Elektromobilność. Raport z magazynu Fleet-Samochody Użytkowe

05 lipca 2017

Część 1. Autobusy elektryczne

Gdyby na przykład dziś zastąpiono w Polsce wszystkie autobusy miejskie pojazdami elektrycznymi to przewoźnicy nie kupiliby do nich oleju napędowego o wartości 1,02 mld zł rocznie. Za zaoszczędzoną w ciągu roku kwotę można by zbudować instalacje wiatrowe o mocy 144 MW, które wystarczyłyby do ładowania prawie 4 tys. autobusów. Takich teorii i wyliczeń przez lata słyszeliśmy wiele, a jak wyglądają w praktyce doświadczenia z elektryfikacją pojazdów użytkowych?

Korzyści z zastosowania pojazdów elektrycznych potencjalnie jest wiele. Pierwsze z nich obejmują oczywiście zmniejszenie zanieczyszczenia powietrza i obniżenie hałasu, co wpłynie na poprawę jakości życia, w szczególności w miastach. W interesie państw jest też uzyskanie niezależności od paliw kopalnych, których cena mocno się zmienia a dostępności nigdy nie można być pewnym. Niezależność energetyczną możemy uzyskać dzięki odnawialnym źródłom energii. Teoretycznie jesteśmy w stanie sami sfinansować rozwój takich technologii

Autobusy elektryczne. Prognozy

Popularyzacja pojazdów elektrycznych ma szansę najszybciej się urzeczywistnić w transporcie publicznym. W tym segmencie użytkownicy zebrali też największe doświadczenia z ich eksploatacji i dzielą się bardzo skrupulatnymi wyliczeniami ich opłacalności.

Od kilku lat wyraźnie rośnie zainteresowanie miejskimi autobusami elektrycznymi, przede wszystkim w Europie i krajach azjatyckich. Koncern MAN szacuje, że w 2020 roku już 15% autobusów kupowanych w Europie będzie miało napęd elektryczny, a dziesięć lat później ich udział zwiększy się do ok. 60%. Jeszcze w 2012 roku budowano ok. 10 tys. szt. autobusów elektrycznych rocznie na świecie. Wkrótce będzie ich czterokrotnie więcej. Dziś praktycznie wszyscy producenci w Europie mają, lub lada dzień zamierzają mieć, w ofercie elektryczne autobusy dla miast. Są też nowe marki, które oferują wyłącznie bezemisyjne autobusy, np. Ebusco. Co ciekawe, najszybciej wdrożyli je do oferty mniejsi lub mniej znani dla nas producenci, m.in. czeski SOR, turecki Karsan czy polskie marki jak Solaris, Solbus czy Ursus Bus. Pojawiają się też pierwsze autobusy międzymiastowe i turystyczne z napędem elektrycznym, np. BYD C9, którego zasięg wynosi ok. 300 km.

W Polsce największe doświadczenie i skalę produkcji autobusów elektrycznych ma Solaris, który chwali się dostawą ponad 1500 autobusów hybrydowych i elektrycznych na rynek. Wraz z dostawcami technologii oraz uczelniami stworzył on klaster "Polski Autobus Elektryczny", w którym projekty będą rozwijane ze środków uczestników klastra, jak też przy udziale środków rządowych. Producent z Bolechowa już może się pochwalić pozytywnie ocenionymi projektami zakwalifikowanymi do finansowania np. w ramach programu sektorowego INNOMOTO.

Ambitne plany rozwojowe ma też Ursus Bus, który intensywnie promuje autobusy elektryczne i z ogniwami paliwowymi. Na razie producent jest w stanie wytwarzać ok. 100 autobusów rocznie, ale za 3-4 lata chce osiągnąć zdolność produkcyjną na poziomie kilkuset pojazdów, z których większość mają stanowić pojazdy elektryczne. Do tego lubelska firma podpisała umowę na mocy której otrzyma licencję od firmy Ziehl-Abegg na produkcję osi do napędów elektrycznych oraz wodorowych. Jednocześnie niemiecka firma będzie wspierać Ursusa w promocji autobusów na rynkach zagranicznych. Jeszcze w tym roku swój pierwszy bezemisyjny autobus zaprezentuje Autosan. Swoich szans na szybko rozwijającym się rynku upatrują także mniejsi producenci, jak sanocki Automet, który wprowadza do oferty elektryczny minibus na podwoziu Mercedesa Sprintera.

Na świecie jest obecnie użytkowanych ponad 180 tys. autobusów elektrycznych, z czego większość w Chinach (pow. 90%). Tamtejsze władze uznały zastosowanie pojazdów z alternatywnym napędem w komunikacji miejskiej za priorytet. Dokonania Chińczyków są imponujące. Na przykład w chińskim mieście Shenzen jeszcze w tym roku wszystkie autobusy miejskie, w liczbie 16,5 tys. szt., będą posiadać napęd elektryczny. W ten globalny trend wpisują się producenci autobusów, np. Volvo już oficjalnie wycofało z oferty autobusy spalinowe i pozostawia w gamie wyłącznie pojazdy hybrydowe i elektryczne.
Wizja szybkiej popularyzacji autobusów elektrycznych w transporcie publicznym jest w Polsce bardzo realna. Szansą na stworzenie stabilnego popytu na nie jest wykorzystanie naturalnego, corocznego cyklu wymiany taboru dokonywanego przez przewoźników. Aby polskie firmy przewozowe zainteresowały się wykorzystaniem pojazdów bezemisyjnych uruchamiane są programy wsparcia finansowego, wprowadzane nowe regulacje i zmiany w zamówieniach publicznych. Do inwestycji w autobusy bateryjne mogą też skłonić dodatkowe ograniczenia ruchu pojazdów spalinowych w centrach miast. Istotne zmiany, które wpłyną na wzrost zainteresowania "elektrykami" zachodzą w zakresie funduszy unijnych dostępnych np. w ramach Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko (POIŚ). Następuje przekierowanie dostępnych na zakup taboru środków unijnych na transport oparty o paliwa alternatywne. Te zmiany w programach operacyjnych zaczną obowiązywać już w wakacje przyczyniając się w poważny sposób do zmian struktury zamawianych autobusów.

Autobusy elektryczne. Szansa dla polskich marek

Długofalowe korzyści z postawienia na "elektryki" mogą odnieść polskie firmy wytwarzające autobusy elektryczne oraz producenci komponentów i infrastruktury. Często spotykana w dużych, międzynarodowych korporacjach inercja jest właśnie szansą dla rozwoju mniejszych krajowych marek szybciej reagujących na zaistniałą sytuację rynkową. Polscy producenci autobusów elektrycznych już nawiązują równorzędną rywalizację z dużymi koncernami na rynkach europejskich, a nawet tę konkurencję wygrywają. Bezemisyjny Solaris Urbino Electric został przecież Autobusem Roku 2017 i jest też pierwszym autobusem elektrycznym, który uhonorowano tym prestiżowym tytułem. Na przykład znacznie większy światowy gracz - Mercedes - dopiero przymierza się do wprowadzenia konkurencyjnego dla Solarisa modelu dopiero w przyszłym roku. A więc trzy lata po debiucie polskiego konkurenta.

Aby jeszcze bardziej wzmocnić polskie marki uruchamiane są fundusze, z których możliwe jest finansowanie co bardziej innowacyjnych projektów w ramach programu rozwoju elektromobilności nazwanego e-bus. W oficjalnym komunikacie Ministerstwa Rozwoju czytamy, że: Program e-bus ma na celu stworzenie polskiego autobusu elektrycznego, którego kluczowe komponenty takie jak bateria, falownik, układ napędowy oraz infrastruktura ładująca będą produkowane w kraju przy wsparciu rodzimego potencjału naukowo-badawczego. Dalej napisano: Realizacja projektu doprowadzi do powstania polskiego rynku autobusów elektrycznych produkującego rocznie około tysiąca autobusów o wartości 2,5 mld zł, i dostarczającego ok. 5 tys. nowych miejsc pracy. Pierwsze technologie wspierane w tym programie miałyby pojawić się na rynku już za dwa lata.

Obecnie nad Wisłą użytkowanych jest nie więcej niż kilkadziesiąt autobusów elektrycznych (łącznie z pojazdami demonstracyjnymi). Na tym tle plany zakupowe polskich samorządów wydają się imponujące. Dotychczas 45 miast, użytkujących 48% autobusów miejskich w Polsce (5530 szt.), zadeklarowało zamówienie 819 autobusów elektrycznych do 2020 roku. Najwięcej takich autobusów zamierzają zamówić największe miasta, czyli Warszawa (130 szt.) oraz Kraków (100 szt.). Plany mniejszych miast są nie mniej imponujące. Już rozpisano przetarg w Zielonej Górze na 47 szt. autobusów bateryjnych, a do podobnych przetargów szykuje się Lublin, który chce zamówić 66 szt. autobusów elektrycznych i Rzeszów (60 szt.). Biorąc pod uwagę łączną liczbę autobusów miejskich w Polsce, wynoszącą 11,5 tys., pojazdy bezemisyjne w ciągu trzech lat mogą osiągnąć 7% udziału w tym segmencie.

Autobusy elektryczne. Różne technologie

Trzeba pamiętać, że różnorodność autobusów elektrycznych, ich napędów, sposobów ładowania jest nieporównywalnie większa niż w przypadku pojazdów spalinowych. Oprócz zastosowanych pierwiastków różnią się one m.in. trwałością liczoną w cyklach ładowania (od 3 do 15 tys. cykli), gęstością magazynowanej energii (50-100 Wh/kg) czy zakresem temperatur pracy i ładowania.

To ma oczywiście wpływ na ogromną rozpiętość ich cen. Wpływa to na ich cenę, która może wynosić od 700 do 1400 Euro za 1 kWh. W autobusie 12-metrowym montowane są baterie o pojemnościach od 80 do 400 kWh, a w modelach przegubowych od 120 do 600 kWh. Łatwo wyliczyć, że cena samych baterii może wynieść od 240 tys. do 1,2 mln zł. Pamiętajmy też, że niektóre typy baterii (np. NMC) trzeba wymieniać nawet co pięć lat. To również trzeba przewidzieć w planach inwestycyjnych.

Równolegle z wyborem autobusów samorządy i przewoźnicy muszą też odpowiednio dobrać sposób ich ładowania. Zwykle to producent autobusu był dostawcą baterii oraz infrastruktury. Minusem tej koncepcji jest brak standaryzacji i tworzenie projektów wyspowych, w których infrastruktura ładowania pasuje tylko do danych modeli autobusów. Z tego względu model dostarczania autobusów elektrycznych na rynek zaczyna się zmieniać. Coraz częściej w jednym przetargu wybierany jest dostawca autobusów, a w odrębnym dostawca infrastruktury do jego ładowania.

Najpopularniejszym obecnie systemem dostarczania energii do autobusów jest ładowanie typu plug-in, z ładowarkami o mocy od 16 do 135 kW. Autobusy plug-in są ładowane zazwyczaj nocami na zajezdniach. W ten sposób ładowanych jest 47,3% autobusów elektrycznych w Europie (nie licząc Wielkiej Brytanii). Szybko rośnie popularność ładowania poprzez ładowarki miejskie o wysokiej mocy (do 600 kW) na zajezdniach i krańcach linii. Udział autobusów ładowanych w ten sposób wyniósł w zeszłym roku 46,8% i z pewnością stanie się on wkrótce dominującym systemem ładowania. Powodów jest kilka. Takie ładowarki, wykorzystujące do ładowania pantografy, zmniejszają potrzebę instalowania dużych baterii w autobusie, co znacznie obniża ich cenę oraz pozwala przewieźć więcej pasażerów. Ładowarki o wysokiej mocy z pantografem kosztują od 200 do 600 tys. zł. Przy tej technologii nie udało się jeszcze wypracować jednego wspólnego standardu. Standaryzacja pantografów ma być dokonana do 2019 roku.

Mniej popularne ze względu na koszty jest indukcyjnie ładowanie bezstykowe (200 kW). Budowa punktu ładowania indukcyjnego przekracza milion złotych, a do tego trzeba dodać ok. 600 tys. zł za odpowiednie urządzenie do ładowania montowane w autobusie. Zaletą ładowania indukcyjnego jest dyskretność, gdyż odpowiednie urządzenia są zabudowane w jezdni i nawet nie zdajemy sobie sprawy z tego, że autobus jest właśnie ładowany. W polskich warunkach klimatycznych ładowanie bezstykowe nie sprawdzi się, zwłaszcza w warunkach zimowych, w których błoto i śnieg mogą zakłócać proces ładowania.

Autobusy elektryczne. Doświadczenia przewoźników

Cennym źródłem wiedzy są nt. elektrycznych autobusów są analizy przeprowadzane przez użytkowników. Takimi danymi podzieliły się niedawno spółki MPK Kraków oraz MZA Warszawa, użytkujące autobusy bezemisyjne od kilku lat. Według MPK Kraków analizując wyłącznie koszty użytkowania zakup pojazdów elektrycznych jest dla przewoźnika niekorzystny finansowo. Przez cały okres eksploatacji niższe koszty jazdy pojazdami bezemisyjnymi nie są w stanie zrównoważyć wysokiego kosztu zakupu takich pojazdów, zwłaszcza, że w okresie eksploatacji trzeba w nich wymienić drogie baterie. Dziesięcioletnia eksploatacja spalinowych autobusów może być nawet 40% tańsza niż bezemisyjnych odpowiedników. Zupełnie inaczej wygląda końcowe wyliczenie jeśli w rachunkach uwzględnimy koszty środowiskowe użytkowania autobusów dieslowskich, które możemy policzyć jako zysk przy zastosowaniu autobusów elektrycznych. Społeczno-ekonomiczne koszty zanieczyszczenia powietrza przez autobusy spalinowe oraz koszty hałasu zostały wyliczone co do Euro przez unijnych analityków. Koszty środowiskowe związane z emisją spalin autobusu o pojemności 70 osób, wykonującego 60 tys. km rocznie są szacowane na kwotę 25 200 Euro/rok. Koszty środowiskowe związane z hałasem takiego autobusu są szacowane na kwotę 6 720 Euro/rok. Uwzględniając te kwoty w porównaniu kosztów użytkowania pojazdów elektrycznych i spalinowych okaże się, że użytkując "elektryki" jesteśmy po 10 latach na plusie, i to aż 23 mln zł.

Bardziej optymistycznych wyliczeń w zakresie finansowym dokonał przewoźnik MZA Warszawa, który zestawił ze sobą koszty eksploatacji autobusów spalinowych oraz różnych typów autobusów elektrycznych. Wyliczenia dokonano na okres 13 lat przy założeniu przebiegu wszystkich pojazdów na poziomie 80 tys. km rocznie. Według stołecznego przewoźnika koszty eksploatacji, z uwzględnieniem inwestycji w infrastrukturę, okażą się najniższe w przypadku autobusów elektrycznych ładowanych przy użyciu pantografów o dużej mocy (5,6 mln zł). Niewiele więcej będzie kosztowała eksploatacja klasycznych autobusów spalinowych (5,7 mln zł). Zupełnie nieefektywne ekonomicznie okaże się użytkowanie autobusów z bateriami o dużej pojemności (ok. 7 mln zł).

Autobus przegubowy z bateriami o pojemności 600 kWh kosztuje ok. 3,9 mln zł. Odpowiednik zasilany na olej napędowy będzie trzykrotnie tańszy, a dodatkowo może przewieźć dwukrotnie więcej pasażerów. Nie ma szans aby inwestycja w taki bezemisyjny autobus kiedykolwiek się zwróciła bez wsparcia finansowego i regulacyjnego. Z drugiej strony istnieją rozsądniejsze pod względem kosztów warianty autobusów elektrycznych, które nawet bez programów pomocowych mogą być dla przewoźnika opłacalne, choć w bardzo długiej perspektywie.