Nabíjecí infrastruktura na dnes i pro zítřek
Tak, jak na silnicích postupně přibývá elektrických vozidel, je nutné řešit i s tím nevyhnutelně spojený problém jejich zásobování energií.
Kromě parametrů nabíjecího výkonu, který hrál dosud primární roli ve snaze zredukovat tradiční handicap elektromobilů – dlouhé dobíjecí časy – začíná hrát stále větší roli např. i design. Ten může být důležitým faktorem např. v historické zástavbě, kde právě elektromobily mají svůj význam.
Společnost Siemens s britskou firmou Ubitricity nabízí řešení v podobě nabíječek integrovaných do sloupů městského pouličního osvětlení, které zároveň využívá výhody již instalovaného přívodu elektřiny. Britská startupová firma Urban Mobility zase vytvořila „neviditelné“ nabíječky, kde jsou dobíjecí konektory umístěny v zasouvacím teleskopickém sloupku. Ten vyjede z chodníku na základě požadavku z mobilní aplikace, že je zapotřebí pro dobití elektromobilu. Poté se opět zasune pod zem, takže nenarušuje vzhled ulice. Také PRE přišla se zajímavým konceptem EVready (Electric vehicle ready), kde využívá stožárů veřejného osvětlení k připojení elektronabíječek. V pilotním projektu bylo v městské části Vinohrady realizováno celkem 13 dobíjecích stanic na sloupu veřejného osvětlení, přitom z každé lampy lze současně nabíjet dvě vozidla.
Jisté je, že bude nutné pro dopravní systémy budoucnosti zásadně reorganizovat a dobudovat celou potřebnou infrastrukturu k dobíjení elektromobilů a připravit také zázemí pro doplňování energie flotil nákladních vozidel a elektrobusů, na které běžné dobíječky nestačí.
Energie a dobíjení za jízdy
Kromě stacionárních nabíjecích stanic se tak hledají i další řešení. K nim patří kromě ultrakapacitorů umožňujících rychlé nabití pro kratší cestovní úseky, které se již využívají např. u elektrobusů, i projekty rychlovýměny baterií, dobíjení za jízdy, nebo elektrifikace silniční sítě pro nákladní dopravu pomocí trolejových vedení. Každá má však své plusy i úskalí.
V případě rychlovýměny celých baterií za nabitou soupravu – řešení, které zvažoval např. Izrael – tkví jeden z hlavních problémů v potřebě standardizace. Muselo by jít o shodné bateriové bloky (nebo sady několika vybraných typů), což je u různorodých typů vozidel komplikované, navíc integrované baterie u některých moderních elektromobilů už tvoří přímo součást konstrukce vozidla. Takovéto řešení je kvůli limitujícím požadavkům využitelné jen u velkých flotil shodných vozidel, jako jsou např. taxislužby nebo fleetové autoparky, a bylo by pravděpodobně omezeno jen na regionální využití. Reálnější je další možnost – dobíjení během jízdy po speciálně upravené silnici, která by to umožňovala.
Vůbec první silnici, která je schopna dodávat energii a dobíjet baterie projíždějících osobních i nákladních elektrických vozidel, otevřeli už v roce 2018 ve Švédsku. Jde o dvoukilometrový úsek na silnici spojující stockholmské letiště Arlanda s logistickým centrem poblíž Stockholmu. Energie se v tomto případě nepřenáší indukčně, ale přímo ze dvou kolejnic prostřednictvím speciální troleje – pohyblivého ramene připevněného ke spodní části vozidla, které se připojuje automaticky. Cesta je rozdělena na 50m úseky, přičemž každý je aktivní a nabíjí jen tehdy, když po něm vůz právě jede. Při zastavení vozidla se proud vypne. Toto dynamické nabíjení však znamená, že baterie vozidla mohou být menší. Systém umí pro každý automobil spočítat spotřebu energie a zaúčtovat ji na vozidlo a uživatele. Nevýhodou je však nutnost údržby, vyžadující čištění vodicích drah.
Když je dobíječkou silnice
To by mohl eliminovat obdobný projekt, který rozvíjí izraelská startupová firma ElectReon, která vyvíjí technologii indukčního dobíjení. Na zkušebním úseku s indukčními cívkami v gumovém obalu uloženými 8 cm pod povrchem silnice, které jsou posléze zality asfaltem, už vyzkoušela dobíjení Renaultu Zoe za jízdy výkonem 8,5 kW, nyní testuje podobný kilometrový úsek silnice v Tel Avivu. I když je indukční dobíjeni vůči přímému doplňování energie „ze zásuvky“ kabelem obecně ztrátové, firma uvádí, že podle dosavadních výsledků je účinnost přenosu energie 91–95 %. Výhodou je, že systém má být kompatibilní se všemi druhy elektromobilů. Jediné, co je potřeba, je zhruba 12kg modul pro bezdrátové dobíjení, přičemž větší vozidla mohou mít těchto modulů i více, aby se zvýšil dobíjecí výkon.
Ve Švédsku realizuje ElectReon tuto technologii ve spolupráci s konsorciem Wireless Smartroad Gotland na zhruba 1,6km úseku silnice na ostrově Gotland spojující tamní letiště s centrem města Visby. Letos v březnu firma provedla úspěšný 10denní test dynamického bezdrátového nabíjení čtyřicetitunového elektrického nákladního vozu – jde o vůbec první provoz nákladních vozidel na veřejné bezdrátové elektrické komunikaci. Test provedený v zimních podmínkách ověřil, že silniční infrastruktura na veřejném úseku elektrické silnice úspěšně funguje v reálných podmínkách a že systém není ovlivněn nepřiznivými klimatickými podmínkami.
Systém byl otestován pro dynamické nabíjení kamionu rychlostí až 30 km/h, a do baterie vozidla bylo přeneseno 45 kW energie. Přenášený výkon a rychlost vozidla se mají postupně zvyšovat s cílem dosáhnout 125 kW při dálniční rychlosti.
Toto řešení by však pro praktické využití vyžadovalo nákladnou úpravu tisíců kilometrů silnic po celé Evropě a vybavení elektromobilů technologií umožňující jejich indukční nabíjení.
Elektřina sesílaná shůry
Méně komplikovanější a nákladnější cestu pro elektrickou nákladní dopravu by tak představovalo jiné řešení: doplnění silniční a dálniční infrastruktury o systém průběžného dobíjení pomocí trolejí jako u trolejbusových linek. K elektrickému vedení by se vozidla připojovala pomocí výsuvných pantografů, které by zajistily dostatek energie i pro transport těžkých nákladů a její ukládání do baterií, jež by umožňovaly bezproblémové přejezdy neelektrifikovaných úseků.
První zkušební úsek takovéto elektrické dálnice eHighway pro hybridní nákladní automobily funguje od května loňského roku v rámci jedné z nejrušnějších německých tras. Na zhruba 9km úseku dálnice A5 mezi Frankfurtem a Darmstadtem byl uveden do provozu systém kombinující účinnost elektrické trakce s flexibilitou nákladní dopravy – nákladním vozidlům se speciálním vybavením namontovaným na střechách je umožněno se připojit k elektrifikovaným linkám při jízdě rychlostí až 90 km/h a odebírat elektrickou energii (využívána je samozřejmě i rekuperace při brzdění). Senzory detekují, zda jsou k dispozici trolejové vodiče a připojí vůz k nim, po návratu na tradiční silnici funguje hybridní systém. Zkušební úsek bude testován do roku 2022, ve výstavbě jsou už i další dvě trasy eHighway. Výhodou je, že systém lze relativně jednoduše integrovat do již existující silniční infrastruktury. Podle studie Německého ministerstva dopravy může být brzy elektrifikováno až 80 % tamní nákladní dopravy.
176
