Elektromobilita v praxi: Tak trochu nechtěný zázrak jménem TriHyBus

O tomto vodíkovém, či přesněji palivočlánkovém elektrickém autobuse (vodík se dá také spalovat v pístovém motoru, ale není to příliš efektivní) už jsem se na stránkách Média zmínil.

Nyní se na něj podívejme blíže.

Jak napovídá název, TriHyBus je trojitě hybridní autobus – pro svůj pohon využívá 120kilowattový škodovácký elektromotor zásobený elektrickou energií ze tří různých zdrojů: vodíkový palivový článek, baterie a superkapacitory (v projektu nazývané ultrakapacitory – jde o kondenzátory schopné uložit velké množství energie).

Palivový článek má relativně malý maximální výkon 50 kW a malou dynamiku. Doplňují jej lithium-iontové baterie o kapacitě 26 kWh a čtyři superkapacitory, dávající výkon až 200 kW při rozjezdu a 300 kW při brzdění. O efektivní zapojení těchto zdrojů do pohonu autobusu se stará samostatná řídící jednotka.

Toto řešení u autobusu TriHyBus se tehdy v principu lišilo, a dodnes liší, od obvyklých zahraničních autobusů poháněných palivovým článkem. Dnes se rozvíjejí dvě koncepce palivočlánkového pohonu: Buď je palivový článek hlavním zdrojem energie a baterie vyrovnávají výkyvy v okamžité spotřebě, nebo palivový článek dobíjí baterie jako hlavní zdroj energie. V prvním případě mívá dnes palivový článek výkon i o 80 % větší než TriHyBus, v té době býval ovšem dvoj– až trojnásobný.

Hovořím-li tu o TriHyBusu v přítomném čase, činím tak s nadějí, že tento zasloužilý důchodce je takříkajíc stále naživu pro příležitostné demonstrační účely, i když má už za sebou technickou životnost běžného autobusu.

TriHyBus byl mezinárodním demonstračním projektem vedeným ÚJV Řež, jehož součástí byl vývoj a provoz autobusu a vodíkové plnicí stanice v Neratovicích. Jeho hlavním cílem bylo ukázat příležitosti a možnosti palivočlánkového pohonu v konkrétní aplikaci.

Spolupracovali na něm Škoda Electric (elektrický pohon, řídicí systém a finální podoba vozidla), Proton Motor (palivový článek a vodíkové hospodářství na vozidle), Linde Gas (vodík a vodíková plnicí stanice), IFE Halden (monitorovací a řídicí technologie), Arriva – tehdy Veoplia Transport (autobusový dopravce) a Ministerstvo dopravy ČR.

Projekt byl realizován v letech 2008 a 2009, s podmínkou udržitelnosti do roku 2014 a ze tří čtvrtin financován z evropských a domácích veřejných zdrojů.

TriHyBusem jsme s kolegyní a manželkou Pavlou svezli při reportáži v roce 2013.

Jeho jízda po Neratovicích a okolí byla velmi tichá a plynulá, v tom nám připomínala moderní trolejbus. V porovnání s ním však byla o poznání svižnější – odpadalo opatrné manévrování pod trolejemi, zvláště v hustším provozu nebo na křižovatkách. Bylo patrné, že řidič je zde svým pánem.

Palivový článek při ní běžel fakticky stále na plný výkon. O výkyvy energie při rozjezdu a brzdění se staraly hlavně superkapacitory. Když zde uložená energie nestačila (například na dlouhých přímých úsecích), přišly na řadu baterie. Vše bylo možné průběžně sledovat na názorném displeji v prostoru pro cestující.

Během stání dobíjel palivový článek baterie a superkapacitory a když byly plné, měnila se přebytečná energie v odpornících na teplo, jak je u elektrických vozidel běžné.

Díky trojitě hybridnímu systému dosahoval TriHyBus ve své době nevídaně nízké spotřeby vodíku cca 7,5 až 8 kg/100 km. Průměrná spotřeba palivočlánkových autobusů v zahraničí se přitom tehdy pohybovala mezi 9 a 15 kg/100 km.

Při cenách vodíku cca 120 Kč/kg tak vycházela spotřeba samotného paliva na kilometr jízdy zhruba o třetinu levněji než u běžného dieselového autobusu. Tato cena ovšem byla specifická pro tento projekt, tedy zdaleka ne tržní. Dnes je na čerpacích stanicích více než čtyřnásobná.

Sám TriHyBus fungoval velmi spolehlivě, s disponibilitou přes 90 %. Od provozovatelů jsme slyšeli příběh o fakticky jediné poruše – vadném brzdovém pedálu. Ten ovšem autobus hned vyřadil z provozu, protože bezpečnost je vždy na prvním místě, a nejen u vodíkového pohonu. Trvalo pak nějaký čas, než se přišlo na příčinu.

Jinak toho ale popravdě moc nenajezdil – bylo to především demonstrační vozidlo, jehož průměrný měsíční proběh se v době realizace projektu pohyboval pod stovkou kilometrů.

Vzhledem ke svým vlastnostem dostal TriHyBus v roce 2010 na brněnském Mezinárodním strojírenském veletrhu onu v úvodu zmíněnou zlatou medaili zcela zaslouženě. Zároveň ale v sobě od začátku skrýval úskalí v podobě chybějícího „vlastníka“, resp. nositele projektu zaměřeného na elektrické dopravní prostředky a odhodlaného jej dále rozvíjet.

Pro ÚJV Řež, zabývající se hlavně jaderným výzkumem, byl TriHyBus důležitým projektem, ale ne hlavní směr v jeho činnosti. Podobně pro Škodu Electric šlo o zajímavou příležitost k otestování vozidlového energetického managementu v kombinaci s různými zdroji energie, ale ne o hlavní součást jeho výrobkového portfolia. Proton Motor si na TriHyBusu otestoval dvě generace palivových článků a získal spoustu cenných dat, ale ani on nebyl tou hnací silou pro pokračování a další rozvíjení tohoto projektu. A vzhledem k roli TriHyBusu především jako demonstračního vozidla tu nebyl ani důvod k velkému zájmu ze strany autobusového dopravce.

TriHyBus tak po ukončení realizačního období žil do značné míry díky nadšení konkrétních lidí zapojených do projektu.

Mezi tím šel čas a elektrické autobusy, bateriové i palivočlánkové, se stále vyvíjejí. Moderní baterie zvládnou výkyvy v průběžném nabíjení a vybíjení tak, že není třeba třetí zdroj v podobě superkapacitorů. Jejich průměrná spotřeba vodíku už leckde pokořila tu „zázračnou“ u TriHyBusu, a to i tam, kde baterie nejsou před jízdou nabíjeny zvlášť.

Jako další český projekt palivočlánkových autobusů se nyní finišuje příprava provozu v kopcovité krajině Brd. Na linky zde vyjede deset autobusů, tentokrát již sériové produkce od polského výrobce Solaris.

TriHyBus tak navždy zůstane první a jediný svého druhu, tím však o nic méně zajímavý a zlatem po právu oceněný.

Článek je založen na autorově případové studii „TriHyBus – an Unwanted Miracle“ v publikaci Iordache, I. Hydrogen in an International Context: Vulnerabilities of Hydrogen Energy in Emerging Markets. Gistrup, Denmark: River Publishers 2017 ISBN: 978-87-93379985.

Další zdroje informací:

Slavík, J. Slavíková, P. Elektromobilita v praxi. Říčany: Jakub Slavík 2025 ISBN 978-80-11-06385-6, volně ke stažení na https://www.smartcityvpraxi.cz/rozhovory_komentare_253.php

Autorův redakční článek na portále Proelektrotechniky.cz: https://proelektrotechniky.cz/zajimave-projekty/6.php