Autobusy – Hybridní autobus Škoda H12 Solaris

Prototypová novinka vzniklá spoluprací plzeňské Škody Electric a polského výrobce Solaris, v podobě hybridního autobusu, dostala označení Škoda H12 Solaris.

O vozidlu média informovala především v souvislosti s výstavou Czechbus 2011, my se s tímto zajímavým vozidlem seznámíme podrobněji. Výraz hybrid vyjadřuje vznik něčeho spojením dvou různých (různorodých) složek. Nejčastěji se výraz hybrid vyskytuje v biologii, v posledních letech je však často používán i ve spojení s dopravními silničními prostředky, ve kterých se k pohonu využívá kombinace kapalných paliv a elektrické energie, tedy spalovací motor a elektromotor. Hybridní pohony se dělí na dva základní systémy, sériový a paralelní. Sériový pohon není nikterak nový, mnoho let jej využívají motorové lokomotivy (elektrický přenos výkonu), kdy spalovací motor pohání generátor, který vyrobeným elektrickým proudem napájí trakční elektromotory pohánějící jednotlivá dvojkolí. Automobilový sériový hybridní pohon je stejný, ovšem pro akumulaci vyrobené elektrické energie má navíc akumulátorové baterie, nebo superkondenzátory (superkapacitory), případně oboje. V každém případě je ale vozidlo poháněné vždy pouze elektromotorem, napájeným z akumulátorů (superkondenzátor je také druh akumulátoru), z generátoru nebo z obou zdrojů.

Funguje to tak, že vozidlo jede na akumulátory, po vyčerpání jejich kapacity přichází ke slovu motorgenerátor, který napájí trakční motor (y) a dobíjí akumulátory. Souběžné napájení z obou zdrojů se pak používá v případě potřeby vysokého výkonu. Paralelní hybridní pohon je poněkud složitější, neboť hnaná náprava má mechanické propojení s oběma hnacími jednotkami (spalovacím motorem i elektromotorem), jednoduše řečeno, klasický standardní pohon vozu je navíc doplněný elektromotorem, který při práci naprázdno pracuje jako generátor a dobíjí akumulátory. U paralelního systému tedy vozidlo pohání buď elektromotor, nebo spalovací motor, případně oba motory. Účelem článku není rozebírání výhodnosti toho kterého systému, neboť každý má své přednosti i zápory, stejně jako nemá význam probírat další možnosti hybridních pohonů, kdy se kombinují oba apod. Pro pochopení principu popisovaného autobusu by měly být použité informace postačující. Škodovka se z mnoha důvodů tedy přiklonila k sériovému řešení hybridního pohonu, který se jeví skutečně jako výhodnější pro hustý městský provoz s častým rozjížděním, nejen na zastávkách, ale také u přechodů pro chodce, u křižovatek atd. Pro budoucnost je také důležité, že sériovým systémem lze vybavit i vícenápravová vozidla, respektive vozidla s více poháněnými nápravami, což u paralelního hybridu možné není. Pro instalaci pohonu byl zvolen autobus od firmy Solaris, která má své zkušenosti s hybridními autobusy a se Škodou již nějakou dobu spolupracuje v oboru trolejbusové dopravy. Vznětovou hnací jednotkou pro generátor je motor Cummins ISB6.7 250H, řadový šestiválec s vrtáním 107 mm, zdvihem 124 mm, zdvihovým objemem 6700 cm3 a sníženým výkonem na 180 kW (max. výkon 257 kW/3013 min-1). Alternátor od firmy Kirsch s výkonem 188 kW vyrábí střídavé napětí 600–750 V, to se v pulzním měniči převádí na napětí stejnosměrné pro nabíjení lithium-iontových (Li-ion) baterií s kapacitou 69 Ah, které jsou umístěny pod sedačkami cestujících. Kapacitu baterií pak ještě doplňuje sada superkondenzátorů (při sériové výrobě budou dodávány na přání), využívaných především při rozjezdech vozu. Baterie i superkondenzátory lze dobíjet pomocí generátoru, rekuperací (při brzdění) ale i z veřejné sítě 3x 400 V/50 Hz. Vlastní pohon autobusu zajišťuje škodovácký střídavý elektromotor s max. výkonem 160 kW (používaný v trolejbusech Škoda), který získává střídavé napětí z trakčního měniče. V praxi řídicí automatika vyhodnocuje stav systému, a pokud je to možné, dává přednost čisté jízdě na akumulátory, jejichž kapacita vystačí na cca 10 km jízdy autobusu, pak teprve přichází na řadu dieselgenerátor.

Protože má technologie hybridního autobusu Škoda H12 poměrně velkou hmotnost, je jeho celková obsaditelnost zatím nižší než u běžného autobusu, 71 cestujících. Aby zůstal autobus plně nízkopodlažní, musela se část technologie umístit na střechu, vozidlo má tedy i větší výšku. Proč vlastně takové dopravní prostředky vůbec vznikají? Účelem je snížení spotřeby produktů z ropy, jejíž světové zásoby klesají, snížení emisního zatížení ovzduší a hybridy lze také vnímat jako přechodový článek mezi standardním autobusem a elektrobusem. Tím jsme se dostali k problematice vlastních úspor paliv v hybridu. Výrobci hybridů totiž mnohdy uvádějí úspory vyšší než 30 %, což není reálné. Skutečnost by mohla být někde mezi 10-25 % (25 % jako maximum). Větší úspory lze získat jenom jistou optimalizací linky, na které má hybrid jezdit. Hybridní autobus Škoda H12 Solaris je především určený do hustého městského provozu, ale v takových podmínkách nebudou úspory kapalných paliv tak výrazné, neboť se s ohledem na četnost rozjezdů (ze stanic, u křižovatek, u přechodů pro chodce apod.) kapacita akumulátorů rychle vyčerpá, a je nutná jízda s provozovaným spalovacím motorem. Určitě není bez zajímavosti i předpokládaná pořizovací cena hybridního autobusu Škoda H12 (v případě realizace sériové výroby), ta by měla být odhadem asi o 30 % vyšší než cena běžného autobusu stejné délky. Nelze zapomenout ani životnost nejpodstatnějších částí, jako jsou baterie. Často se uvádí, že mají životnost stejnou jako autobus, tedy 8 let. To je sice pravda, ale přibývající počet nabíjecích a vybíjecích cyklů snižuje jejich kapacitu, tudíž i dojezd vozidla a tím i efektivnost celého systému (častější jízda s provozovaným spalovacím motorem). Životnost superkondenzátoru je v porovnání s bateriemi daleko vyšší, výrobci uvádějí až 1 milion nabíjecích (vybíjecích) cyklů. I zde ovšem dochází ke snižování kapacity, a konec životnosti superkondenzátoru je definován poklesem jmenovité kapacity o 20 %. Životnost těchto zařízení také ovlivňuje zvýšený vnitřní ekvivalentní sériový odpor (ESR), případně teplota vyšší než 250 °C, což je teplota, při které se uvádí životnost superkondenzátoru 10 let. Tak by se dalo pokračovat. Z výše uvedeného jasně vyplývá, že se jedná o složitá zařízení a teprve delší praktické zkušenosti přinesou odpovědi na mnoho zatím existujících otázek.

Převzato z časopisu

Fotogalerie