Walka o poprawę jakość powietrza na świecie trwa już od jakiegoś czasu. W Unii Europejskiej została wprowadzona polityka klimatyczna, która ma na celu ograniczenie zmian klimatu.
Jak podaje Europejska Agencja Środowiskowa branża transportowa, w tym transport miejski, jak też usługi komunalne, odpowiadały w 2015 roku za ponad 25 proc. emisji gazów cieplarnianych w całej Unii Europejskiej. Natomiast sam transport miejski jest odpowiedzialny za 25 proc. dwutlenku węgla w transporcie ogółem.
Unijne regulacje w tym zakresie zostały określone choćby w Białej Księdze Transportu z 2011 roku. Zostały tam zapisane m.in. ustalenia w zakresie polityki transportowej, które zakładają obniżenie emisji gazów cieplarnianych do 2030 roku o 20 proc. względem 2008 roku oraz o 60 proc. względem roku 1990.
Zapisano w niej również, że osiągnięciu wyznaczonego celu powinno sprzyjać ograniczenie do 2030 roku o 50 proc. udziału pojazdów z silnikami konwencjonalnymi w transporcie miejskim oraz do 2050 roku ich całkowita eliminacja.
Przeczytaj także: Ładowanie aut elektrycznych przestaje być darmowe. Czy koszty jazdy "elektrykami" wciąż będą atrakcyjne?
Strategia rozwoju transportu na terenie Polski
W Polsce również podejmowane są działania wpływające na redukcję emisji gazów cieplarnianych. W 2013 roku rząd przyjął „Strategię Rozwoju Transportu do 2020 r. (z perspektywą do 2030 r.)”.
Zawiera ona szereg szczegółowo sformułowanych celów stawianych przed polityką transportową, w tym sektora transportu miejskiego. Wynika z tego planu, że istotnym jest stworzenie zintegrowanego systemu transportowego, co ma zostać osiągnięte przez:
- stworzenie nowoczesnej i spójnej sieci infrastruktury transportowej,
- poprawa sposobu organizacji i zarządzania systemem transportowym,
- poprawa bezpieczeństwa użytkowników ruchu oraz przewożonych towarów,
- ograniczanie negatywnego wpływu transportu na środowisko,
- zbudowanie racjonalnego modelu finansowania inwestycji infrastrukturalnych.
W przypadku transportu miejskiego, jednym z kryteriów jest zapewnienie równowagi pomiędzy zdolnością transportu do rozwoju ekonomicznemu, a dbaniem o środowisko naturalne i poprawą jakości życia w przyszłości.
Przeczytaj także: Które leki wpływają negatywnie na prowadzenie pojazdów? Okazuje się, że wiele, także te bez recepty
Zgodnie ze Strategią Rozwoju Transportu ma zostać to osiągnięte przez:
- wspieranie rozwiązań organizacji transportu najmniej zanieczyszczających środowisko,
- odpowiednim zarządzaniu popytem na ruch transportowy,
- wdrażanie innowacyjnych systemów zarządzania ruchem transportowym w poszczególnych gałęziach, przyczyniających się do zmniejszenia presji środowiskowych generowanych przez transport,
- modernizacje i rozbudowę infrastruktury transportowej odpowiadającej unijnym oraz krajowym standardom i wymogom ekologicznym (m.in. poprzez uwzględnianie przepisów odnośnie ochrony obszarów cennych przyrodniczo oraz ochrony gatunkowej, w tym sieci Natura 2000, ochrony środowiska morskiego oraz nadmorskiego),
- unowocześnianie taboru wszystkich gałęzi transportu (pojazdów oraz innych niezbędnych urządzeń i wyposażenia) w celu doprowadzenia go do stanu odpowiadającego unijnym oraz krajowym standardom i wymogom ochrony środowiska.
– (...) Ewolucja „zielonych” technologii w transporcie jest szczególnie widoczna w przypadku komunikacji miejskiej. Przykładem są autobusy, gdzie źródłem energii, obok paliw tradycyjnych, stają się paliwa gazowe (CNG, LNG, biometan) – silniki zasilane gazem ziemnym w postaci CNG lub LNG emitują znacznie mniej związków toksycznych niż ich odpowiedniki zasilane olejem napędowym lub benzyną. Coraz częściej flotę pojazdów z napędem konwencjonalnym uzupełniają autobusy w pełni elektryczne. Ich zaletą jest bezemisyjność w miejscu ich użytkowania. Mimo że większość energii elektrycznej do ich ładowania produkowana jest w Polsce w elektrowniach węglowych, to pojazdy elektryczne są bardziej przyjazne dla środowiska, niż pojazdy spalinowe spełniające najbardziej rygorystyczne normy emisji zanieczyszczeń. Są także ciche, co eliminuje kolejny problem w miastach – hałas, generowany w ok. 90% właśnie przez transport drogowy. – komentuje Prof. nzw. dr hab. inż. Marcin Ślęzak, Dyrektor Instytutu Transportu Samochodowego
Przeczytaj także: Czy wodór ma szansę zostać paliwem przyszłości? Polska ma go pod dostatkiem
Według profesora Ślęzaka przyszłościowa jest również technologia oparta na ogniwach paliwowych zasilanych wodorem. Według niego, to rozwiązanie wydaje się być najbardziej obiecującym źródłem energii, także dla autobusów. Pojazdy zasilane wodorem również mają zerową emisję substancji szkodliwych i charakteryzują się niewielką emisją hałasu. Plusem jest także zasięg takich pojazdów zbliżony do aut z napędem konwencjonalnym oraz fakt, że wodór można produkować lokalnie, co uniezależnia od importu paliw ropopochodnych.
"Z pomocą ekologicznym technologiom przychodzą środki unijne i rządowe. Tylko w latach 2014-2020 przeznaczonych zostanie w Polsce ponad 27 mld euro m.in. na projekty związane z ochroną środowiska, rozwojem przyjaznej infrastruktury drogowej, inteligentnymi systemami transportowymi oraz wysokiej jakości transportem publicznym. – dodał Prof. nzw. dr hab. inż. Marcin Ślęzak.
Ustawa o elektromobilności i paliwach alternatywnych
Kolejną kwestią jest wejście w życie ustawy o elektromobliności i paliwach alternatywnych, przez którą samorządy mają dość duży problem. Okazuje się bowiem, że według przyjętych i planowanych rozwiązań legislacyjnych, pojazdy hybrydowe nie są definiowane jako niskoemisyjne.
W związku z tym nie zostaną one zaliczone w przypadku wymaganego udziału pojazdów niskoemisyjnych. Wynika z tego, że m.in. samorządy które zostały objęte ustawą, dopiero rozpoczynają swoją drogę z uświadamianiem i określaniem możliwości transportu niskoemisyjnego.
Szeroko zakrojone działania prowadzi między innymi Warszawa. Transport miejski w stolicy Polski z roku na rok staje się coraz bardziej nowoczesny.
Przeczytaj także: Rząd chce walczyć z wycinaniem filtrów cząstek stałych, ale Stacje Kontroli Pojazdów mają problem
Według Bartosza Milczarczyka, rzecznika prasowego Urzędu m.st. Warszawy, tabor spółki MZA został gruntownie zmodernizowany – w ostatnich dwunastu latach firma zakupiła 1077 nowoczesnych, niskopodłogowych autobusów za ponad miliard złotych. Miejskie Zakłady Autobusowe dysponują w tej chwili 60 autobusami nisko lub bezemisyjnymi (20 pojazdów elektrycznych, 35 gazowych LNG i 5 hybryd), a na koniec roku 2020 ich liczba wzrośnie do ponad 300. Obecnie trwa przetarg na dostawę 80 autobusów gazowych wraz z paliwem CNG, a w tym roku zostanie także ogłoszony przetarg na dostawę 130 autobusów elektrycznych.
Ponadto warszawska spółka autobusowa ma także kilkaset pojazdów wyposażonych w baterie słoneczne i elektrownię słoneczną na zajezdni „Woronicza” (kolejna powstanie na projektowanym oddziale „Redutowa”, gdzie będzie także 140 stanowisk do ładowania typu plug-in). Szacujemy, że W 2020 roku po ulicach Warszawy poruszać się będzie ponad 300 autobusów niskoemisyjnych." - powiedział Bartosz Milczarczyk
Na rynku dostępnych jest na chwilę obecną, parę sposobów alternatywnego zasilania autobusów komunikacji miejskiej. Wśród nich najpowszechniejszymi są: zasilanie prądem, sprężonym gazem ziemnym, czy skroplonym gazem ziemnym. Coraz poważniej rozważa się również wprowadzenie rozwiązań umożliwiających zasilanie autobusów biometanem oraz wodorem.
Przeczytaj także: Dlaczego samochody spalają więcej niż w katalogu? Tak producenci mierzą zużycie paliwa
Autobusy elektryczne
Obecnie największym zainteresowaniem cieszą się autobusy elektryczne. Ta technologia promowana jest przede wszystkim wśród pojazdów osobowych. Jednak w Europie w przypadku autobusów zasilanych prądem realizowane są programy wspierające testy, jak np.: ZeEUS – Zero Emission Urban Bus System, w którym bierze udział m.in. Warszawa.
Największą zaletą płynącą z wykorzystywania elektrycznych autobusów jest praktycznie zerowa emisja substancji szkodliwych, jak też zdecydowanie obniżona emisja hałasu. Jest to jednak technologia, która wymaga dużych nakładów finansowych. Przede wszystkim sam zakup autobusów elektrycznych jest kilkukrotnie wyższy w porównaniu do autobusów zasilanych konwencjonalnie. Drugą kwestią jest konieczność zbudowania infrastruktury, niezbędnej do ich zasilania.
Przeczytaj także: Nastolatek zbudował elektryczną Toyotę
Według raportu „Paliwa alternatywne w komunikacji miejskiej 2018”, przygotowanego przez Polski Kongres Paliw Alternatywnych wynika, że obecnie w dużych polskich miastach jest lub już niedługo będzie eksploatowanych około 190 autobusów elektrycznych. Stanowi to około 1,5% wszystkich autobusów komunikacji miejskiej zarejestrowanych w naszym kraju.
Trzeba jednak zaznaczyć, że tylko w niektórych polskich miastach, autobusy zasilane prądem stanowią znaczną część taboru. Takim przykładem jest choćby Zielona Góra, w której po zrealizowaniu kontraktu, będzie aż 50% elektrycznego taboru miejskiego. Wynikiem 30% może natomiast pochwalić się Jaworzno. Dużą flotą posiada również Kraków oraz Warszawa (odpowiednio 26 i 21 autobusów EV).
Źródło: raport 'Paliwa alternatywne w komunikacji miejskiej 2018' fot. Maciej Gis
Autobusy zasilane CNG
Jednym z najbardziej rozpowszechnionych paliw alternatywnych wśród transportu miejskiego jest sprężony gaz ziemny. W zależności od rynku jest on stosowany od co najmniej 30 lat. Największą zaletą tego alternatywnego paliwa jest możliwość przystosowania do zasilania tym gazem już istniejącej floty autobusów. Podobnie jak w przypadku samochodów osobowych, również w transporcie ciężkim, wystarczy przystosować jednostkę spalinową do zasilania gazem (tzw. retrofiting).
Zaletą stosowania CNG jest niska emisje cząstek stałych (PM), ograniczenie emisji tlenków azotu oraz praktycznie zerowa emisja związków siarki. Jest to ważne w przypadku miast z problemem tzw. smogu. Kolejną korzyścią wykorzystywania tego paliwa do zasiania autobusów jest obniżenie poziomu hałasu.
W Polsce eksploatowanych jest około 420 autobusów zasilanych sprężonym gazem ziemnym. Stanowi to około 3,5% wszystkich zarejestrowanych autobusów komunikacji miejskiej.
Przeczytaj także: Nowy Nissan Leaf - test. Więcej, szybciej, dalej
W tą grupę wpisują się też autobusy starszej generacji, które powoli są wycofywane z rynku. Jednak jeżeli weźmiemy pod uwagę jedynie pojazdy komunikacyjne wyprodukowane po 2010 roku to okaże się, że tylko w niektórych polskich miastach mają one znaczący udział.
Liderem pod tym względem są Tychy, gdzie stanowią one 55% taboru. Natomiast w Radomiu, Mysłowicach, Słupsku i Zamościu jest to 30%. Jedne z największych zamówień na autobusy z silnikami zasilanymi sprężonym gazem ziemnym (21 sztuk) złożyło MPK Tarnów. Pojazdy marki Scania zostaną dostarczone w połowie b.r.
– Napęd CNG to bez wątpienia najlepszy wariant alternatywnego zasalania autobusów miejskich, jaki obecnie jest dostępny. Zapewnia duży zasięg dzienny, gwarantuje oszczędności kosztów paliwa oraz jest ekologiczny, gdyż spalanie metanu oznacza śladową emisję tlenków azotu (NOX) oraz prawie zerową cząstek stałych czy tlenków siarki (SOX). Pojazdy CNG są też wyraźnie cichsze niż autobusy z silnikami Diesla. – mówi Jerzy Wiatr - Ekonomista, manager - od 11 lat zarządzający tarnowskim MPK.
Według Jerzego Wiatra, dla kompleksowej oceny różnych wariantów zasilania pojazdów konieczne jest spojrzenie na koszty cyklu życia pojazdu w ciągu całego „życia operacyjnego” autobusu (LCC).
Źródło: Raport 'Paliwa alternatywne w komunikacji miejskiej 2018' Maciej Gis
Autobusy zasilane LNG
LNG – Liquid Natural Gas (skroplony gaz ziemny) ma coraz szersze zastosowanie. Skraplanie tego gazu występuje przy -162 stopniach Celsjusza. Do jego składowania i transportowania niezbędne są kriogeniczne zbiorniki, które zapewnią utrzymanie niskiej temperatury.
To paliwo zaczyna być wykorzystywane na szerszą skalę, przede wszystkim w transporcie ciężkim. Stosuje się je również do napędu silników autobusów miejskich. Charakteryzuje się podobnymi właściwościami co CNG. Dzięki temu zachowana jest stosunkowo niska emisyjność oraz obniżenie poziomu hałasu.
Tak naprawdę tylko firma Solbus dostarczała do tej pory, na polski rynek, autobusy zasilane LNG. W kraju udało się sprzedać około 50 tego typu autobusów. Jednak w większości przypadków były to zakupy związane z programami pilotażowymi. Najwięcej jest ich w Warszawie – 35 pojazdów. Drugim polskim miastem, w którego flocie są autobusy zasilane LNG jest Olsztyn (12 sztuk).
Przeczytaj także: Na drogach pojawią się autonomiczne konwoje ciężarówek
Autobusy zasilane biometanem
Jedną z opcji zasilania autobusów komunikacji miejskiej, jest zasilanie ich silników oczyszczonym biogazem – nazywanym biometanem. Biogaz może być pozyskiwany na parę sposobów w tym, że składowisk odpadów komunalnych lub oczyszczalni odpadów miejskich.
Aby mógł być on wykorzystywany jako paliwo w transporcie, konieczne jest jego oczyszczenie. Wtedy jego właściwości są zbliżone do właściwości sprężonego gazu ziemnego. Dzięki temu można to paliwo wykorzystywać w autobusach przystosowanych do zasilania CNG, co ogranicza koszty związane z przeróbką instalacji w silniku.
Autobusy zasilane wodorem
Technologia wodorowa jest cały czas rozwijana. Choć rynek autobusów wodorowych powiększa się, to już od kilku lat tego typu rozwiązania w swojej ofercie mają m.in. Solaris czy Van Hool. Zaawansowane prace nad wdrożeniem technologii wodorowej, prowadzi też Ursus.
Na Starym Kontynencie na chwilę obecną wodór jako paliwo do zasilania autobusów komunikacji miejskiej, promowany jest przede wszystkim w ramach programów pilotażowych – program CHIC (Clean Hydrogen in European Cities) prowadzony w 7 miastach Europy.
Przeczytaj także: Jakie będą ulgi na auta elektryczne? Zapowiadane zmiany mogą ożywić ten segment
W Polsce wsparcie na zakup autobusów wodorowych na być dostępny ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Jak na tą chwilę chęć zakupu takiego autobusu wyraziła m.in. spółka Gdyńskie Autobusy i Tramwaje.
Opłacalność autobusów zasilanych alternatywnie
Wdrażanie do taborów miast, autobusów o zasilaniu bądź napędzie alternatywnym, jest przede wszystkim związane z wprowadzanymi aktami prawnymi i zmianami legislacyjnymi.
W wielu krajach Europy obowiązują ulgi podatkowe bądź programy wsparcia do zakupu takich właśnie autobusów. W Polsce tego typu działania są dopiero rozpoczynane.
Dobrym przykładem jest obowiązująca od 2013 roku akcyza m.in. na CNG (0,34 zł/m3). Rząd zapowiedział nowelizację ustawy o podatku akcyzowym. Teoretycznie 1 czerwca 2018 roku stawka akcyzy na CNG i LNG zostanie zniesiona. Dzięki temu zwiększy się konkurencyjność tych paliw. Powstaje jednak pytanie, czy to się opłaca i jakie płyną korzyści z modernizacji taboru autobusowego?
Główną zaletą wymiany floty autobusów na te zasilane alternatywnie, to pozytywny wpływ na środowisko naturalne. W tym przypadku prym wiodą przede wszystkim autobusy elektryczne. Ich napęd uważany jest za jeden z najczystszych napędów dostępnych w motoryzacji. Dzięki wykorzystaniu silnika elektrycznego praktycznie nie występuje emisja substancji zanieczyszczających.
Ekologiczność autobusów elektrycznych nie jest jednak aż taka oczywista. Oczywiście sam pojazd nie generuje szkodliwej emisji, ale wszystko zależy od źródła energii wykorzystywanej do ładowania akumulatorów. Dlatego przez cały czas korzyści ze stosowania tego typu pojazdów w taborze miejskim nie są jednoznaczne, ze względu na zróżnicowanie energetyczne w Polsce.
Przeczytaj także: Jeździliśmy prototypem Mazdy z nowym silnikiem benzynowym Skyactiv-X z samoczynnym zapłonem
W przypadku autobusów zasilanych CNG i LNG korzyścią jest zmniejszenie emisji szeregu szkodliwych składników jak na przykład tlenków węgla, tlenków azotu czy związków siarki. Poza tym wykorzystanie tych paliw, pozytywnie oddziałuje na emisję hałasu. W poniższej tabeli przedstawiono porównanie cech użytkowych autobusów zasilanych CNG i napędzanych przez silniki elektryczne w stosunku do autobusów wyposażonych w silniki wysokoprężne.
Źródło: Raport 'Paliwa alternatywne w komunikacji miejskiej 2018' Maciej Gis
Rozważając stosowanie paliw lub napędów alternatywnych trzeba również wziąć pod uwagę koszty z tym związane. W raporcie „Paliwa alternatywne w komunikacji miejskiej 2018” dokonano porównania kosztów inwestycyjnych autobusów zasilanych CNG i wyposażonych w silniki elektryczne, względem autobusów z silnikami wysokoprężnymi.
Wynika z niego, że stosowanie autobusów elektrycznych jest znacznie droższe, jeżeli uwzględnimy takie składowe jak: zakup pojazdu, wymiana baterii, paliwo/ładowanie czy serwisowanie. Z tego porównania wynika, że najbardziej opłacalnym przy uwzględnieniu 15 lat obsługi, jest wykorzystanie sprężonego gazu ziemnego do zasilania autobusów. Po przeliczeniu jednostkowym korzyści wynoszą około 9 tys. zł na przestrzeni lat.
"Ze względu na niską cenę zakupu, prostotę konstrukcji i oszczędności na paliwie autobus napędzany CNG jest zdecydowanie najtańszy, gdy analizujemy wszystkie koszty, jakie przedsiębiorstwo musi ponieść przez 1 mln wozokilometrów „życia autobusu”. Dla diesla ta wartość wynosi 2.49 mln zł, dla hybrydy 3.20 mln zł, a dla autobusu elektrycznego 3.86 mln zł. Natomiast autobus CNG kosztuje MPK w ciągu swojego „życia” 2.40 mln zł. Za napędem CNG w stosunku do autobusu elektrycznego przemawia także ekologia; w polskich warunkach, gdzie prąd pozyskujemy w 86% z węgla przejechanie 100 km autobusem diesla (CNG podobnie) oznacza emisję do atmosfery 95 kg CO2. Autobus elektryczny emituje na tym dystansie 139,5 kg CO2, a dodatkowo elektrownie węglowe emitują wiele innych szkodliwych związków do atmosfery – dodaje Jerzy Wiatr, zarządzający tarnowskim MPK, wcześniej m.in. Dyrektor Handlowy Huty Szkła Gospodarczego Tarnów S.A.
Jak czeka nasz przyszłość?
Udział autobusów nisko lub zeroemisyjnych z roku na rok będzie się zwiększał, bo to na samorządach przyjęte akta prawne. Obecnie, ustawa o eletromobliności ogranicza obowiązek rozwoju elektro i gazomoblioności w przypadku około 80 gmin i powiatów, gdzie populacja przekracza 50 tys. mieszkańców.
Z zapisów ustawy wynika również, że do 2021 roku udział autobusów zeroemisyjnych we flotach ma wynieść minimum 5%, a do 2028 roku ma to już być minimum 30%.
Biorąc pod uwagę polski rynek, można przewidywać, że znaczący udział do zakładanego 2028 roku, będą miały autobusy zasilane CNG. Są one tańsze w zakupie w stosunku do autobusów elektrycznych.
Przeczytaj także: W jakim stopniu transport samochodowy odpowiada za smog?
Według analiz przeprowadzonych przez Polskie Stowarzyszenie Paliw Alternatywnych wynika, że największy rozwój pojazdów komunikacji miejskiej zasilanych sprężonym gazem ziemnym będzie występował w przypadku mniejszych gmin oraz miejsc, gdzie są dłuższe trasy przejazdowe.
Biorąc pod uwagę różne formy dofinansowania szacuje się popyt na autobusy CNG na poziomie ok. 800-1000 sztuk do 2023 roku.
W przypadku autobusów elektrycznych założenia są dość ambitne. Według nich do 2023 roku w Polsce będzie eksploatowanych 1,5 tys. sztuk tego typu pojazdów komunikacji miejskiej. Ma to odpowiadać 13% całego krajowego taboru.
Jednak to tak będzie czas pokaże. Biorąc pod uwagę coraz gorszą sytuację z jakością powietrza w miastach, konieczne są określone działania. Ustawa o elektromobilności, choć może jest niedoskonała, to zakłada jakiś plan, który w efekcie końcowym ma pozytywnie wpłynąć na emisję substancji szkodliwych, a tym samym poprawę jakości powietrza.
Wszystko więc wskazuje na to, że do roku 2030, tabor autobusów miejskich będzie dość zróżnicowany. Ciężko jednoznacznie stwierdzić, który ze sposobów zasilania autobusów komunikacji miejskiej będzie wiódł prym. Jednak dywersyfikacja floty z pewnością przyczyni się od obniżenia ogólnej emisji z sektora transportu miejskiego, co jest bardzo istotne.
