Svezli jsme se vodíkovým autobusem TriHyBus + rozhovor s vývojáři

Neratovice, malé město nedaleko Prahy, kde sídlí známý chemický podnik Spolana, se staly hlavním sídlem výzkumu technologií vodíkového pohonu v České republice. Konsorcium několika firem a výzkumného ústavu v Řeži zde testuje a brzy spustí v ostrém provozu autobus na vodík TriHyBus a vodíkovou čerpací stanici.  

Redakce Hybrid.cz dostala možnost se zúčastnit testovací jízdy autobusu TriHyBus. Podvozek, karoserie, výkonová elektronika a trakční systém TriHyBusu vychází z koncepce trolejbusů Škoda Electric. Hlavním zdrojem elektrické energie je vodíkový palivový článek s protonvýměnnou membránou o výkonu 50 kW. Jako sekundární zdroje jsou využity lithium-iontové trakční baterie a ultrakapacitory (superkondenzátory).

Jako palivo slouží stlačený vodík, kterého je v autobuse při plném natankování asi 20 kilogramů. Je uskladněn ve střešní nástavbě autobusu ve čtyřech vysokotlakých kompozitních nádobách o celkovém objemu 820 l. Maximální plnící tlak je 350 barů. K plnění autobusu se využívá vodíková čerpací stanice, která je umístěna ve stejném areálu jako samotný autobus.

Při prohlídce čerpací stanice jsme byli upozorněni, že je nutné brát ohled na poměrně přísná bezpečnostní opatření. Samotná stanice se skládá z hlavní vodíkové nádrže a několika menších. Hlavní součástí je pak hlučný kompresor. Plné dočerpání autobusu TriHyBus zabere asi 10 minut.

Čerpací stanice představuje raritu sama o sobě, ale možnost si pěkně zblízka prohlédnout samotný autobus na vodík byla pro nás hlavním cílem. TriHyBus je doslova napěchovaný nejnovějšími technologiemi. Lithium-iontové baterie, superkondenzátory, vodíkové palivové články a k tomu všemu obrovské množství elektroniky, které se využívá pro sledování chodu celého systému. Jde na první pohled o výzkumný a vývojový projekt světové úrovně.

Při zhruba půlhodinové projíždce po městě jsme měli možnost na informačním displeji sledovat kolik energie právě autobus spotřebovává a/nebo vyrábí a odkud kam tato energie plyne. Provoz takového autobusu je silně závislý na konkrétní trase. Záleží na převýšení, četnosti zastávek a podobně. Správně vyladit všechny tři hlavní zdroje energie je jedním z hlavních – a podle všeho nejobtížnějších – úkolů vývojářů. Neváhali jsme a položili jim několik otázek. Odpovídali:

Ing. Petr Dlouhý
Absolvent ČVUT FEL obor letecké informační systémy. Od roku 2006 pracovník ÚJV Řež a.s., oddělení vodíkových technologií.

Ing. Luděk Janík
Vystudoval chemické inženýrství na Vysoké škole báňské v Ostravě, v současné době dokončuje doktorské studium na Vysoké škole chemicko-technologické v Praze. Pracuje v Ústavu jaderného výzkumu v Řeži, kde má na starosti oblast vodíkových technologií, zejména výrobu vodíku s využitím jaderné energie, a demonstrační projekty. Zároveň působí jako ředitel České vodíkové technologické platformy, která zajišťuje rozvoj využívání vodíku v České republice.

1. Můžete se prosím krátce představit a popsat svou funkci v rámci projektu vodíkového autobusu?

Ústav jaderného výzkumu Řež a.s. je vědecko-výzkumnou organizací, která se zabývá zejména výzkumem v oblasti jaderné energetiky. Kromě toho je např. největším dodavatelem radiofarmak v ČR. Oblast vodíkových technologií spadá do oblasti nově vyvíjených jaderných reaktorů, které budou „umět“ vyrábět vodík levně a bez škodlivých emisí. V rámci ÚJV Řež funguje oddělení vodíkových technologií, ze kterého jsou oba respondenti – Petr Dlouhý a Luděk Janík. Petr Dlouhý se zabýval zejména vývojem vizualizačního rozhraní pro cestující, kteří budou moci sledovat co se děje „uvnitř“ autobusu. Luděk Janík měl na starosti koordinaci projektu a podílel se na vývoji chladicího systému palivového článku.

2. Z jakého popudu vlastně celý projekt vznikl, koho napadlo že by v Neratovicích mohl jezdit autobus na vodík, kterých na celém světě jezdí jen několik?

Základní ideou bylo popularizovat vodíkové technologie v dopravě a představit je veřejnosti. Lokalizace projektu vyplynula z několik nezávislých okolností. Projekt vznikl na základě myšlenky využívat vodík ze Spolany Neratovice, který vzniká jako vedlejší produkt při výrobě chlóru. Tato varianta se v průběhu přípravy projektu ukázala finančně velmi náročná a proto byl zvoleno běžné komerční zásobování vodíkem. Veolia transport (původně Nerabus) deklarovala ochotu případně realizovaný autobus provozovat. Z hlediska financování z evropských peněz je výhodnější projekt realizovat mimo hlavní město, kde je možně čerpat dotace z strukturálních fondů Evropské unie, v našem případě ERDF.

3. Kdo stojí za vývojem samotného autobusu a kdo za čerpací stanicí na vodík?

Na vývoji autobusu se podílel ÚJV Řež, Škoda Electric a Proton Motor. V kompetenci ÚJV Řež byla koordinace aktivit při vývoji projektu a vývoj vizualizace pro cestující, společnost PM stála za vývojem palivového článku, Škoda Electric vyvinula a realizovala hybridní pohon autobusu. Čerpací stanice byla navržena a realizována společností Linde Gas.

4. I na vašich stránkách se můžeme dočíst, že vodík nelze levně a energeticky efektivně těžit. Vodík obecně jako palivo nevychází energeticky vůbec dobře. Jaké jsou potom podle vás perspektivy vodíku jakožto pohonného paliva?

Vodík se nedá těžit vůbec, volný se prakticky na Zemi nevyskytuje, je třeba jej vyrábět. O vodíku je nutno uvažovat spíše jako o nosiči energie, je alternativou k elektrické koncepci pohonu s akumulátory. V porovnání s touto koncepcí vozidla je vodík na první pohled opravdu energeticky méně účinným způsobem skladování energie. To však platí v pouze v případě elektrolytické výroby vodíku, kdy je vodík vyroben s využitím elektřiny. Vodík lze však vyrobit pomocí série termochemických reakcí přímo s využitím tepla nebo vysokoteplotní elektrolýzou (kombinace tepla a el. energie) s výslednou účinností konkurující bateriovým systémům. Mimo to nabízí zásadní výhody jako je rychlé doplnění paliva (stejné jako u benzínu či nafty) a vyšší koncentraci energie, z čehož vyplývá vyšší dojezd vozidel na vodík v porovnání vozidel s akumulátory. Perspektiva vodíku jako pohonné látky pro vozidla je velmi slibná, což dokazuje i oznámení sériové výroby vodíkových vozů z poslední doby (Mercedes F-Cell, Honda FXC Clarity a další).

5. Jaké jsou dosavadní výsledky testování autobusu a k čemu poslouží dál?

Pohonný systém autobusu byl navržen s důrazem na hospodárné zacházení s energií. Zkušenosti nabyté při vývoji konceptu a především pak vývoj optimální strategie řízení energetického managementu autobusu jsou velmi cennými výstupy projektu. Hlavním cílem však bylo představit tento způsob pohonu širší veřejnosti a tuto část má projekt teprve před sebou. S ostrým provozem plánujeme začít začátkem jara.

6. Jak elektrický vodíkový autobus zapadá do celkové dopravní koncepce zúčastněných firem?

Oddělení vodíkových technologií v Řeži připravuje několik projektů zaměřených na vývoj technologií související s udržitelnou výrobou vodíku, zejména s využitím jaderných reaktorů IV. generace. Škoda Electric je přední evropský výrobce trolejbusů a částí elektrických trakčních pohonů; hybridizace pohonů je v tomto odvětví všeobecným trendem. Německý Proton Motor vyvíjí a vyrábí palivové články již mnoho let a konečně společnost Linde Gas je největším světovým výrobcem technických plynů.

7. Má vodíková čerpací stanice i nějaké jiné využití než jen pro TriHyBus?

Čerpací stanice aktuálně slouží pro potřeby projektu vodíkového autobusu. Po předběžné dohodě s provozovatelem může vodík natankovat kdokoliv. Podstatné je, že byl položen základ pro rozvoj využívání vodíku v dopravě a naše čerpací stanice je prvotním zárodečným „ostrůvkem“.

8. Jaké jsou náklady provozu vodíkového busu v porovnání s klasickým dieselovým?

Vhledem k vysoké účinnosti hybridního vodíkového pohonu (a zároveň trojnásobné výhřevnosti vodíku oproti benzínu) jsou provozní náklady zhruba o 1/3 nižší než u srovnatelného dieselového autobusu. Investiční náklady jsou výrazně vyšší, což je mj. způsobeno skutečností, že se jedná o jeden prototyp.

9. Co na vodíkový autobus říkají samotní pasažéři, jaké jsou prozatím ohlasy běžných cestujících, případně zástupců města?

Autobus byl doposud provozován v testovacím režimu. Cestující byli většinou technici podílející se na optimalizaci pohonu. Ze zkušenosti obdobných projektů očekáváme kladné přijetí veřejnosti. Objektivně lze konstatovat, že provoz je prostý vibrací a výrazně tišší než klasický autobus.

10. TriHyBus ze všeho nejvíc připomíná pojízdnou laboratoř zkoušející superkondenzátory, vodík, palivové články a další technologie. Jak se na tomto projektu podílí výzkumná sféra?

O pojízdnou laboratoř se nejedná; jde o funkční prototyp schválený pro provoz na pozemních komunikací a pro hromadnou přepravu osob. Výzkumná sféra je představována zejména Ústavem jaderného výzkumu Řež, který projekt inicioval, koordinoval a podílel se na vývoji některých technologických částí. Dále byla samozřejmě významně zainteresována výzkumná oddělení jednotlivých průmyslových partnerů.