Pod prąd, czyli jazda z (odzyskanym) prądem

W powszechnej opinii transport jest jednym z największych trucicieli środowiska. To w wielu wypadkach prawda, jednak coraz większe zastosowanie znajdują technologie pozwalające na wdrożenie ekologicznych systemów zasilania pojazdów. Jedną z takich technologii jest możliwość odzyskiwania energii podczas hamowania. Nowoczesne pojazdy stają się więc… źródłem niskoemisyjnej energii odnawialnej.

Transport jest drugą co do wielkości emisji CO2 gałęzią gospodarki. Na terenie Unii Europejskiej odpowiada on za ponad 24 proc. tejże emisji; według danych Komisji Europejskiej wyższy wskaźnik generuje tylko samo wytwarzanie energii (kopalnie, elektrownie itd.). Transport zużywa też od 30 do 50 procent energii wykorzystywanej w danym kraju.

Oczywiście zdecydowaną większość spożytkowuje prywatny transport samochodowy. Nie oznacza to jednak, że transport publiczny – również szynowy (tramwaje i pociągi elektryczne korzystają w Polsce z „brudnego prądu", czyli energii pozyskiwanej z węgla...) – jest bez wad.

Od Formuły 1 do tramwaju i trolejbusu

Nie zmienia to jednak faktu, że obecny trend w komunikacji publicznej to nie tylko poprawa komfortu, ale także sprawianie, by pojazdy emitowały mniej szkodliwych substancji. Coraz popularniejsze w transporcie staje się np. odzyskiwanie energii traconej podczas hamowania, fachowo określane mianem rekuperacji.

W skrócie sprowadza się to do tego, iż energia kinetyczna hamującego pojazdu jest przekształcana: zamiast bezużytecznej energii cieplnej, która powstaje w tradycyjnych systemach hamowania w wyniku tarcia, wytwarzana jest energia elektryczna. Odzyskana energia może być bezpośrednio wykorzystana albo przechowywana, w zależności od użytej technologii.

Rekuperacja przebiła się do publicznej świadomości kilka lat temu za sprawą wyścigów Formuły 1. W 2009 r. dopuszczono użycie tej technologii w bolidach. Mówiono wówczas o ochronie środowiska, ale fani sportów motorowych wieszczyli zmiany w samej rywalizacji – odzyskana energia miała stać się dodatkowym dopalaczem.

Pięć lat po wdrożeniu tego mechanizmu na torach F1 okazało się, że wychodzą one naprzeciw nowym przepisom Międzynarodowej Federacji Samochodowej. FIA od sezonu F1 2014 zmniejszyła m.in. dopuszczalną ilość paliwa w jednym bolidzie na starcie wyścigu ze 135 do 100 kg.

W transporcie publicznym odzyskiwanie energii stosowane jest zarówno w pojazdach szynowych, jak i trolejbusach oraz autobusach. Zwłaszcza w tych ostatnich zysk dla środowiska jest duży – np. dzięki temu systemowi w pojazdach hybrydowych udaje się zmniejszyć zużycie paliwa nawet o 30 proc.

Energia uzyskiwana z hamowania może być przekazywana do sieci trakcyjnej. Rozwiązanie to ma zastosowane w systemach szynowych oraz sieciach trolejbusowych. Uzyskana energia wraca do trakcji i może być użyta przez pojazdy znajdujące się w pobliżu (działa to np. w sieci trolejbusowej w Gdyni).

Gdy jednak takich pojazdów w pobliżu nie ma bądź też w danym momencie nie potrzebują energii – musi ona zostać rozproszona w postaci ciepła. Ta metoda nie jest zbyt efektywna, dlatego opracowuje się różne sposoby jej ulepszania.

Rozwiązaniem są magazyny energii zamontowane bezpośrednio w pojazdach. Zazwyczaj są montowane na dachach pojazdów. Przy użyciu tej technologii podczas hamowania ładowana jest bateria pojazdu, a nadwyżka oddawana jest do sieci. Ta metoda używana jest nie tylko w systemach szynowych, ale także w autobusach elektrycznych i hybrydowych.

Innym sposobem jest przekazywanie energii do sieci, przy czym nadwyżki nie są tracone, ale trafiają do stacjonarnych magazynów energii. Podczas budowy II linii metra w Warszawie powstała nowoczesna podstacja, wyposażona w system magazynowania energii wytwarzanej podczas hamowania (o mocy 40 MJ). Dzięki takiemu rozwiązaniu wydłuża się czas, w którym można wykorzystać odzyskaną energię.

Wspomniane metody mogą być oparte na różnych technologiach magazynowania energii. Używane są m.in. koła zamachowe, kondensatory czy akumulatory.

Polacy nie gęsi... i swoją technologię mają

Wskazane wcześniej gdyńskie trolejbusy czy warszawskie metro to naturalnie niejedyne ciekawe przykłady wykorzystania tego rodzaju technologii w transporcie publicznym w Polsce.

Tramwaje Śląskie w 2013 r. kupiły 30 pojazdów (wyprodukowała je bydgoska Pesa) mogących odzyskiwać energię przy hamowaniu. W tym samym roku Tramwaje Warszawskie podpisały, również z Pesą, kontrakt na dostawę analogicznych 45 pojazdów.

W 2014 MPK Wrocław rozpoczął testy odzyskiwania energii z hamowania poprzez montaż takiego systemu w jednym z posiadanych tramwajów – i niewykluczone, że systemy te będą montowane w kolejnych pojazdach. Pod koniec zeszłego roku Wrocław zamówił także sześć nowych tramwajów przystosowanych do odzyskiwania energii z hamowania (przetarg również wygrała Pesa).

Przykład wrocławski jest o tyle ciekawy, że opisywana technologia ma być dostępna nie tylko w fabrycznie nowych pojazdach, ale także w tramwajach starszej generacji. W 2014 r. nowo powstała spółka Łódzka Kolej Aglomeracyjna zakupiła 20 pociągów. Przy sporządzaniu warunków przetargu duży nacisk postawiono na możliwość rekuperacji energii.

Część odzyskiwanej energii przez pociągi „Flirt", wyprodukowane przez Stadler Polska, zużywana jest na potrzeby urządzeń na pokładzie (czyli m.in. oświetlenie, ogrzewanie, elektroniczne wyświetlacze, automaty biletowe), pozostała wraca do sieci. Pociągi wyposażone są w liczniki, dzięki czemu dokładnie wiadomo, ile energii zużyto. Oszczędności dochodzą do 10 proc. względem tego, gdy wcześniej rozliczano się z dostawcą energii ryczałtowo.

Według informacji z października br. do zakupu kilkudziesięciu tramwajów wyposażonych w ten system przymierza się Kraków. Pod Wawelem przetestowano w ostatnich miesiącach taki tramwaj (produkcji Solarisa) i zdecydowano, że ta technologia jest atrakcyjna nie tylko dla środowiska, ale także dla budżetu.

Odzyskiwana energia trafia do baterii akumulatorowych, dzięki czemu tramwaj może przejechać część trasy bez pobierania energii z sieci. Pozwala to na oszczędności nawet do 30 proc. w pobieraniu „tradycyjnej" energii.

Także w publicznym transporcie drogowym są w Polsce dostępne technologie, dzięki którym można odzyskiwać energię. Już w 2006 roku, podczas targów w Hanowerze, polski producent, wspomniany Solaris, zaprezentował model Urbino Hybrid (w wersji przegubowej – później zaprojektowano również wersję krótką) wyprodukowany przy współpracy z amerykańską firmą Allison Transmission.

W modelu tym zastosowano dwa silniki elektryczne i jeden spalinowy. Łączy się tu odzyskiwanie energii z hamowania z magazynowaniem nadwyżek pracy silnika spalinowego. Takie rozwiązanie pozwala na 22–24 proc. mniejsze zużycie paliwa. Solaris stał się z biegiem lat liczącym się eksporterem tej technologii: Urbino Hybrid jeżdżą dziś m.in. w miastach niemieckich, francuskich i szwajcarskich.

Polacy nie tylko eksportują, ale również importują autobusy zdolne do odzyskiwania energii przy hamowaniu. W całej Polsce jeździ np. w sumie kilkaset autobusów i trolejbusów z rodziny Mercedes Benz Citaro, które umożliwiają odzyskiwanie energii z hamowania. We wrześniu br. w Krakowie rozpoczęły się testy Mercedesa Citaro 628 02 – najnowszego pojazdu z tej rodziny.

Unia wymaga od nas coraz więcej

Wszystkie opisane powyżej systemy mają wspólny mianownik, który jest znacznie szerszy niż dążenie do poprawy wskaźników jakości powietrza. Ma bowiem ścisły związek z szeroko pojętym podnoszeniem jakości życia.

Dla Unii Europejskiej kwestie związane z rozwojem transportu publicznego i ochroną środowiska stanowią istotny element programu politycznego. W 2013 r. Komisja Europejska w komunikacie nakazała innym organom UE dążenie do zmiany podejścia miast do kwestii mobilności, w celu zapewnienia bardziej zrównoważonego rozwoju obszarów miejskich oraz realizacji celów UE związanych z tworzeniem konkurencyjnego i zasobooszczędnego europejskiego systemu transportowego.

W tym samym dokumencie KE podkreśliła, że rozwój nowoczesnego transportu wpływa na zwiększenie atrakcyjności środowiska miejskiego, podniesienie jakości życia i poziomu zdrowia publicznego. Polacy nie są jednak tego świadomi.

Energetyka nie jest tematem, który nas pasjonuje. Choć popieramy odnawialne źródła i ograniczenia emisji CO, wciąż najważniejsza jest dla nas cena energii, a nie jakość życia.

W badaniu zrealizowanym w 2014 roku przez TNS OBOP na zlecenie koncernu energetycznego RWE 66 proc. Polaków zadeklarowało, że nie interesuje się branżą energetyczną. Jednocześnie co prawda 65 proc. ankietowanych stwierdziło, że popiera odnawialne źródła energii, ale też co drugi respondent stwierdził, że nie zamierza ponosić dodatkowych wydatków w związku z zamianą tradycyjnych źródeł energii na OZE.

Świadomość energetyczna jest zatem niezmiennie niska. Niby wyłączamy światło wychodząc z pomieszczenia, segregujemy odpady, zakręcamy wodę podczas mycia zębów – jednocześnie jednak wciąż na przykład chcemy być królami szos i wsiadamy do samochodu, by pojechać kupić gazetę w kiosku nieopodal domu. Albo jedziemy samochodem do pracy – wzdłuż torów, po których jedzie tramwaj odzyskujący energię z hamowania...

—Autorka jest absolwentką Polsko-Japońskiej Wyższej Szkoły Technik Komputerowych, kierunek: informatyka.

Jest laureatką III miejsca w konkursie „Dbajmy o Ziemię, chrońmy klimat. Różne źródła energii niskoemisyjnej w przededniu konferencji klimatycznej COP21 w Paryżu" zorganizowanym przez AREVA Przedstawicielstwo w Polsce. Patronem medialnym konkursu jest „Rzeczpospolita", a partnerami: Ambasada Francji w Polsce, CEA oraz EDF. Konkurs został zrealizowany pod patronatem sekretarza stanu w Ministerstwie Środowiska, Marcina Korolca