Pomysły Ursusa na elektryczny autobus

Martyn Janduła, Transport-publiczny.pl: Głównym argumentem przeciwko elektrycznym rozwiązaniom jest zasięg takiego autobusu. Jak wygląda więc ten parametr w City Smile'u?

Marek Zmarz, zastępca dyrektora od spraw rozwoju i strategii spółki Ursus: To zależy od tego, jaki typ ładowania zastosujemy oraz jaką osiągniemy relację między wagą a mocą. Generalnie City Smile oferuje możliwość większego zasięgu. W poprzednim autobusie ze względu na usytuowanie baterii oraz ich liczbę, którą można było ulokować w pojeździe, energia była ograniczona praktycznie do 150 kWh. Obecnie w branży przyjęto koncepcję, że wszystkie baterie muszą być dostępne z poziomu podłogi. Ma to swoje korzyści, bo pozwala na szybką wymianę baterii. Ogranicza to jednak możliwość zgromadzenia akumulatorów – w naszym przypadku do 150 kWh. W City Smile'u możemy osiągnąć energię nawet do 250 kWh ze względu na to, że my z tą koncepcją praktycznie zerwaliśmy. W tym autobusie jest możliwość ulokowania baterii i na zwisie tylnym, i na dachu. Dzięki takiemu rozwiązaniu można zdecydowanie zwiększyć liczbę tych baterii, a za tym zwiększyć ilość zgromadzonej baterii, czyli zasięg.

Jak w praktyce przekłada się to na zasięg pojazdów?

W City Smile’u mamy 175 kWh. Jeśli nie będziemy ogrzewać, ani chłodzić pojazdu, to autobus jest w stanie przejechać 170 km. Każdy dodatkowy odbiornik baterii typu klimatyzator lub ogrzewanie obniżą ten zasięg. W City Smile'u oferujemy klientom ogrzewanie dualne. Jeżeli będzie chciał mieć stuprocentowo zeroemisyjny autobus, to korzysta z ogrzewania elektrycznego i wtedy ten zasięg się znacznie zmniejsza – przeciętnie do około 100 km. W przypadku klimatyzacji w lecie, osiągniemy wynik zbliżony do 130 km. Niektóre firmy decydują się na wspomaganie tych funkcji olejem napędowym, wtedy praktycznie pozostajemy z wynikiem 170 km.

Średni przebieg autobusu miejskiego wynosi ponad 200-250 km. Co wtedy w takiej sytuacji, skoro City Smile ma zasięg ok. 170 km?

W takiej sytuacji sugerujemy wszystkim aby skorzystali z rozwiązania, jakim jest mix ładowania w trybie szybkim i wolnym. Chodzi o to, żeby to był taki kompromis między trwałością baterii a szybkością jej ładowania. Bo niestety, ale wszystkie baterie, łącznie z tytanowymi, są wrażliwe na szybkie ładowania. Dlatego, jeżeli jest czas na to, żeby ładować wolno – ładujemy wolno. Odbywa się to najczęściej w godzinach między 23 w nocy a 6 rano. Wtedy możemy ładować baterię za pomocą ładowarki o parametrze 30-40 kW. Natomiast w ciągu dnia sugerujemy doładowywanie za pomocą szybkiej ładowarki. I tutaj przechodzimy do momentu, w którym EC Engineering wspólnie z nami stworzyło instalację eksperymentalną, która wchodzi już w fazę normalnej eksploatacji.

Zapewne chodzi o typ ładowarki pantografowej.

To jest nasz wspólny projekt. Jego pomysłodawcą i autorem jest co prawda firma EC Engineering, ale my im zasugerowaliśmy parę rozwiązań. System pantografowy jest zasilany z ładowarki produkcji Enica, a ta z kolei jest zasilana z sieci trolejbusowej, tak żeby można było wykorzystać tę energię, która jest łatwo dostępna tutaj w Lublinie, w miejscach gdzie jest sieć.

Jak wygląda zatem z bliska ta ładowarka?

Nie do końca podobała nam się konstrukcja Schunka, która jest teraz bardzo popularna i z której korzysta Solaris. Pod wieloma względami rozwiązanie krakowskiej firmy jest jednak lepsze ze względu na to, że toleruje ono większe niedokładności ułożenia autobusu względem urządzenia odbierającego prąd. Chodzi o to, że urządzenia Schunka są dosyć wrażliwe na kąt ustawienia pojazdu względem osi elementu odbierającego prąd. Tutaj te niedokładności są tolerowane przez układ, bo jest elastyczny i można się do niego dostosować.

Jaka była Wasza rola w projekcie?

Musieliśmy dokonać sporej pracy adaptacyjnej w samym autobusie. Samo urządzenie działa już w sposób półautomatyczny. Kierowca, zbliżając się do punktu ładowania, nasika przycisk, pantograf się podnosi i następuje ładowanie. Tak jak powiedziałem, dokładność najazdu nie jest już taka duża, bo to jest taki lejek o rozpiętości 30 cm, co nawet dla nonszalanckiego kierowcy jest wystarczające, żeby trafił do niego z pantografem. A cała reszta dzieje się już dalej automatycznie. To jest duży postęp w stosunku do tego, co mieliśmy wcześniej, kiedy ta ładowarka była wykorzystywana do ładowania typu plug-in, czyli takiego typowo wtyczkowego. Natomiast tutaj mamy wpół automatyczny system ładowania, który nie wymaga od kierowcy, żeby wychodził na zewnątrz. Bardzo wygodne rozwiązanie i wierzymy, że w stosunku do tego zachodniego, będzie konkurencyjne.

Jakie wartości ładowania rozwija to urządzenie?

Według producenta są to duże prądy, które mogą sięgać nawet ok. 1000 A. Oczywiście, na chwilę obecną nie potrzebujemy aż takich wartości. Przy mocach ładowarek rzędu 300 kW możemy osiągnąć raczej połowę tej wartości, czyli ok. 500 A. Natomiast ta ładowarka, którą mamy, jest jeszcze mniej wymagająca, bo nie jest aż tak dużej mocy. W tej chwili rozwija 150 kW – czyli będziemy mieli prądy na poziomie ok. 250-300 A.

Czy każde miasto może sobie pozwolić od razu na takie rozwiązanie, czy raczej dotyczy to „trolejbusowych” miast?

To jest rozwiązanie uniwersalne. Wymaga ono jednak wybudowania infrastruktury. Samo podwieszenie tego układu może się odbyć w dowolnym mieście, które nie ma infrastruktury takiej jak trolejbusowa. W Lublinie są po prostu sprzyjające warunki ze względu na dostępność wysokoenergetycznego źródła prądu. Natomiast wszędzie tam, gdzie takiego nie ma, to rzeczywiście musimy zadbać o sieć, która dysponuje wyższą, ponadprzeciętną mocą. Jeśli mówimy o ładowarkach rzędu 300 kW, to jest już specjalne wykonanie i w to już musi być zaangażowany lokalny dostawca energii elektrycznej. Jeżeli przedsiębiorstwo planuje zakup dużej liczby autobusów elektrycznych, jak np. Zielona Góra, która mówi o ok. 60 sztukach, to wymaga to już dużego zadania inwestycyjnego w zakresie infrastruktury. W Lublinie zresztą też, dlatego, że tutaj sieć będzie wykorzystywana jako rodzaj takiego zabezpieczenia sieci trolejbusowej. Będzie budowana oddzielna infrastruktura do ładowania dla autobusów elektrycznych.

Lepiej jest doładowywać pojazd w trasie czy zabezpieczyć jego zasięg liczbą baterii?

Nasz pogląd jest taki, że powinno się jak najmniej wozić baterii w autobusie. Jesteśmy przeciwni tym wielkim tankowcowm. Niestety, niektórym firmom nadal podoba się to, że załadują autobus raz w ciągu nocy i to ma wystarczyć na jazdę w ciągu całej zmiany. To skutkuje tym, że mamy dużo baterii i to głównie je wozimy zamiast pasażerów. Dochodziło to do absurdu, że jak się chce zapewnić zasięg 300 km, to pojemność pasażerska spadała do 30-40 osób. Ci, którzy pracują nad legislacją, wyszli trochę producentom na przeciw i od przyszłego roku będzie obowiązywał w Unii przepis zezwalający, żeby dopuszczalna masa całkowita autobusu wynosiła o tonę więcej, czyli nie 18 a 19 ton. To pomoże tym wszystkim, którzy są zwolennikami pakowania tak dużych ilości baterii. Nam się to rozwiązanie nie specjalnie podoba. Jednak, jeżeli ktoś sobie będzie takie życzył, to tak też zrobimy.

Jaka jest żywotność baterii w autobusie City Smile?

Wszystko jest uzależnione od założonej strategii ładowania. Czyli, krótko mówiąc, ile razy w ciągu dnia szybko ładujemy baterię. Tradycyjne baterie typu litowo-jonowe NMC czy tytanowo-fosforowe tracą na żywotności przy takim typie ładowania.

W Ekovolcie baterie pozwalają na 6 lat użytkowania. Również w przypadku CitySmile'a szacujemy, jeżeli mówimy o dwóch-trzech doładowaniach w ciągu dnia typu szybkiego i jednym ładowaniu wolnym, że wartość będzie taka sama. Jeśli zwiększmy liczbę szybkich doładowań, to żywotność baterii się skraca.

Czy ta granica jest rzeczywiście taka sztywna?

Można z tymi bateriami jeździć dłużej, bowiem jest to robocze kryterium. Mówi ono o tym, że jak spadnie pojemność baterii o 20%, to powinno się ją wycofać. Jak ktoś chce jeździć dalej, to może, tylko musi mieć świadomość, że ma już ograniczony o te 20%, a potem 25% zasięg autobusu na jednym ładowaniu. Zatem przyjmuje się, że baterie starczają na 6 lat. Natomiast, są baterie, np. litowo-tytanowe, gdzie ich żywotność może być zdecydowanie dłuższa. W takim przypadku i przy odpowiedniej liczbie doładowań, są one w stanie wytrzymać 10.

W naszej rozmowie wymienił Pan już kilka rodzajów baterii. Jakie są między nimi zasadnicze różnice?

Litowo-tytanowe wyróżniają się tym, że są najdroższe i niestety najcięższe, ale nadają się za to najlepiej do szybkiego ładowania. Bowiem w tych tradycyjnych bateriach moc ładowania jest ograniczona i jak bateria nie ma dużej pojemności to, niestety, prąd musi być mniejszy. W związku z tym, odtwarzanie tej energii trwa dłużej. Natomiast w przypadku litowo-tytanowych baterii, to w języku fachowców mówi się, że one wytrzymują 5C. Przez „C” rozumiemy pojemność jaką bateria może przyjąć w czasie. Czyli baterię o pojemności 100 kWh możemy naładować w ciągu 1 godziny. Natomiast jak ma 5C, to jej ładownie trwa odpowiednio pięć razy krócej, czyli wtedy te 100 kWh można uzyskać już w ciągu 12 minut. Dlatego baterie litowo-tytanowe mają tę zaletę, że jak tylko wystarcza mocy ładowarki, to mogą być bardzo szybko ładowane. Tego niestety nie można powiedzieć o litowo-fosforowych czy Li-ion NMC, bo one są mniej na to odporne.

Kto dostarcza baterie do autobusów Ursusa?

Naszym dostawcą jest firma Impact. Oni składają baterie w oparciu o różne ogniwa. W autobusie wodorowym, który właśnie powstaje w fabryce, pojawią się baterie firmy BMZ oraz ogniwa Samsunga.

Jak wygląda kwestia utylizacji baterii?

Dostawca baterii zapewnia, że on te baterie odbierze i będzie to jego problemem. Potem odzyskuje się od nich lit. Są firmy, które się chwalą, że odzyskują bardzo znaczący jego procent. Co więcej, przed ich całkowitą utylizacją można je jeszcze wykorzystać w magazynach energii. Stosunek pojemności do wożonej masy jest już tak nieatrakcyjny, że do zastosowań mobilnych się już nie nadają. Mogą natomiast służyć jako zabezpieczenie dla sieci energetycznej. W ten sposób może być spokojnie wykorzystywana, bo tutaj relacja, ile ona waży nie jest tak ważna jak w przypadku autobusu.