Gdzie i jak ładować
Nie ma jednego, uniwersalnego modelu ładowania miejskich autobusów elektrycznych, który byłby optymalny dla każdego operatora.
Wybór między ładowaniem wyłącznie w zajezdni a systemem hybrydowym, z doładowaniem na trasie, zależy od kilku kluczowych czynników. Specjaliści z firmy Busnex Poland, reprezentującej markę Yutong, wymieniają cztery najważniejsze uwarunkowania. To po pierwsze charakterystyka linii i eksploatacji. Długość tras, częstotliwość kursów i czas postoju na pętlach są bardzo istotne. Dla miejskich linii z regularnym rozkładem wystarczy nocne ładowanie w zajezdni. Natomiast długie linie podmiejskie lub intensywna eksploatacja może wymagać doładowania na trasie. Po drugie, infrastruktura i koszty inwestycyjne. Ładowanie w zajezdni wymaga mniejszych nakładów początkowych – jedna lokalizacja, skoncentrowana infrastruktura. Ładowarki pantografowe na pętlach oznaczają dodatkowe kilkaset tysięcy złotych za każdy punkt, plus koszty przyłącza mocy. Trzecią kwestię stanowi strategia zakupu pojazdów. Autobusy z większymi bateriami, 350-450 kWh, mają zasięgi pozwalające na cały dzień pracy na jednym ładowaniu w zajezdni. Mniejsze baterie są tańsze w zakupie, lecz wymagają doładowania na trasie. I po czwarte, liczy się model biznesowy operatora. Jeśli zajezdnia ma ograniczoną moc przyłączeniową, doładowanie na pętlach rozkłada pobór energii w czasie.
Niektórzy preferują też większą elastyczność operacyjną, jaką daje możliwość szybkiego uzupełnienia akumulatorów trakcyjnych poza zajezdnią.
Wojciech Traczuk, dyrektor ds. rozwoju Autobagi Polska (BMC) zwraca uwagę na odległość pomiędzy ewentualnymi punktami doładowania na trasie i na czas przeznaczony na doładowanie. Czas zarówno bazowy, zgodny z rozkładem jazdy, jak i realny. Bo przy przedłużającej się jeździe, przykładowo w godzinach szczytu, czas może ulec redukcji lub całkowitemu skasowaniu, co trzeba uwzględnić w planowaniu. Trzeba wziąć pod uwagę przeciętne warunki klimatyczne danego miasta, czyli średnie temperatury, dni z bardzo niskimi i wysokimi temperaturami, opady itd., także topografię pokonywanych odcinków. Znaczenie ma liczba pojazdów przypisanych do danego punktu ładowania na trasie i możliwość zachodzenia tzw. spiętrzeń ładowaniowych, tzn. dwóch pojazdów w tym samym czy zbliżonym czasie oczekających na doładowanie.
– Nie ma tu jednoznacznej odpowiedzi – komentuje Wojciech Traczuk. – Jest to analiza case by case, miasto po mieście, a w nim linia i po linii. Jako ciekawostkę warto wspomnieć, iż BMC jest w stanie dostarczyć autobuso-trolejbusy. Chodzi o autobusy z możliwością doładowania na trasie z sieci tramwajowej na tzw. TAT, Trasach Autobusowo-Tramwajowych. Zaawansowane prace analityczne w tym zakresie były prowadzone m.in. we Wrocławiu. Koncepcja ta zapewnia połączenie elastyczności kursowania autobusów z możliwością znacznego doładowania na trasie TAT, bez konieczności budowy znacznej infrastruktury punktowej oraz redukcję niezbędnej pojemności, a tym samym masy i kosztów pokładowych akumulatorów.
– W naszej ofercie mamy autobusy, które posiadają już dużą pojemność baterii i mogą mieć pantograf – informuje Albert Milde, dyrektor działu sprzedaży Daimler Buses Polska (Mercedes). – Wszystko teraz zależy od potrzeb. Jeżeli klient ma potrzebę przewozu dużej liczby pasażerów i nie zależy mu na zasięgach, to warto zrezygnować z jednego do dwóch paków baterii, aby móc zabrać więcej pasażerów. Pantograf waży około 300 kilogramów i jeżeli klient ma możliwość, z uwagi na rozkład jazdy, wygospodarować trochę więcej czasu na pętli, to warto wtedy zredukować liczbę baterii i zastosować pantograf. Z drugiej strony, wraz z rozwojem baterii osiągnięto duże zasięgi po jednym naładowaniu i ładowanie na zajezdni wydaje się wtedy lepsze organizacyjnie. Kierowca nie musi się martwić na pętli tematem ładowania baterii i może poświęcić cały czas na odpoczynek.
Jaki pantograf
Są dwa rodzaje pantografów, zwykły i odwrócony. Zwykły znajduje się na dachu autobusu. Odwrócony jest opuszczany z infrastruktury. Przy zastosowaniu zwykłego pantografu infrastruktura naziemna wychodzi taniej. Jak podkreślają eksperci Busnex Poland, to rozwiązanie może być korzystne, gdy planujemy wiele punktów ładowania na trasie przy ograniczonym budżecie. Jednak dodaje to ciężar ruchomych elementów na dach każdego autobusu, a to wpływa na zużycie energii i wymaga regularnego se
rwisu układu podnoszącego w każdym pojeździe.
W pantografie odwróconym szyna ładująca opuszcza się z masztu na stały odbierak umieszczony na dachu autobusu. To rozwiązanie przenosi całą mechanikę i elektronikę do infrastruktury naziemnej. Główne zalety pantografu odwróconego: lżejsze autobusy, niższe koszty eksploatacji (części ruchome są w jednym miejscu), wyższa niezawodność (jeden punkt serwisowy zamiast serwisowania wszystkich pojazdów z osobna).
Z drugiej strony patrząc, awaria ramienia zwykłego pantografu dotyczy jednego autobusu, inne autobusy mogą niezależnie się ładować, co podkreśla Albert Milde z Daimler Buses Polska. Po drugie, sterowanie pantografem z pojazdu też jest lepsze. W pantografie odwróconym po komunikacji autobusu z instalacją na maszcie dochodzi do rozpoczęcia procedury połączenia, co niestety jest bardziej skomplikowane. Serwisowanie masztów na terenie miasta jest bardziej kłopotliwe niż wjechanie autobusu na halę serwisową i przeprowadzenie prac pod dachem z dostępnością wyposażenia technicznego na miejscu.
Wojciech Traczuk, Autobag Polska, podnosi kwestię standaryzacji. Pantograf odwrócony umożliwia standaryzację infrastruktury ładowania w różnych miejscach, co jest praktyczne dla operatorów flot elektryków zwłaszcza w przypadku posiadania różnorodnych typów pojazdów.
Koszty, koszty, koszty
Zdaniem Wojciecha Traczuka największym wyzwaniem przy elektryfikacji transportu autobusowego w danym mieście czy aglomeracji są pieniądze, w tym koszty energii dzisiaj i w przyszłości. Wydatki na przebudowę zajezdni, w zależności od miasta i szeregu innych warunków, wynoszą od 0,5 mln zł do nawet 2 mln zł na jeden punkt ładowania. Trzeba uwzględnić miejsce zajmowane przez infrastrukturę do ładowania. Cały proces administracyjny to czas i koszty z tym związane. Wreszcie, akceptacja mieszkańców związana z ewentualnymi, wyższymi dopłatami samorządu do komunikacji, czyli z wyższymi podatkami lokalnymi.
Stanowisko Busnex Poland: największym wyzwaniem w naszym kraju jest jednoznacznie czas oczekiwania na zwiększenie mocy przyłączeniowej. I to właśnie ten element najczęściej determinuje tempo elektryfikacji. Paradoks polega na tym, że zakup autobusów i ich dostawa trwa zazwyczaj 12-18 miesięcy. Tymczasem uzyskanie warunków przyłączenia od operatora sieci dystrybucyjnej i realizacja niezbędnych wzmocnień sieci może zająć 2-3 lata, w skrajnych przypadkach jeszcze dłużej. W praktyce miasta muszą rozpocząć procedury energetyczne, zanim jeszcze ogłoszą przetarg na autobusy.
Dlaczego moc przyłączeniowa to kluczowa kwestia? Zajezdnia na 50 autobusów elektrycznych potrzebuje 2-4 MW mocy, tyle co małe osiedle mieszkaniowe. Wiele zajezdni ma dziś zaledwie kilkaset kW. Operator sieci musi ocenić, czy lokalna infrastruktura to udźwignie, często konieczna jest budowa nowej stacji transformatorowej lub wzmocnienie linii średniego napięcia.
Kolejna sprawa, planowanie operacyjne. Operatorzy muszą nauczyć się myśleć inaczej – harmonogramy ładowania, rotacja pojazdów, zarządzanie mocą szczytową. Wymaga to nowych kompetencji i często nowego oprogramowania do zarządzania flotą i energią.
Na planowanie kładzie nacisk Albert Milde. Nie zawsze udaje się autobus z napędem spalinowym zamienić 1:1 na autobus bateryjny.
Zasięgi diesli były i są wciąż większe, ale w sumie trasy dzienne i zasięgi e-autobusów miejskich na poziomie 200-300 km powinny wystarczyć do zaspokojenia potrzeb. Ważne są również szkolenia dla kierowców i zaplecza technicznego. Chodzi np. o umiejętną rekuperację z wykorzystaniem topografii, co przynosi bardzo dobre rezultaty przykładowo w Gdyni.
– Na tę chwilę krytyczną składową całej elektryfikacji są akumulatory, ich masa, cena i gęstość energii oraz efektywny czas użytkowania w pojeździe – podsumowuje Wojciech Traczuk z Autobagi Polska. – Większy pakiet akumulatorów kosztuje więcej, ale zapewnia większy zasięg na jednym ładowaniu. Im akumulatorów więcej, tym autobus waży więcej i jest to masa go stale obciążającą, powodująca między innymi większe zużycie ogumienia, w tym emisje z tego tytułu.
T&M nr 11/2025
Tekst: Leon Bilski
