 2016 a v cílovém stavu na 600 tis. USD (15 mil. Kč).

Jako problémy, jejichž řešení je při vývoji palivočlánkových autobusů směrem k jejich plné komercializaci stále výzvou, uvádí zpráva zejména:

otázky systémové integrace jednotlivých komponent a funkčních celků vozidla,
otázky organizace výrobního procesu u dodavatelů autobusů tak, aby šlo s palivočlánkovým pohonem nakládat stejně jako s kterýmkoli jiným pohonem,
potřebu přechodu údržby od personálu výrobce k personálu dopravců,
u dopravců otázky nákladů na údržbu, včetně zatím značně proměnlivých cen náhradních dílů,
u výrobců otázky standardizace komponent a ustálení výrobních procesů, které povedou k poklesu výrobních nákladů.

Shrnuto, poznatky z provozu ukazují, že palivočlánkové autobusy se i v USA rozvíjejí jako perspektivní směr bezemisní, resp. nízkoemisní (podle zdroje vodíku) mobility. Ukazuje se rovněž, jak s rostoucí technologickou úrovní roste jejich spolehlivost a jak s vývojem zároveň postupně klesá jejich cena a roste jejich energetická účinnost. Zároveň stále ještě zůstává otevřená řada otázek spojených s výrobou a provozem palivočlánkových autobusů, které bude nutno vyřešit, aby se tato vozidla mohla dostat na úroveň plně komerčního produktu.
redakce Proelektrotechniky.cz