Čo je elektrická cesta?
Elektrická cesta, eroad, eHighway alebo elektrický cestný systém (ERS) je systém, ktorý umožňuje prenos energie medzi vozidlom a cestou, po ktorej jazdí. Elektrické cesty sú rozdelené do troch kategórií podľa spôsobu nabíjania:
- Nadzemné elektrické vedenie: Pri tomto type nabíjania sa energia nepretržite prenáša z nadzemného elektrického vedenia do vozidla pomocou zberača. Tento druh nabíjania je najvhodnejší pre nákladné vozidlá a autobusy, ktoré sú dostatočne vysoké na to, aby dosiahli na elektrické vedenie. Zároveň je vhodnejšie pre vozidlá, ktoré sa pohybujú po vopred stanovenej trase, takže môžu zostať nepretržite pripojené k elektrickému vedeniu.
- Vodivý prenos energie z cesty: Je to podobné, ako pri použití nadzemného elektrického vedenia, ale s tým rozdielom, že namiesto pantografu sa energia prenáša do vozidla pomocou koľajníc zabudovaných do povrchu vozovky alebo nachádzajúcich sa na nej. Súčasťou technológie je palubné mechanické rameno, ktoré sa pripojí k elektrickému vedeniu.
- Indukčný prenos energie z cesty: Pri tomto type prebieha prenos energie z cievok zabudovaných do vozovky a do cievok vo vozidle bez použitia akýchkoľvek káblov. Energia zo siete sa premieňa na vysokofrekvenčnú energiu so striedavým prúdom, aby sa vytvorilo magnetické pole, ktoré potom zachytávajú cievky pod vozidlom a menia ho na napätie.
Keď osobné alebo nákladné vozidlo jazdí po ceste vybavenej niektorou z týchto technológií, energia putuje priamo do hnacej línie, alebo sa používa na nabíjanie palubných akumulátorov. Keď sa však vozidlo ocitne na bežnej ceste, prejde na elektrický alebo hybridný pohon, alebo pohon pomocou spaľovacieho motora.
Využitie elektrických ciest je v súčasnosti dosť obmedzené, hoci v spolupráci s výrobcami automobilov, výskumnými ústavmi, vládami a energetickými spoločnosťami prebiehajú niektoré pilotné projekty. Jeden z takýchto projektov sa uskutočňuje vo švédskom Lunde, zatiaľ čo na severe Talianska vláda plánuje nainštalovať 6-kilometrovú e-diaľnicu. V Kalifornii prebieha ukážkový projekt v blízkosti prístavov Los Angeles a Long Beach.
Elektrické cesty: Zváženie pre a proti
Elektrické cesty sú prospešné do tej miery, že poskytujú čistejšiu alternatívu k spaľovaciemu motoru – najmä ak využívaná energia pochádza z obnoviteľného zdroja, ako je vietor či slnko. V prípade vodivého nabíjania sú elektrické cesty tiež efektívne. Spoločnosť Elways AB napríklad uviedla 85 – 95 % účinnosť v prípade segmentovaného vodivého riešenia pre osobné a nákladné vozidlá, ktoré sa teraz testuje ako súčasť projektu eRoadArlanda.
Tu však všetky výhody elektrických cestných systémov končia. Zatiaľ čo takmer všetky alternatívy k nafte majú ďaleko k mainstreamu, mnohé zašli oveľa ďalej ako ERS. V súčasnosti nie je k dispozícii dostatok dát z praxe, ktoré by podporili ich spoľahlivosť, a s výnimkou zberača (ktorý má 100 rokov) sú všetky ostatné typy nabíjania novými a nevyspelými technológiami.
eHighways sú cenovo nákladné: inštalácia nabíjacej infraštruktúry znamená značné investície do budovania ciest, inštalácie elektrických vedení a tiež ich údržby. Okrem toho hrozí riziko, že môžu spôsobovať zdĺhavé narušenia existujúceho dopravného toku, v prípade aktualizácie infraštruktúry. Jedna štúdia odhaduje, že inštalácia dynamického indukčného systému na úseku 100 metrov by vyžadovala 3 týždne, zatiaľ čo inštalácia nadzemného elektrického vedenia v dĺžke 10 kilometrov by mohla trvať 1 mesiac. Narušenie dopravy by sa dalo minimalizovať, keby sa výstavba ERS zosúladila s plánovanou údržbou, ale to by skutočne mimoriadne obmedzilo rýchlosť nasadenia technológie.
Zložitosť ERS tiež znamená, že mnohí účastníci, vrátane vlád, samospráv, dodávateľov energie a prepravných spoločností, by museli spolupracovať. Vyžadovalo by si to aj určitú cezhraničnú spoluprácu na miestach, ako je EÚ, kde by museli byť nákladné vozidlá jazdiace naprieč regiónom prispôsobené na rovnakú technológiu. Normy pre nabíjanie, aby každý typ vozidla mohol využívať elektrickú cestu, sa zatiaľ vyvíjajú.
Mohli by byť spásou elektromobily?
Jedným z hlavných argumentov pre elektrické cesty je znižovanie strachu z dojazdu, ktorý prináša prevádzka elektrických nákladných vozidiel. Myšlienkou je, že elektromobily by mohli prejsť dlhšie vzdialenosti a využívať menšie batérie, keby sa na prenos energie priamo do hnacej línie vozidla alebo na nabíjanie palubného akumulátora využili elektrické cesty. Znie to ako praktické riešenie, no pri bližšom skúmaní sa rýchlo rozpadá.
Prvou výzvou je vzájomná kompatibilita, čo znamená, že elektrický cestný systém by musel byť schopný dodávať energiu akémukoľvek druhu vozidla. Dnes neexistujú žiadne štandardy ani architektúra systému na prenos energie zo siete do ERS a do viacerých druhov vozidiel. Druhým problémom je zlepšenie dojazdu elektrických nákladných vozidiel poháňané akumulátormi, vďaka čomu by sa nabíjanie ERS mohlo rýchlo stať zbytočným. Berme do úvahy skutočnosť, že plne nabité elektrické nákladné vozidlo dnes dokáže prejsť 300 kilometrov, čo predstavuje približne 40 % všetkých prepravných úloh v EÚ. Očakáva sa, že tento dojazd sa v blízkej budúcnosti zlepší vďaka vylepšeniu lítium-iónových akumulátorov, objavom nových materiálov pre články, lepším systémom správy akumulátorov a technológii chladenia. Veľké nádeje sa tiež vkladajú do polovodičových akumulátorov, ktoré by mohli zvýšiť dojazd až na 1 600 kilometrov na jedno nabitie.
Treťou výzvou sú statické alebo plug-in nabíjania, ktoré sú jediným systémom so zavedenými globálnymi štandardmi a osvedčenou technológiou. Počet nabíjacích staníc rýchlo stúpa: v roku 2019 bolo v Európe viac ako 170 000 nabíjacích staníc a v USA viac ako 68 000. Hoci väčšina tejto infraštruktúry je určená pre osobné vozidlá, je dôležité poznamenať, že v nabíjacích staniciach je aplikovaná technológia Combined Charging System (CSS), ktorú možno použiť pre osobné aj nákladné vozidlá. Konzorcium výrobcov nákladných vozidiel už spolupracuje na zvýšení nabíjacej kapacity CSS na jeden až tri megawatty, aby existujúca infraštruktúra podporovala aj úžitkové vozidlá. Vlády po celom svete tiež stanovujú plány na rozšírenie sietí a štandardizáciu technológie nabíjania CSS. Pokiaľ ide o ERS, v súčasnosti neexistujú žiadne jasné vládne smernice.
V neposlednom rade sa používanie ciest na nabíjanie elektromobilov zdá dosť nepravdepodobné vzhľadom na rozširovanie alternatív, ako sú napríklad vodíkové palivové články. Okolo vodíka je veľký rozruch najmä pre náročnú a diaľkovú prepravu, pri ktorej ho možno použiť na predĺženie dojazdu elektrických nákladných vozidiel. Vodík má množstvo výhod, napríklad rýchly a jednoduchý proces dopĺňania paliva a vysoká energetická hustota. Nákladné vozidlo môže prejsť až 800 kilometrov s použitím iba 80 kg vodíka! To by postačovalo na väčšinu prepravných úloh na dlhé vzdialenosti a s dostatočnou infraštruktúrou na tankovanie vodíka by nebolo potrebné nákladné vozidlá na trase nabíjať.
Niektoré potenciálne príklady použitia
Znamená to všetko, že v budúcnosti dopravy nie je miesto pre elektrické cesty? Nie celkom. ERS by mohli byť vhodné pre špecifické trasy alebo uzavreté systémy v obmedzených oblastiach, kde by bola elektrifikácia ciest a používanie nákladných vozidiel dobrou alternatívou. Mohli by byť tiež vhodným riešením pre autonómne nákladné vozidlá prevádzkujúce prepravu z jedného uzla do druhého.
Bližší pohľad na alternatívne palivá
Vzhľadom na všetky výzvy spojené s ERS sa domnievam, že priemysel by mal pri dekarbonizácii dopravy brať do úvahy lepšie realizovateľné možnosti, ako sú elektromobilita, vodík, bio-LNG a niektoré biopalivá ako HVO. Aby sme pomohli prevádzkovateľom nákladnej dopravy lepšie sa zorientovať v alternatívnych palivách, zostavil som sprievodcu, ktorý sa zaoberá výhodami a nevýhodami jednotlivých druhov paliva. Sprievodca obsahuje aj kontrolný zoznam so všetkými bodmi, na ktoré by mali majitelia prepravy myslieť pred investíciou do nákladného vozidla s alternatívnym pohonom.
