Elektromobilita v praxi: Proč elektricky

Řekne-li se dnes elektromobilita, řada lidí si představí osobní elektromobil se všemi jeho výhodami i úskalími. Jenže ouha. S elektromobilitou, tedy elektrickou dopravou, se setkáváme v mnoha podobách: na silnici, na kolejích i na vodě, s cestujícími i s nákladem, s řidičem i bez řidiče. Této rozmanitosti využití odpovídá také rozmanitost vlastností, předností a úskalí elektrické dopravy.

V sérii článků se společným názvem „Elektromobilita v praxi“ se podíváme na některé zajímavosti a konkrétní praktické příklady použití a vývoje v oboru elektrické dopravy. Tento a všechny následující články této série čerpají z populárně naučné publikace Elektromobilita v praxi, kterou jsem napsal spolu se svojí kolegyní a manželkou Pavlou Slavíkovou. Publikace je volně ke stažení zde: https://www.smartcityvpraxi.cz/rozhovory_komentare_253.php

Smyslem těchto blogových článků není kohokoli o čemkoli přesvědčovat. Chtěl bych tu, pokud možno jednoduše a srozumitelně, ukázat souvislosti, které čtenáři pomohou se v elektrické dopravě lépe vyznat. Nic více a nic méně.

Za první českou elektromobilitu v praxi lze považovat Křižíkovu elektrickou tramvaj v Praze, jejíž provoz byl oficiálně zahájen v roce 1891. Oproti tramvaji-koňce zvládal elektrický pohon větší stoupání a uvezl více cestujících, také odpadala péče o koňskou tažnou sílu. Vždyť kupříkladu na poslední lince koňky, vypravované ze Smíchova a vedoucí přes Karlův most na Křižovnické náměstí, se prý u jednoho vozu vystřídalo šest koní a dalších šest sloužilo jako přípřež ve stoupání.

Přesto trvalo celých čtrnáct let, než koňské tramvaji v Praze v roce 1905 definitivně odzvonilo. Mezi tím vznikaly nové, již elektrické dráhy a zároveň byla koňka postupně přebudovávána na elektrický provoz. Svoji roli přitom (jak jinak) sehrál také konkurenční boj mezi starým a novým systémem městské dopravy.

Dva roky předtím, v roce 1903, vyjel také v Čechách první elektrický vlak na celostátní trati, opět pod taktovkou neúnavného Františka Křižíka. Šlo o známou trať z Tábora do Bechyně, původně projektovanou jako parostrojní.

I zde stály na straně elektrického pohonu důvody provozní a ekonomické: Díky elektrickému pohonu se mohl o více než polovinu zvětšit sklon trati a zmenšit poloměry oblouků. Není těžké si představit, že trať kopírující terén je méně nákladná. Díky menší hmotnosti elektrického vlaku oproti parnímu mohly být zároveň použity lehčí kolejnice a lehčí mostní konstrukce. Také staniční koleje mohly být kratší. Výsledkem bylo uspořených 20 tun oceli a celková významná úspora investičních výdajů.

Za první případ, kdy u nás do prosazování elektromobility do praxe zasáhla ochrana životního prostředí, lze považovat elektrizaci pražského železničního uzlu, která začala v roce 1926. Důvodem zde byl tlak města Prahy na ozdravění provozu železnice, která v centru hlavního města stále více zamořovala své okolí kouřem z parních lokomotiv. Dalším důvodem byla snaha státních drah o ekonomičtější provoz, a tím o větší konkurenceschopnost.

Tato elektrizace ale byla polovičatá – omezila se na elektrický provoz vlaků osobní přepravy mezi hlavním nádražím a Vršovicemi a Smíchovem, kde se přepřahalo na páru. Provoz na ostatních tratích (včetně hlavního tahu na Brno a Olomouc), stejně jako provoz nákladních vlaků a související náročný posun, dál zajišťovaly parní lokomotivy.

Této polovičatosti pak odpovídal i výsledek: Město mnoho nezískalo, zato provoz se zkomplikoval, zpomalil a byl nehospodárný. Řešení přinesla až o téměř čtyřicet let později postupná elektrifikace všech frekventovaných tratí na našem území, která trvá dosud.

Myšlenka využití hladiny údolní přehrady na řece Svratce u Kníniček k provozu rekreační lodní dopravy měla své počátky již v třicátých letech, dříve než byla přehrada dokončena.

Provoz lodní dopravy byl zahájen 5. května 1946 na trase Bystrc – Kozí horka – Sokolské koupaliště – Osada – Rokle – Obora – Zouvalka – hrad Veveří a zpět. V letech 1948–1949 byla plavební dráha postupně prodloužena na Mečkov a do Veverské Bítýšky.

Hlavní důvod pro využití elektrického pohonu lodí byl velmi prozaický: poválečný nedostatek pohonných hmot pro spalovací motory, to spolu s využíváním přehrady jako nádrže pro pitnou vodu. Toto východisko z nouze se postupem času stalo předností a místní zvláštností.

A mimochodem, tyhle elektrolodě mají jednu zajímavou vychytávku: Olověné baterie, jejichž velká váha je všude jinde na obtíž, jsou umístěné u dna lodě a slouží zároveň jako balast dávající lodi potřebnou stabilitu. Inu, chytrost nejsou jen digitální technologie.

Z těchto krátkých, a zdaleka ne vyčerpávajících výletů do minulosti české elektromobility v praxi si lze odnést dvě důležitá poučení:

Za prvé: Elektrická doprava nebyla cílem sama pro sebe. Vždy byla reakcí na konkrétní problém, při níž využívala svých provozně ekonomických předností.

Za druhé: Elektrickou dopravu je nutno zavádět v kontextu celého dopravního systému. Jakékoli polovičaté řešení povede k nenaplněnému očekávání a ve výsledku spíše ke zhoršení situace.

Elektrický a tradiční pohon pracují na odlišném principu. Tomu odpovídá i rozdílné chování v provozu. Elektrická vozidla (od tramvaje po elektromobil) se vyznačují pružnou akcelerací při nízkých rychlostech.

Mezi další provozní pozitiva patří chod bez hluku a vibrací, způsobených pístovým motorem. To ocení jak prostředí, kudy vozidla jezdí, tak sama obsluha takových vozidel. Mějme na paměti, že například ve městech je hluk z dopravy ekologickým problémem číslo dva, hned za emisemi.

Nyní jak je to s oním pověstným „výfukem v Tušimicích“: V ČR se dnes bezuhlíkové nebo uhlíkově neutrální zdroje podílejí na výrobě elektřiny z cca 50 %. Více než čtyři pětiny z toho představují lokálně bezemisní zdroje, tedy jaderné, solární, vodní a větrné. Podrobnosti se liší podle použité metody výpočtu a výchozích dat. Tomu odpovídají i emise při výrobě elektřiny pro pohon elektrických vozidel.

S takto vyrobenou energií dokáže elektrický pohon oproti spalovacímu lépe hospodařit. Účinnost elektromotoru se pohybuje nad 90 %, a je tedy oproti spalovacím motorům (velmi zjednodušeně řečeno) zhruba dvoj- až trojnásobná.

A jakže je to s hrozbou totálního výpadku elektřiny kvůli nabíjení elektromobilů? I s takovými otázkami se někdy setkávám a odpovídám jednoduchým srovnáním: Nabíjecí výkon elektromobilu (je-li na to ten elektromobil uzpůsoben) dnes může dosáhnout 150 kW. Moderní elektrická lokomotiva má výkon kolem 6 tisíc kW i více a energetika se kvůli elektrickým vlakům evidentně nehroutí. Takže bez obav.

Hlavní úskalí elektrické dopravy jsou spojena s její nezávislostí na zdroji energie a ekonomikou. Pokud nechceme elektrické vozidlo průběžně napájet z troleje nebo přívodní kolejnice, musíme je vybavit bateriemi nebo vodíkovými palivovými články (tedy zařízeními, které elektrochemickou cestou vyrábí z vodíku elektřinu).

Baterie, které by zaručovaly dojezd na jednou nabití srovnatelný s dojezdem vozidla se spalovacím motorem na jedno naplnění nádrže, prozatím nikdo nevynalezl. Bateriová vozidla zároveň mívají oproti těm „spalovacím“ vyšší pořizovací cenu a nižší provozní náklady.

Dojezdu spalovacích pohonů se blíží dojezd palivočlánkových (tedy vodíkových) elektrických vozidel. Ta vyžadují vodíkové hospodářství a dosti drahý vodík, který dnes dostává nejen pořizovací, ale také provozní náklady nad úroveň „spalovacích“ pohonů. Stále tu ovšem zůstávají ona ekologická, klimatická a zdravotní pozitiva elektrického pohonu oproti spalovacímu, při srovnatelném dojezdu.

Omlouvám se všem, kteří snad očekávali zázračné řešení. Pokud existuje, nevím o něm. Vždy platí: něco za něco. Tichý a ekologický provoz za zvýšené náklady. Případně také za troleje, které prý někomu připadají neestetické (mně ani manželce ne, ale to je věc názoru).

Provozně technické, ekologické a zdravotní přednosti se nicméně nakonec vždycky projeví v ekonomice. Tichá městská čtvrť se svěžím vzduchem láká k bydlení, a odtud se zhodnocují i tamní nemovitosti. Město s tichými a bezemisními službami je chytré město (smart city) a s touto vizitkou bude přitahovat podnikání s vyšší přidanou hodnotou. Vše se ve výsledku projeví v městské kase. Tolik jako jeden z příkladů a také důvod, proč je užitečné rozumět souvislostem.

Tolik tedy k elektrické dopravě souhrnně na úvod. V dalších článcích této série už se podíváme na některé její zajímavé konkrétní příklady.