Put do nulte emisije
Trenutnim tempom razvoja i tržišnog plasmana električni pogon zacijelo neće dostići dovoljan udio vozila s nultom emisijom u planiranom razdoblju. Uz teške baterije nedovoljnog kapaciteta još je manje vjerojatna njegova primjena kod svih vrsta vozila što u prvi plan dovodi gorive ćelije pokretane vodikom
14 FOTOGRAFIJA
Europska strategija nalaže potpunu dekarbonizaciju prometa do 2050. dok bi već do 2030. udio cestovnih vozila s nultom emisijom trebao dostići 50-55 posto. Između poznatih tehničkih rješenja to je moguće ostvariti isključivo pomoću električnog pogona koji je u osnovi jednostavniji od konvencionalnih motora s unutarnjim izgaranjem uz daleko efikasnije preformanse. Pored ekološkog učinka u obliku nulte emisije i niske buke dodatna dodatna prednost je 5-6 puta manja cijena pogonske energije u odnosu na benzin ili dizel, a značajno nadmašuje također naftni ili prirodni plin.
PROBLEMATIČNE BATERIJE
Neupitne navedene prednosti samog pogona čiju osnovu čini elektromotor velikim dijelom dovodi u pitanje pohrana pogonske energije. Trenutno se uglavnom koriste skupe, glomazne i teške baterije kratkog životnog vijeka čiji kapacitet pruža skromnu autonomiju, a nakon njihova pražnjenja slijedi dugotrajno punjenje. Stoga se razvoj električnih vozila manje posvećuje samom pogonu te je prije svega usmjeren umanjenju brojnih negativnih karakteristika baterija gdje je prostor za napredak ogroman. U tom su procesu pored tradicionalnih proizvođača vozila i komponenti veliku priliku prepoznale brojne nove tvrtke. Većina ovih protagonista od početka vjeruje u značajan kratkoročni napredak baterija i sustava njihovog punjenja pomoću inovativnih ideja te naprednih tehnologija četvrte industrijske revolucije.
PREDNJAČI LOKALNA PRIMJENA
Na toj osnovi je u posljednjih desetak godina tržištu ponuđen čitav niz električnih vozila čija upotrebljivost nije na osobitoj razini, ali je prisutna namjera kako će postepeno biti spremna prihvatiti naprednija rješenja koja će s vremenom nastati. Njihova cijena je u nekim slučajevima 2-3 puta veća u odnosu na kovencionalna vozila što bi često nadomjestile razne proračunske subvencije. Vrijedi još pribrojati niz marketinških aktivnosti koje aludiraju na ekološku svijest kupaca ili represijska ograničenja oko ulaska pojedinih vrsta vozila u jezgre nekih gradova.
S rastom proizvodnih naklada cijena električnih vozila nije postala osobito povoljnija niti su značajno smanjeni volumen i masa baterija. Relativno je produljen njihov životni vijek koji je još uvijek kraći u odnosi na samo vozilo čime je tek odgođena skupa zamjena dok je prilično osjetnije povećanje kapaciteta za veću autonomiju. Iako kod nekih egzotičnih osobnih automobila impresivnih performansi kakve kupuju rijetki dobrostojeći trendseteri ona dostiže solidne vrijednosti u većini slučajeva još uvijek zadovoljava tek kod lokalne upotrebe vozila.
Stoga većina električnih vozila u sferi tržišta gdje troškovi odigravaju značajnu ulogu danas služi upravo za lokalne prijevoze. Srednji sloj stanovništva često ih koristi u svrhu lokalnog individualnog prijevoza na što je potaknut već spomenutim financijskim subvencijama i ekološkim restrikcijama. Sličnom politikom mrkve i batine nastoji se povećati broj električnih gospodarskih vozila što se također prije svega odnosi na lokalne poslove poput distribucije, javnog prijevoza putnika, odvoza smeća, prijevoza poštanskih pošiljaka, održavanja gradske infrastrukture…
PREDVODNICI – GRADSKI AUTOBUSI
U urbanim prometnim uvjetima s nizom zaustavljanja i pokretanja vozila odlike električnog pogona osobito dolaze do izražaja, ali se kod gospodarskih vozila barem u jednakoj mjeri ističu negativnosti baterija poput uzurpacije prostora i smanjene nosivosti. Ispostavilo se kako su tome najmanje podložni gradski autobusi čiji krov pruža mnogo prostora za ugradnju baterija pri čemu zbog malih komercijalnih brzina povišeno težište nema osobito utjecaj na vozne osobine. Pored toga ovaj dio tržišta uglavnom čine javne tvrtke ili je riječ o javno-privatnom partnerstvu što je idealan poligon za masovno uvođenje električnog pogona pod palicom političkih struktura koje u takvim slučajevima imaju direktnu moć odlučivanja.
Uglavnom je riječ o tvrtkama s velikim voznim parkovima što olakšava organizaciju dugotrajnog punjenja baterija unutar obližnjeg spremišta. Isto je već neko vrijeme moguće i na krajnjim stajalištima putem pantografa što uz unaprijed poznati vozni red i predviđena povremena zaustavljanja omogućuje sasvim novu dimenziju korištenja i konfiguriranja vozila (manje baterija za veću ekonomičnost i nosivost). U praksi se idealnom pokazuje kombinacija oba sustava jer istovremeno noćno punjenje velikog broja vozila u mnogim slučajevima prekomjerno opterećuje električnu mrežu gradske četvrti.
KINESKI SCENARIJ
Intenzivno uvođenje električnih gradskih autobusa započelo je 2014. u Kini što pod krinkom ekološke učinkovitosti u jednakoj mjeri krije političku pozadinu. Ovo je jedna od niza mjera kojom najbrže rastuće svjetsko gospodarstvo nastoji uspostaviti također tehnološku dominaciju dok su tamošnji veliki proizvođači autobusa s nevjerojatnim proizvodnim kapacitetima još uvijek u području konvencionalnih pogona velikim dijelom ostali ovisni o stranoj tehnologiji zbog najnovijih sigurnosnih i ekoloških normi. Pionirska uloga na području električnih autobusa otvara mogućnost značajnog preokreta u kinesku korist te ostvarenja željenih, a nikad dostignutih izvoznih brojki u obliku gotovih proizvoda i tehnologije. Pored svega široka globalna primjena električnih vozila donijela bi Kini energetsku dominaciju u svjetskim razmjerima jer raspolaže s preko 90 posto zaliha ključnih sirovina potrebnih za proizvodnju baterija. Zbog strateškog značaja komunističkim vlastima očigledno ne smeta činjenica kako kineski razvoj električnih vozila u svim klasama predvodi privatna kompanija BYD.
Već je 2015. u vozne parkove kineskih gradova uključeno 68 tisuća novih električnih autobusa što je iduće godine dostiglo gotovo dvostrukih 132 tisuće. U takvom strelovitom tržišnom rastu presudnim se ipak pokazuju visoke državne subvencije. Nakon što su one znatno smanjene 2017. je registrirano oko 90 tisuća električnih autobusa, a istovremeno je porasla potražnja za jednako subvenciniranm plug-in hibridima koji su dostigli 16 tisuća. Zbog državnih interesa i podrške domaćih proizvođača kineski gradovi su bez obzira na povećane nabavne troškove nastavili elektrifikaciju javnog prijevoza putnika na teret lokalnih proračuna. Danas je oko 98 posto električnih autobusa u čitavom svijetu aktivno upravo u Kini.
TROGODIŠNJI EUROPSKI RAST
U Europi mali broj električnih autobusa pojavio 2012., ali je narednih godina rapidno rastao. Do 2016. mahom su to vozila uz kineskih tvornica koje su u tom razdoblju na neki način praktično ostvarile toliko željenu tehnološku prednost dok je izostanak ponude europskih proizvođača počeo izazivati sumnje u njihove razvojne sposobnosti. U konačnici se ipak sve svodi na psihološki dojam uspjeha jer je tadašnja količina električnih autobusa u europskim gradovima još uvijek zanemariva. Prema kineskim standardima skromne brojke nisu donijele značajan financijski učinak njihovim proizvođačima dok su se iz perspektive onih iz Europe (koji uglavnom mogu računati samo na obližnja tržišta) još uvijek nalazile ispod granice komercijalne isplativosti.
S prvim naznakama značajnijeg rasta tržišta u ponudi su se 2017. našli također europski električni autobusi što je istovremeno pripomoglo potražnji. Primjer nizozemskih državnih subvencija nakon što je električne autobuse ponudio VDL podsjeća na kineski scenarij te je danas ova zemlja vodeća u Europi po brojnosti takvih vozila. U vrijeme pada potražnje za električnim autobusima na kineskom tržištu Europa bilježi prvi značajniji rast koji je 2018. na godišnjoj razini dostigao 48 posto. Iako se ne može zanemariti ogromna razlika u apsolutnim brojkama (u Europi je prodano 548 električnih autobusa) ipak je u ovom razvoju događanja značajan napredak europskih proizvođača dok se još dobar dio njih nije ni uključio u ovu utrku zbog iščekivanja tržišnih brojki koje će osigurati racionalniju proizvodnju.
Kineski BYD je tada još održavao poziciju tržišnog lidera, ali ga je pored VDL-a počeo sustizati Solaris koji je već ranije stekao značajnu količinu tradicionalnih kupaca na području alternativnih pogona. Veliki rast britanskog tržišta osigurao je četvrto mjesto tamošnjoj kompaniji ADL (Alexander Dennis) koja ispod vlastitih karoserija (uglavnom katnih) koristi BYD-ovu pogonsku tehnologiju što značajno podupire kineskog giganta. Ova je četvorka u 2018. zatvorila krug tržišnih velikana u Europi jer su svi ostali proizvođači u zbroju ostvarili tržišni udio od 51 posto među kojima se našao i ranije istaknuti kineski Yutong.
STOPE RASTA SKRIVAJU STVARNO STANJE
Ovo nije nimalo zanemarivo jer je 2019. prodaja električnih autobusa na europskom tržištu utrostručena u odnosu na prethodnu godinu pri čemu isporučenih 1.687 vozila nadmašuje ukupan zbroj ostvaren kroz prethodnih sedam godina. To je dovoljan alarm i za najstrpljvije proizvođače među koje se ubrajaju velikani poput Mercedesa, MAN-a ili Iveca. U posljednje vrijeme svi su mahom predstavili nove modele električnih gradskih autobusa s priličnim brojem inovacija, a njihove prezentacije i nastupi na velikim sajmovima tvore dojam kako takva vozila jednostavno nemaju alternativu u ovoj klasi. Redovito se u prvi plan ističu stope tržišnog rasta, ali ukupna prodaja novih gradskih autobusa unutar EU otkriva sasvim suprotno realno stanje.
Iako je 2019. prema mnogim parametrima bila rekordna za električne autobusi oni su u ovom segmentu ostvarili udio od tek sedam posto. Istovremeno se bilježi rast potražnje za ostalim vrstama alternativnih pogona. od autobusa s CNG-pogonom on dostiže čak 70 posto što znači ostvareni tržišni udio od 6,2 posto. Za 20 posto također su napredovali hibridi čime su osvojili 4,8 posto tržišta. U sjeni rasta potražnje za alternativnim pogonima sasvim je logičan pad potražnje za dizelom, ali on na razini EU iznosi tek 3,1 posto. Uz ukupan rast potražnje za gradskim autobusima (14.392 autobusa) svi alternativci zajedno su s prodanih 5.652 primjerka zajedno ostvarili su tek 15 posto dok na dizel još uvijek otpada lavovskih 85 posto.
POTPUNI PREOKRET – VODIK
Iz svega je razvidno kako se dizel ni nakon poduljeg vremena još uvijek nije suočio s dostojnom alternativom čak ni u forsiranoj klasi gradskih autobusa. Oni pak čine maleni dio ukupnog tržišta jer se kamioni proizvode u preko deset puta većim količinama dok je upotrebljivost trenutnih alternativnih pogona kod ovih vozila daleko manja, a osobito na velikim udaljenostima. U konačnici plinski pogon ili hibridi nikad neće biti u stanju zadovoljiti nultu emisiju kao ni energetsku neovisnost većem dijelu zemaljske kugle, a potonje se zbog kineskih zaliha sirovina u sličnom obliku jednako odnosi na električni pogon podržan baterijama.
Sve navedeno je u novije vrijeme aktualiziralo korištenje vodika kao pogonskog goriva s kojim već oko pola stoljeća uspješno eksperimentiraju mnogi vodeći proizvođači. Riječ je o vozilima koja također koriste električni pogon s nultom emisijom pri čemu se pogonska električna energija ne skladišti u teškim baterijama već se proizvodi unutar samog vozila u gorivim ćelijama pokretanim vodikom. U razdoblju dok je velika pažnja usmjerena prema električnom pogonom 2008. je osnovana organizacija Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking (FCH JU) koja kroz javno-privatno partnerstvo promiče razvoj i afirmaciju vozila s gorivim ćelijama te pokretanje proizvodnje vodika kao pogonskog goriva.
I ova tehnologija početnu afirmaciju uglavnom zasniva na gradskim autobusima jer se u tom segmentu najlakše ostvaruju financijske subvencije. One su u primjeru vodika kroz posljednjih 12 godina u Europi dostigle gotovo 120 milijuna eura, ali se veliki dio usmjerenosti gradskim autobusima (slično klasičnom električnom pogonu) temelji na činjenici kako spremnici vodika zahtijevaju veliki prostor unutar vozila. Sam vodik predstavlja najlakši poznati kemijski element što zahtijeva određeni volumen dok istovremeno visoka energetska gustoća prema jedinici mase predstavlja izuzetan pogonski potencijal.
Jedan kilogram vodika akumulira tri puta više energije od ekvivalenta naftnih derivata dok u omjeru s 1 kWH unutar klasične baterije razlika iznosi čak 330 puta. Zbog toga je gradskom autobusu za uobičajene dnevne potrebe dovoljno 20-30 kg vodika bez izraženih problema u smislu autonomije i nosivosti. Ovo otvara mogućnosti primjene pogona na vodik kod praktično svih vrsta vozila dok problem volumena mogu otkloniti spremnici pod visokim tlakom. Njegov predviđeni raspon s obzirom na namjenu vozila i potrebnu autonomiju je vrlo širok pa u ekstremnim slučajeva dostiže i do 700 bara. Komprimirano skladištenje pogonskog goriva podsjeća na postojeća rješenja poput prirodnog plina zbog čega se u budućnosti predviđa mogućnost prenamjene današnjih CNG/LNG punionica uz određene preinake.
Od početka je osnovni cilj inicijativa poput FCH JU snižavanje cijene tehnologije jer je 2010. njihov prvi gradski autobus stajao 1,8 milijuna eura. Ovogodišnji cilj je postavljanje cijene na 650 tisuća eura dok bi se za dvije godine ista trebala izjednačiti s klasičnim električnim autobusima. Već pokrenuti projekt H2 Bus Europe podržan od strane EU ide i korak dalje uz zadanu cijenu 375 tisuća eura. Daljnji potencijal snižavanja nabavne cijene je veća razvojna i proizvodna integracija s putničkim autobusima i kamionima zbog mogućnosti korištenja slične platforme kod različitih vrsta vozila uz visoki postotak zajedničkih velikoserijskih komponenti. Također se očekuje da dugoročni ekspolatacijski troškovi do 2030. dostignu jednaku razinu kao kod dizela kojem bi se vozila na vodik trebala značajno približiti već za pet godina, a u tom cilju se već ispituju inovativni načini održavanja.
USKORO U SVIM KLASAMA
Trenutno 12 europskih proizvođača intenzivno razvija pogon s gorivim ćelijama pri čemu su zbog što skorije serijske proizvodnje razvojne i financijske potencijale udružili giganti poput Daimlera i Volva te Iveca i Nicole. Pet proizvođača već danas na tržištu nude gradske autobuse s relativnim ili potpunim udjelom pogona na gorive ćelije uz još uvijek nedovoljno konkurentnu cijenu koju nadomještaju subvencije za određene količine. Nakon prvih stotinjak razvojnih autobusa uključenih u redovni promet tokom posljednjeg desetljeća (28 je registrirano 2019.) njihov broj bi do kraja 2021. trebao dostići oko 300 kroz projekte JIVE 1 (92 vozila) i JIVE 2 (152 vozila) u 22 europska grada.
Trenutni izazov inicijative FCH JU je razvoj turističkog autobusa s gorivim ćelijama, a sličan projekt također pokreću Flixbus i Daimler. Integracija pogonske tehnologije je kod ovih vozila znatno drugačija u odnosu na gradske autobuse zbog potreba prtljažnog prostora. Prvi prototip bi se trebao naći na cestama za 2-3 godine, a pokretanje serijske proizvodnje se očekuje u razdoblju 2025.-30. Potpuna realizacija je izrazito kompleksna u ovom izuzetno malenom tržišnom segmentu sačinjenom od prijevoznika iz realnog sektora koji za razliku od gradskog prijevoza ostvaruju skromne subvencije dok ih je u posljednje vrijeme snažno potresla aktualna kriza povezana s COVID-19.
Stoga će se zacijelo ranije pokrenuti proizvodnja lakih, srednjih i teških kamiona na vodik jer je ova alternativa manje osjetljiva na klasne razlike od klasičnog električnog pogona s baterijama. Pritom su rijetke najave tradicionalnih europskih proizvođača iako mnogi imaju višedesetljetno iskustvo s takvom vrstom pogona. Najbliža poveznica je kamion teške klase Nicola Tre na osnovi Iveca S-Way koji bi se ubrzo trebao pojaviti s klasičnim električnim pogonom, ali je oko 2023. iz tvornice u Ulmu također najavljena ponuda s gorivim ćelijama. Azijati su očigledno spremni već danas te je sasvim izgledno kako će korejski Hyundai već ove godine isporučiti u Europu 50-ak teških kamiona na vodik što bi se već iduće godine moglo višestruko povećati.
Medijski misterij je nedavno utemeljeni Hyzon Motors kao derivat američke korporacije Horizon Fuell Cell koja je već desteljećima posvećen vodiku na raznim područjima. U području transporta već je stekla prilična iskustva u Kini ili kod pogonske prenamjene postojećih vozila što bi Hyzon Motors na globalnoj razini trebao kratkoročno pretvoriti u masovnu proizvodnju lakih, srednjih i teških gospodarskih vozila. Tako je već pokrenuta inicijativa proizvodnje autobusa i teških kamiona za vuču cestovnih vlakova u Australiji, spominje se još uvijek tajna narudžba za tisuću autobusa koji će biti isporučeni u roku godine dana, a u Europi je ostvarena suradnja s nizozemskom kompanijom Holthausen koja se već tržišno etablirala preradama Mercedesovog Econica te DAF-ovih kamiona LF i CF u pogon s gorivim ćelijama. Očigledno je i kod Hyzon Motors naglasak na pogonskoj tehnologiji uklopljenoj u postojeće velikoserijske modele pa je sasvim izvjesno kako će se i ova suradnja bazirati na DAF-u pri čemu se najavljuju pompozne brojke od više tisuću primjeraka već ove ili iduće godine.
IZAZOVI OKO PROIZVODNJE I DISTRIBUCIJE
Trenutno je potpuna dekarbonizacija prometa očigledno neizvediva bez vodika. Njegov potencijal nije ograničen samo na cestovna vozila pa već postoje projekti za primjenu u zrakoplovima i vlakovima (na prugama bez električne infrastrukture), ali također u kućanstvima i mnogim granama industrije. Europska komisija je nedavno usvojila strategiju o korištenju vodika koja ulaganjima 200-400 milijardi eura do 2050. planira praktično potpunu dekarbonizaciju društva. Istaknuti problem predstavlja proizvodnja dovoljnih količina samog vodika uslijed povećane potražnje, ali i njezina ekološka neutralnost kako bi se u potpunosti zaokružila cijela priča. Trenutno se u Europi godišnje proizvodi oko 10 milijuna tona vodika od čega se samo četiri posto odvija na ekološki način. Procjenjuje se da će europske potrebe 2030. zahtijevati oko 70 milijuna tona vodika kada za njegovu proizvodnju treba osigurati dovoljno električne energije dobivene ekološkim načinom pomoću vjetroelektrana ili solarnih panela.
U tom dijelu javljaju se prijepori oko gubitaka energije u čitavom procesu. Prema tome neki izračuni ističu kako se količina električne energije utrošena u proizvodnju vodika potrebnog za pokretanje jednog gradskog autobusa može iskoristiti za dva klasična električna autobusa s baterijama. Protuargumenti u korist vodika proširuju cijelu priču gdje prije svega ističu troškove nužne zamjene baterija i njihova recikliranja te ovisnost o sirovinama iz drugih dijelova svijeta koje također podrazumijevaju prilične prijevozne troškove. Suprotno tome proizvodnja i distribucija vodika omogućuje otvaranje novih radnih mjesta u samoj Europi što u sličnom cilju otvara još neke mogućnosti. Tako su sve dosadašnje subvencije u svrhu razvoja vozila na vodik dodijeljena isključivo europskim proizvođačima ne bi li se time zaustavio proces odljeva proizvodnje autobusa u druge dijelove svijeta. Najveći izazov će zacijelo predstavljati distribucija vodika i dugotrajno punjenje vozila s gorivim ćelijama u trenutku kad njihova količina na cestama dostigne planirane brojke što će zahtijevati izuzetno mnogo punionica i dodatne električne energije.
