Czy androidy marzą o elektrycznych owcach? Czyli głos w dyskusji o elektromobilności i autobusach elektrycznych

Opublikowano: 02/07/2018

Głośno ostatnio w naszym kraju o rewolucji, która ma przynieść skokowy wzrost udziału pojazdów elektrycznych. Jednym z elementów „elektryfikacji” transportu drogowego jest wdrażanie elektrycznych autobusów w miastach. Wraz z dniem 22 lutego 2018 zaczęła obowiązywać ustawa o elektromobilności i paliwach alternatywnych, która na samorządy nakłada pewne obowiązki w zakresie udziału pojazdów zeroemsyjnych.

Skupiając się na transporcie publicznym, w myśl ustawy, jednostki samorządu terytorialnego, z wyłączeniem gmin i powiatów, których liczba mieszkańców nie przekracza 50 000, które świadczą usługę lub zlecają świadczenie usługi komunikacji miejskiej, w rozumieniu ustawy z dnia 16 grudnia 2010 r. o publicznym transporcie zbiorowym, powinny zapewnić odpowiedni udział autobusów zeroemisyjnych we flocie użytkowanych pojazdów. Przepisy epizodyczne ustawy określają jaki powinien być ten udział w poszczególnych latach.

Parafrazując tytuł powieści Philipa K. Dicka można zadać sobie pytanie: czy mieszkańcy marzą o elektrycznych autobusach?

Sweco Polska w 2017 roku opracowało jeden z pierwszych, nie tylko w kraju, ale i w Unii Europejskiej projektów, którego celem jest kompleksowe wdrożenie autobusów elektrycznych w komunikacji publicznej w Zielonej Górze. Z racji udziału w tym projekcie pozwoliłem sobie na głos w dyskusji…

Zacznijmy zatem od genezy pędu do elektromobilności. Samochody z napędem elektrycznym, to wcale nie taka nowość. Pierwszym bowiem samochodem, który przekroczył prędkość 100 km/h był bolid “Jamais Contente” (“Wiecznie niezadowolona”). Pojazd miał napęd właśnie elektryczny, a czynu tego już w 1899 roku dokonał Camille Jenatzy, syn założyciela pierwszej belgijskiej fabryki opon. Udało mu się rozpędzić swój bolid do prędkości 105,9 km/h. Pierwsze sprawnie działające auto elektryczne powstało w 1882 roku. Skonstruowali je Percy i Ayton. Wykorzystywane do zasilania trójkołowca baterie ważyły około 45 kg. To były czasy kiedy pojazdy elektryczne konkurowały z… pojazdami parowymi. Końcówka XIX wieku to elektryczne karety na ulicach angielskich miast. Rozwijały prędkość do 14,4 km/h, a ich zasięg wynosił do 48 km. Wykorzystywano je jako taksówki na ulicach Berlina, Paryża, Moskwy i Petersburga, Nowego Jorku. Według Andrzeja Zielińskiego (Wydawnictwa Komunikacji i Łączności WKŁ Samochody osobowe, Dzieje rozwoju) jednym z pionierów elektrycznych samochodów był Thomas Devenport, Amerykanin szkockiego pochodzenia. Już w 1834 roku zbudował powóz, który czerpał energię z baterii galwanicznej Volty.

Jednakże stosunkowo mały zasięg, konieczność długich ładowań, duża masa baterii oraz stosunkowo wysokie koszty produkcji spowodowały, iż to samochody o napędzie spalinowym zdominowały drogi i bezdroża…

XXI wiek, to powrót do idei aut o napędzie elektrycznym zasilanym z baterii pokładowych.

Wracając jednak do przyczyn tak silnej determinacji rządu M. Morawieckiego, wyrażonej oczekiwanym milionem samochodów elektrycznych na drogach naszego kraju do 2025 roku, trzeba się zastanowić nad jej przesłankami. Niewątpliwie, samochody elektryczne to nie tylko polska moda ostatniej dekady. Rozwój tego typu pojazdów obserwowany jest praktycznie na całym świecie. Udział aut elektrycznych w najbardziej rozwiniętych gospodarkach rośnie, ale jest wciąż niski. Jak wskazuje w swoim raporcie Stowarzyszenie Europejskich Producentów Samochodów (ACEA) istnieje ścisły związek między sprzedażą samochodów elektrycznych w państwach Unii Europejską i zamożnością tych państw. Ponad 1 proc. sprzedaży nowych aut przypada na samochody elektryczne tylko w tych państwach Europy Zachodniej, w których PKB na jednego mieszkańca przekracza 30 tys. euro. Natomiast w ponad połowie państw Unii udział pojazdów elektrycznych w sprzedaży nowych aut nie przekracza 0,5 proc. W Polsce udział ten wyniósł w 2017 roku poniżej 0,1%. Ewenementem jest Norwegia z aż 29% udziałem samochodów elektrycznych w sprzedaży nowych aut. Ale PKB Norwegii wynosi 64 tys. euro per capita, czyli dwa razy więcej od średniej UE…

Niewątpliwie, w myśl strategii rozwoju elektromobilności w Polsce, stwarza to realne perspektywy na poprawę jakości powietrza w Polsce. Ponadto według autorów Planu Rozwoju Elektromobilności w Polsce jej rozwój jest ściśle związany z rozwojem technologii.

Jak już wspomniałem na wstępie, skupię się na elektromobiloności w aspekcie autobusów. Jeśli spojrzymy na działania władz miejskich i operatorów transportu autobusowego w dużej części polskich miast prowadzi się przygotowania, testuje się lub już użytkuje na pojedynczych liniach autobusy elektryczne. Udział tego typu taboru wzrasta w Polsce. Jak dotychczas jednak, jedynie we wspomnianej Zielonej Górze zdecydowano się na tak całościową wymianę taboru na elektryczny.

Co przemawia za autobusami elektrycznymi?

Z pewnością są to trzy podstawowe kwestie:

• redukcja emisji gazów cieplarnianych (GHG) oraz szkodliwych substancji do atmosfery (tzw. niska emisja);
• redukcja hałasu emitowanego przez pracę silników i drgania przenoszone na konstrukcję;
• niższe koszty eksploatacji.

Przyjrzyjmy się zatem teraz po krótce każdemu z trzech wymienionych wyżej czynników przemawiających za autobusami o napędzie elektrycznym, zasilanym z baterii pokładowych.

Redukcja emisji szkodliwych substancji

Pierwsza kwestia to redukcja emisji szkodliwych substancji do atmosfery oraz tzw. gazów cieplarnianych. Kwestia dekarbonizacji gospodarek jest obecnie jedną z kluczowych w UE. W ramach funduszy unijnych przeznacza się duże środki finansowe na zmniejszanie emisji GHG i tym samym spowolnienie efektu cieplarnianego. Poza gazami cieplarnianymi, poważnym problemem, szczególnie w Polsce, jest wysokie stężenie innych szkodliwych substancji w atmosferze, takich jak pył zawieszony (PM), wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) czy tlenki azotu lub siarki. Negatywne oddziaływanie tychże substancji jest bezdyskusyjne. Trzeba jednak zastanowić się jakie są źródła ich emisji, i jaki udział w nich stanowi transport, a w szczególności autobusy miejskie.

Według danych Krajowego Ośrodka Bilansowania i Zarządzania Emisjami (KOBiZE) główną przyczyną zanieczyszczenia powietrza w Polsce jest “niska emisja”, czyli spaliny pochodzące z kotłów i pieców na paliwa stałe w gospodarstwach domowych. W przypadku emisji PM10 transport drogowy stanowi 10% całkowitej emisji, a emisja z samych autobusów to 4% tej wartości. Trzeba jednak mieć na uwadze, iż w dużych miastach udział emisji generowanych przez transport samochodowy jest znacznie wyższy. Emisja z transportu związana jest ze spalaniem paliw w silnikach pojazdów, ścieraniem okładzin opon oraz unosem zanieczyszczeń z dróg. W Polsce największy udział w ogólnym bilansie emisji z tego typu źródeł mają samochody osobowe i ciężarowe.

Czy zatem z punktu widzenia redukcji emisji szkodliwych związków zmiana popularnych „diesli” na autobusy o napędzie elektrycznym ma sens?

Niewątpliwie, trzeba zauważyć, iż ekspozycja na spaliny emitowane przez autobusy jest bezpośrednio odczuwalna przez użytkowników komunikacji miejskiej oraz mieszkańców. Emisja autobusów elektrycznych jest zerowa w miejscu eksploatacji pojazdu. Podobnie, brak jest emisji GHG. Wydaje się zatem, iż brak emisji szkodliwych substancji jednoznacznie przemawia za autobusami elektrycznymi. Niestety nie wygląda to już tak dobrze, gdy podejdziemy do zagadnienia emisji w sposób bardziej holistyczny. I tak, stosując (nota bene wymaganą podczas oceny projektów dofinasowanych z UE) metodę oceny emisji WtW (well to wheel), czyli od źródła generowania energii, uwzględniając straty przesyłu, ładowania itp. zeroemisyjność autobusów elektrycznych nie wygląda już tak dobrze. Powodem tego jest bardzo niekorzystny, z punktu widzenia emisyjności, mix energetyczny w Polsce. Nasza energetyka zawodowa w znacznym stopniu oparta jest na węglu. W takim porównaniu autobus z silnikiem ON spełniającym normę Euro 6 określoną w Regulacji nr 459/2012 z 29 maja 2012 r. w aspekcie emisji GHG nie wypada wcale gorzej niż emisja CO2 powstała podczas produkcji energii elektrycznej niezbędnej do ładowania baterii autobusu o napędzie elektrycznym. Podobnie sprawa się ma w przypadku innych szkodliwych związków. Porównanie autobusów elektrycznych do zasilanych olejem napędowym jest zasadne, gdyż te drugie stanowią ok. 95-97% wszystkich autobusów miejskich w Polsce.

Redukcja emisji hałasu

Drugim, wśród wymienianych atutów autobusów elektrycznych jest redukcja emisji hałasu. Tutaj sprawa jest bezdyskusyjna. Stopień redukcji jest znaczący, co bezpośrednio przekłada się na wzrost komfortu dla podróżujących, a także mieszkańców rezydujących w otoczeniu dróg po których poruszają się autobusy komunikacji miejskiej. Hałas jest jednym z podstawowych źródeł dyskomfortu w miastach, a więc należy uznać, iż autobusy elektryczne w znacznym stopniu mogą przyczynić się do poprawy sytuacji w tym zakresie.

Koszty eksploatacji

Trzecia kwestia dotyczy kosztów eksploatacji. Koszty zużycia paliwa są znacząco niższe w przypadku autobusu elektrycznego. I tak, dla autobusu 12 m, spełniającego normę Euro 6 średnie zużycie ON to ok. 40 litrów na 100 km. Przy cenie netto 3,80 zł/l ON przejechanie 1 km kosztuje 1,52 zł. W przypadku autobusu elektrycznego średnioroczne zużycie wynosi 1,6 kWh na 1 km, a więc przy cenie ok. 0,4 zł/kWh, koszt przejechania 1 km wyniesie 0,64 zł. Oczywiście koszty eksploatacji pojazdu to nie tylko koszty paliwa / energii.

W przypadku autobusu elektrycznego pozostałe koszty eksploatacji można przyjąć, że są o ok. 20-30% niższe niż w przypadku autobusu zasilanego ON. Wpływ na to ma zużywanie się i koszty wymiany podzespołów, zużycie płynów i smarów eksploatacyjnych, klocków hamulcowych itp. Porównanie kosztów eksploatacji wygląda już nieco mniej korzystnie dla „elektryków” kiedy uwzględni się wymianę baterii, które wciąż są relatywnie drogie. Pomimo tego, iż producenci mówią o np. w przypadku baterii LTO, 10 letnim okresie użytkowania, trzeba przyjąć, iż rzeczywisty, przewidywany okres ich użytkowania wyniesie ok. 6-8 lat. Po tym czasie by zachować ich operacyjność trzeba będzie je wymienić. Wymiana taka to ok. 40 – 50% wartości nowej baterii. Mając na uwadze aktualne ceny baterii to znacząca kwota, którą należy ująć w rachunku ekonomicznym. Trzeba również pamiętać o kosztach serwisu stacji ładowania.

W bardzo uproszczonym rachunku, przyjmując że autobus rocznie wykonuje pracę eksploatacyjną 80 tys. km, oszczędności w eksploatacji autobusu elektrycznego w stosunku do zasilanego ON wyniosą ok. 80 tys. zł. Wydaje się to być znaczącą kwotą. Jednak nie wygląda to już tak dobrze w zestawieniu z ceną pojazdów oraz wspomnianą wymianą baterii.

Koszt zakupu autobusu 12 m zasilanego ON, spełniającego normę Euro 6 to ok. 1 mln zł netto. Autobus elektryczny kosztuje natomiast ok. 2 mln zł netto, a ostatnie przetargi pokazują wręcz tendencję wzrostową. W Poznaniu w tym miesiącu nastąpiło otwarcie ofert w przetargu na zakup zeroemisyjnych autobusów elektrycznych. Zgłosiła się tylko jedna firma – Solaris Bus&Coach S.A. z podpoznańskiego Bolechowa. Oferta dotyczyła dostawy 6 autobusów 12 m i 15 autobusów 18 m z pełnym wyposażeniem. Oferowana przez Solarisa cena za krótsze wyniosła 2,2 mln zł, natomiast za przegubowce 3,1 mln zł.

Powyższe wskazuje, iż koszt zakupu autobusu elektrycznego to co najmniej dwukrotność ceny w stosunku do pojazdu zasilanego ON, spełniającego normę Euro 6. Zestawiając to z naszymi kalkulacjami dotyczącymi oszczędności, w kategoriach rachunku dyskontowego opłacalność finansowa wydaje się być wątpliwa. Tym bardziej, że wdrażając autobusy elektryczne trzeba ponieść dodatkowo koszty związane z infrastrukturą ładującą, konieczne również mogą być prace adaptacyjne na zajezdni.

Podsumowując, przy aktualnych relacjach cenowych, niekorzystnym miksie energetycznym inwestycja w autobusy elektryczne może okazać się nieekonomiczna. Tym nie mniej wsparcie dostępnymi środkami pomocowymi poprawia niekorzystny rachunek ekonomiczny. Niewątpliwie, by w Polsce zafunkcjonowała w dużej skali rewolucja elektromobilności w autobusach miejskich niezbędnym jest zmniejszenie różnic w cenach autobusów EV i ON, dalszy rozwój i doskonalenie technologii dotyczących baterii oraz co być może najważniejsze z punktu widzenia celowości autobusów elektrycznych – zmniejszenie emisyjności produkcji energii elektrycznej. m.in. poprzez wykorzystanie odnawialnych źródeł energii, a także technologii wytwarzania energii bardziej przyjaznych środowisku.

Przykład Zielonej góry wskazuje, iż wdrażając kompleksowe rozwiązanie w zakresie modernizacji systemu transportu publicznego można uzyskać pozytywne wyniki ekonomiczne, które zostały pozytywnie ocenione przez ekspertów Jaspers i CUPT.

A zatem czy warto, by miasta inwestowały w autobusy elektryczne? Jak to starałem się pokazać, nie jest to wcale tak proste i oczywiste. A co Wy o tym myślicie, czy marzycie o elektrycznych autobusach?

Autor: Wojciech Kurowski, Sweco Polska