19. května 2011
Příští týden se v Praze uskuteční mezinárodní kongres Electromobility 2011 (viz str. 12). O tom, jaké jsou perspektivy i limity elektrického pohonu, jsme hovořili s prof. Ing. Zdeňkem Votrubou, CSc., z Fakulty dopravní ČVUT v Praze, který je členem organizačního výboru kongresu.
„Kdy se o elektromobilitě začalo uvažovat jako o reálné alternativě současných řešení dopravních systémů?“
„Elektromobilita má několik stránek – technickou a ekonomickou, stránku zdrojů a jejich čerpání a v posledních patnácti či dvaceti letech také stránku environmentální, která je stále závažnější.
Technicky měly elektromobily nakročeno na to stát se dominantní součástí dopravy již před první světovou válkou. A zhruba až do té doby, kdy Ford v osobních vozidlech prosadil svou Lízinku, nebylo vůbec jasné, zda se budeme ubírat směrem elektromobility nebo zda budou převládat jiné typy pohonu. Vítězství spalovacích motorů bylo zřejmě dáno důsledkem nízké ceny ropy, v té době navíc ještě klesající, a především úžasnou energií (vztaženou na objemovou jednotku) uloženou v nádrži. Ta byla tehdy ve srovnání s akumulátory zhruba třicetinásobná. I v dnešní době je to stále ještě patnáctinásobek, takže v nádrži je opravdu mnohem hustěji uložená energie, než jsme zatím schopni akumulovat jinými způsoby.“
„Přesto se o elektromobilitě stále častěji hovoří jako o perspektivní variantě…“
„Situace se totiž neustále vyvíjí. Postupně se vyčerpávají zdroje, mění se cena ropných produktů a jejich dosažitelnost. Jistou roli hraje i tzv. energetická bezpečnost státu, někdy dochází i k přebytkům energie, většinou elektrické z obnovitelných zdrojů – solárních, větrných a podobně.
Po technické stránce bylo možné realizovat elektromobilitu již kolem roku 1900. Vzhledem k tomu, že v určité souhře musí být více faktorů, elektromobilita tehdy prohrála. V dnešní době se však zdá, že v dohledné budoucnosti tomu bude jinak. Vše nasvědčuje tomu, že svět se vyvíjí a směřuje již k jiným pohonům. Platí to především u automobilů, ale i v železniční dopravě na regionálních tratích a ve vnitrozemské vodní dopravě.
Další rozvoj bude stejně jako v minulosti výsledkem dynamické rovnováhy. Přestože třeba technický rozvoj v oblasti zásobníků energie probíhá poměrně pomalu (roční nárůst hustoty energie je jen 1,06), jsou tu i jiné důležité faktory, třeba vliv na životní prostředí ve městech. Již dnes je zřejmé, že elektromobilita ve městech je cesta, kterou se budeme ubírat velice brzy.
A v pozadí je také další faktor, o kterém se zatím příliš nemluví – dynamika elektromobility ve vyspívajících třetích zemích, jako jsou Čína, Indie, Brazílie a podobně. Tyto země se stěží mohou dát cestou rozvoje klasických automobilů jak z ekologických důvodů, tak z důvodů dostupnosti energie. Pokud by jen každý desátý Číňan měl mít svůj vlastní osobní automobil, výrazně by to ovlivnilo odběr ropy i její cenu.
Všechny tyto země budou v elektromobilitě postupovat velice rychle, a když včas nezareagujeme, naučí se tato vozidla vyrábět velice dobře. Výrobu akumulátorů mají již v současné době na vysoké úrovni a další technologie, které jim chybějí, si mohou koupit. Již nyní nám dýchají na záda a budeme-li váhat a spoléhat třeba na to, že cena ropy opět klesne, můžeme hodně zaostat.“
„Elektrický pohon není jediným alternativním pohonem do budoucna. Jaké jsou jeho šance, že bude úspěšnější než například palivové články?“
„V případě palivového článku je třeba počítat s dosti obtížnou transformací energie přes vodík, s nutností budovat investičně náročnou infrastrukturu i s nízkou účinností celého řetězce. Jen účinnost výroby vodíku se pohybuje kolem 30 až 40 procent. U elektrické energie uložené v akumulátorech je účinnost přeměny na mechanickou práci devadesátiprocentní. Co se týče ztrát daných skladováním, dnes činí zhruba deset procent za měsíc. To je realistický odhad ověřený i v našich laboratořích, navíc na bateriích ne zrovna nejvyšší kvality.“
„Další alternativou je zemní plyn…“
„Dopad na životní prostředí není stejný, protože zemní plyn je složen z uhlovodíků. Ty při spalování vytváření oxid uhličitý a při vyšších spalovacích teplotách i oxidy dusíku. Naopak elektrická trakce je ekologicky tak čistá, jak čistá je výroba energie. A ani novou infrastrukturu není třeba od základu budovat – stačí ji posílit, zmodernizovat a udělat inteligentnější.“
„Elektromobila se většinou spojuje s veřejnou nebo individuální dopravou. Jaká je perspektiva elektropohonu v silniční nákladní dopravě?“
„O tomto tématu se hodně diskutuje a nikdo k němu dnes asi nedá jednoznačné a rozumné stanovisko. Je nesporné, že zásobování ve městech, při němž se používají lehčí vozidla, by mělo být pomocí elektromobilů. V dálkové dopravě už je to složitější. Jestli mé následující vyjádření uslyší autodopravci, určitě se mnou nebudou souhlasit, ale nárůst ceny ropných produktů se zatím do kamionové dopravy nepromítá natolik, že by ji zcela zlik-vidoval. Navíc přechod na elektromobilitu je zde investičně velice náročný. Rozhodně tedy nelze očekávat nějaký rychlý přerod. Ale bude-li pokračovat nárůst cen ropných paliv, bude-li jich nedostatek, občas se vyskytne nějaká krize, tak technicky schůdné to je, i když v dnešní době by to zatím bylo dost nepohodlné a dosud nikoli nezbytné.“
„Kdyby byly všechny spalovací motory nahrazeny elektromotory, ekologická zátěž by se také zvýšila…“
„Záleží na tom, z čeho se elektrická energie vyrábí. A scénáře jsou různé. Pokud bychom měli stejnou strukturu výroby energie jako nyní, tak si skutečně pomůžeme ve městech, ale zatížíme oblasti, kde jsou elektrárny.
Ale u elektromobility můžeme využívat všech alternativních zdrojů, dokonce v některých případech je ani nemusíme připojovat do sítě, můžeme mít tzv. clustery – ostrůvky, kde se vozidla nabíjejí z nějakého alternativního zdroje.
Je také zapotřebí, což je ovšem náročné pro energetiky, vytvořit flexibilní sítě, které by se v případě potřeby integrovaly a v jiný čas zase rozpadly. Takové sítě by umožnily využívat akumulátorů připojených k nabíjení pro krytí odběrových špiček a podobně.
Z hlediska celkové spotřeby v rámci elektromobility předpokládáme, že kapacitu zdrojů je třeba zvýšit o třetinu. Pro takový nárůst ovšem nebude zapotřebí budovat velký počet nových zdrojů, protože mnohé stávající nemají v noci odběr.“
„Představa laika je asi taková, že si pořídí elektromobil a bude ho nabíjet doma, v podstatě ze zásuvky. Je to reálné vzhledem k parametrům stávajících elektrických sítí?“
„Jak kde a v jakých relacích. Rozhodně jsme na tom v Evropě lépe než třeba v Japonsku nebo Spojených státech, protože máme třífázový rozvod 3 × 400 V. Máte-li rodinný domek s třífázovou přípojkou, dobití jednoho či dvou elektromobilů by nemělo být problémem. Máte-li jednofázovou zásuvku a dobíjíte-li s limitním proudem 16 A, je to také možné, ale jen přes celou noc. Samozřejmě je třeba vybudovat dobíjecí stanice, bez nichž se, s výjimkou pár oblastí, neobejdeme. Důležité je také další zkvalitňování sítě, měření, řízení, ovládání a predikce, přičemž velkou roli hraje inteligentní predikce odběrů.
Elektromobilitu jako celek je však třeba budovat systémově a inteligentně, protože se jedná o několik kooperujících sítí (síť výroby energie, distribuce energie, nabíjení, rychlodobíjení) a nelze zapomínat ani na vazbu na inteligentní systémy řízení dopravy, aby vozidla nikde zbytečně nestála.
Také distribuce energie ve vozidle je značně složitý problém, který je však dnešními postupy zvládnutelný. Výhodou jeho překonání bude ovšem celkově jednodušší struktura vozidla, to bude robustní, inteligentní a účinné.“
„Co podle vás brání rychlejšímu rozvoji elektromobility?“
„Již nyní začínáme mít potenciální problém v oblasti vzdělání. Ono totiž získat lidi, kteří se v elektromobilitě vyznají, chvíli trvá – minimálně je třeba počítat se dvěma, spíše však se čtyřmi či pěti roky. Takže jestliže předpokládáme, že v roce 2015 bude v Evropě jezdit přes milion elektromobilů, může se snadno stát, že se na tuto změnu budeme jen dívat a nebudeme vědět, co máme dělat.“
Milan Frydryšek
