cargo

Co se do podcastu nevešlo: Éra nadšení pro naklápěcí techniku již skončila, odpovídá Jiří Pohl

Jednotka Siemens Mireo Smart. Foto: SiemensJednotka Siemens Mireo Smart. Foto: Siemens

„Dvouzdrojová vozidla trolej/akumulátor nejsou protipólem, ale velmi vhodným doplňkem liniové elektrifikace.“

Poslední díl podcastu Cesty Zdopravy.cz s Jiřím Pohlem se setkal s mimořádným zájmem posluchačů (a čtenářů deníku Zdopravy.cz). Ač se rozhovor vedený moderátorem Ondřejem Kubalou natáhl až na hodinu, nevešly se do něj zdaleka všechny došlé dotazy čtenářů. Expert na mobilitu, dopravní vizionář a železniční konstruktér Jiří Pohl se proto uvolil zodpovědět další řadu dotazů písemně. Deník Zdopravy.cz jeho odpovědi nyní přináší. „Má-li železnice zajišťovat dopravní výkony, musí být bezemisní. Spalovací motory do mobilních dopravních prostředků nepatří,“ píše například Pohl, který pracuje jako Senior Engineer ve společnosti Siemens Mobility.

Děkuji posluchačům podcastu Cesty Zdopravy.cz za trpělivé sledování mého zdlouhavého vyprávění i za předem zaslané otázky. Bylo jich opravdu hodně, na mnohé se nedostalo. Pokusím se na některé z nich alespoň dodatečně odpovědět.

Béda: Přijde Vám správné zavést tak extrémně přísnou normu Euro 7 a tlačit nás do elektroaut, která mohou a nemusí mít víc emisí než ta benzínová, když započtu emise vzniklé při výrobě vozu, jeho provozu nebo při výrobě elektrické energie?

Nejsem lékař, asi by bylo lépe tuto otázku položit třeba panu profesorovi Radimu Šrámovi nebo panu náměstkovi Vlastimilu Smržovi z MŽP ČR, ti Vám odpoví lépe než já.

Je potřeba rozlišovat globálně působící emise oxidu uhličitého, které nevratně poškozují zemské klima, a lokálně působící emise, zejména karcinogenní a mutagenní látky, které poškozují lidské zdraví. Kupříkladu oxidy dusíku (NOx), polyaromatické uhlovodíky (PAH) či jemné prachové částice (PM).

Emise oxidu uhličitého lze velmi snadno vypočítat, spálením jednoho litru motorové nafty vzniká 2,65 kg oxidu uhličitého. Ano, je ho více než spáleného paliva, neboť v palivu obsažený uhlík na sebe navázal vzdušný kyslík. Oxid uhličitý je produktem dokonalého spalování, žádným filtrem či katalyzátorem není odstraňován, jedinou možností k omezení produkce oxidu uhličitého je fosilní paliva nespalovat.

Naproti tomu emise zdraví škodlivých látek jsou z hlediska své hmotnosti ve výfukových plynech obsaženy v relativně velmi malém množství. Avšak na lidský organismus působí velmi zhoubně. Je odhadováno, že znečištěné ovzduší poškozuje lidské zdraví asi desetkrát více než dopravní nehody. To platí zejména ve městech, ve kterých již zpravidla není žádný znečišťující průmysl a ani lokální topeniště, tedy automobilová doprava je ve městech dominantním znečišťovatelem ovzduší. Odstranit z výfukových plynů spalovacích motorů tato zdánlivě malá množství toxických látek je dost nákladné, investičně i provozně.

Je též potřeba vnímat, že spalovacími motory produkované velmi toxické oxidy dusíku nepocházejí z paliva, ale že se jedná o oxidaci vzdušného dusíku v důsledku působení vysokých teplot. Tedy vysoce nebezpečné oxidy dusíku vznikají i při spalování biopaliv či čistého vodíku.

Na rozdíl od spalovacích motorů, produkujících lokálně působící jedovaté zplodiny hoření, elektrický trakční motor žádné lokální emise neprodukuje. Srovnávat emisní normy Euro spalovacích automobilů s uhlíkovou stopou elektrické energie pro elektrický automobil, či s emisemi vznikajícími při jeho výrobě, nelze. To jsou dvě odlišné kategorie, globální a lokální emise.

Marekhavel7: Jak vidíte koncepci dopravy pro elektrokola, nákladní elektrokola, skútry, koloběžky apod. Prosadí se někdy ve větší míře? Podle mě jsou pro pohyb ve městě naprosto ideální, ale jejich zavedení by potřebovalo upravit stávající komunikace.

Opět se omluvím, nejsem architektem městských ulic. Ale jen dva takové postřehy. Stojí za povšimnutí, jak elektrický trakční pohon a digitální komunikační systémy proměnily koloběžku z dětské hračky mladších žáků na seriózní dopravní prostředek dospělých. Navíc dopravní prostředek, na kterém se liská společnost učí, jak zacházet se sdílenými vozidly.

V oblasti městských ulic jsou dva trendy – separace (zvlášť pěší, zvlášť jízdní kola, zvlášť automobily, pochopitelně bezemisní), nebo integrace (všechno dohromady). Když jsem před 35 lety jezdil opravovat mašinky D 12 E do Hanoje a do Dannangu, tak tam probíhala velmi intenzivní (leč stále plynulá) doprava v městských ulicích na principu „větší chrání menšího“. Osobní auto dávalo přednost motorce, motorka kolu, kolo chodci. Docela to fungovalo. Občas o sebe v tom hustém provozu dvě jízdní kola zavadila a jezdci spadli na zem, ale to se řešilo úsměvem. Nyní podobný systém zavádějí ve městech v Dánsku i v dalších zemích (spolu s omezením rychlosti automobilů i koloběžek na stejnou hodnotu) a snad to funguje též.

Daniel Drnec: Jednou jste někde zmiňoval, že by bylo možné podél vysokorychlostních tratí vést HVDC vedení. Nedocházelo by k nežádoucímu ovlivňování se zabezpečením nebo k problémům ohledně ochranných pásem?

Ano, jde o mimořádně zajímavou a atraktivní myšlenku, postavit v pásu ochrany území, chráněného v Zásadách územního rozvoje pro vysokorychlostní železnici, též vysoce výkonné (třeba 10 GW) dálkové stejnosměrné přenosové vedení o napětí třeba 1,2 MV. Směry silných dopravních i energetických toků se totiž docela shodují. Jak v relaci severozápad – jihovýchod (Hamburk – Vídeň), tak oblasti sever – jih (Gdyně – Vídeň) jsou ve směru železnice vedena důležitá dálková elektrická vedení 400 kV AC. Propojení větrných elektráren v pobřežních mělčinách Severního i Baltského moře s alpskými hydroelektrárnami vysoce výkonným vedením je pro budoucnost evropské elektrické přenosové soustavy, a tím i Evropské energetiky, velmi potřebné.

Ano, Vámi zmiňované téma elektromagnetické kompatibility je důležité, ale je řešitelné. Hlavní otázkou je čas, bylo by škoda tuto příležitost promarnit. Po upřesnění polohy trasy železnice dojde v Zásadách územního rozvoje k podstatnému zúžení chráněného pásma a energetici budou řešit průchodnost nezbytných dálkových přenosových vedení velmi obtížně. Minimalizovat fragmentaci krajiny souběžným vedením dopravních a energetických sítí je velmi rozumné.

Dukovan Ledvický: Nakolik podle vás ovlivní výrazný růst cen elektrické energie atraktivitu elektromobility? Uvedu, že po několika letech, kdy se cena silové složky elektrické energie pohybovala v pásmu zhruba 40–55 EUR/MWh nyní cena vzrostla k 90 EUR/MWh a trend je stále rostoucí. Kam až podle vás cena vzroste, resp. jaké dlouhodobě stabilizované úrovně dosáhne? Jak byste ochránil existující dopravu v elektrické závislé trakci před negativním vlivem cenového nárůstu? A požádal bych Vás – pokud jste příznivce tzv. nefosilní, zelené elektřiny, jak je avizováno – neargumentujte v tomto smyslu osvobozením trakční elektřiny od poplatku za podporu obnovitelných zdrojů energie, protože pro její prosazení jsou a budou tyto státní podpory potřeba. Někdo to zaplatit musí.

Pokusím se odpovědět velice zjednodušeně. Při spalování uhlí s uhlíkovou stopou 0,36 kg CO2/kWht v uhelné elektrárně s účinností 36 % je vyráběna elektrická energie s uhlíkovou stopou 0,36/0,36 = 1 kg CO2/kWhe, respektive 1 t CO2/MWhe. Před pár lety, při tržní ceně emisní povolenky 5 EUR/t CO2, navýšily náklady na nákup emisních povolenek nákladovou cenu elektřiny ze 40 EUR/MWh na 45 EUR/MWh. Nyní, při tržní ceně emisní povolenky 50 EUR/t CO2, navyšují náklady na nákup emisních povolenek nákladovou cenu elektřiny ze 40 EUR/MWh na 90 EUR/MWh. Tomu se nedivme, bylo to cílem, proto byly emisní povolenky vymyšleny a zavedeny, čas na přípravu byl dostatečně dlouhý. Pokud bude výnos z prodeje emisních povolenek skutečně použit k podpoře bezemisních zdrojů, nikoli k odškodnění spalovačů fosilních paliv, tak budou uživatelé fosilních paliv přispívat investorům do moderních udržitelných technologií. Ano, bude nás to stát nějaké peníze. Ale peníze nejsou nic jiného než hodnota lidské práce. A práce je též obnovitelným zdrojem energie, ruce a hlavy máme. I Česká republika přijala Pařížskou dohodu a dohody se plní, to je otázka cti.

Alibaba: Vidíte perspektivní jednotky s duálním (a více) zdrojem energie. Elektrika + diesel + (baterky na rekuperaci), elektrika + baterky, elektrika + vodík + baterky, …
Jestli to při konverzi na 25 kV má cenu mít složitější vozidla, nebo elektrizovat spoustu kousíčků (kde se opravdu bude jezdit po hodině) typu Rudoltice – Lanškroun, Třebovice – Moravská Třebová, aj.?

Ano, to je velmi aktuální téma. Jak Ministerstvo dopravy, tak i Správa železnic, dopravci a objednatelé dopravy (kraje i stát) jej intenzivně řeší. Má-li železnice zajišťovat dopravní výkony, musí být bezemisní. Spalovací motory do mobilních dopravních prostředků nepatří, není důvod, proč by měla být železnice výjimkou. Železnice, respektive kolejová doprava všeobecně, má velkou výhodu v technicky vyřešeném liniovém elektrickém napájení. Uvědomme si, že na české železnici probíhá 85 % dopravních výkonů osobní dopravy a 96 % dopravních výkonů nákladní dopravy na liniově elektrifikovaných tratích. Další stovky kilometrů tratí jsou k liniové elektrifikaci připravovány, Správa železnic uvažuje o liniové elektrifikaci poloviny sítě do roku 2030, zpracovává k tomu po vzoru NIP ERTMS plán implementace subsystému ENE.

Vedle toho stav techniky nabízí dvouzdrojová vozidla trolej/akumulátor (BEMU), schopná statického (za stání v elektrifikované stanici) i dynamického (v průběhu jízdy na elektrifikované trati) nabíjení trakčních akumulátorů z trakčního vedení 25 kV. Je na pečlivém uvážení každých jednotlivých místních poměrů, zda je výhodnější zbylý malý kousek trati liniově elektrifikovat (typicky: poslední 3 km linky S3 Tišnov – Židlochovice) a aplikovat jednodušší vozidla EMU, nebo zda zvolit vozidla s technologií BEMU (typicky: Sp Renesance Havlíčkův Brod – Slavonice).

Dvouzdrojová vozidla trolej/akumulátor (BEMU) nejsou protipólem, ale velmi vhodným doplňkem liniové elektrifikace.

  • další rozvoj liniové elektrifikace zkracuje délku neelektrifikovaných vozebních ramen a tím snižuje požadavky na dojezd (energii trakčního akumulátoru) BEMU,
  • další rozvoj liniové elektrifikace vytváří další příležitosti pro statické i dynamické nabíjení trakčních akumulátorů BEMU,
  • BEMU lze na liniově elektrifikovaných tratích provozovat v režimu EMU,
  • BEMU zvyšují efektivitu investic do liniové elektrifikace tratí, neboť prostřednictvím nabíjení akumulátoru přinášejí úsporu energie a emisí i na tratích okolních.

Pochopitelně lze dvouzdrojová vozidla trolej/akumulátor (BEMU) provozovat i v oblastech bez liniové elektrifikace, a to s využitím napájecích bodů (malá trakční napájecí stanice a krátký slepý úsek trakčního vedení 25 kV). Bodová elektrifikace je vhodným doplňkem liniové elektrifikace železnic.

K.S.: Jak reálné či eventuálně složité by bylo provázání systémů železnice a metra tak, aby souprava mohla přecházet libovolně mezi těmito systémy?

Metro (v podobě podzemní dráhy) je optimalizováno na provoz v podzemí, vozidla jsou nízká a mají spodní odběr elektrické energie z přívodní kolejnice 750 V DC, aby se vešla do tunelové roury o průměru kolem 5 m. Jejich trakční pohon je dimenzován pro cyklické rozjíždění a brzdění na vzdálenost zastávek kolem 1 km při rychlosti 80 km/h. S cílem rychlé výměny cestujících zaujímají téměř třetinu délky bočnice vozů metra dveřní otvory, což pochopitelně v interiéru snižuje nabídku počtu sedadel, cestování ve stoje je běžné. Vozidla metra jezdí v prostorách bez výskytu nízkých i vysokých teplot, proto nemají topení ani klimatizaci. Jejich čelní partie jsou lehké, nejsou dimenzovány na střet se silničními vozidly, neboť metro (dráha speciální) ze zákona nesmí mít úrovňové křížení se silnicí.

Naproti tomu regionální železniční trakční jednotky musí být interoperabilní, využívají trolejové napájení 25 kV, disponují nejvyšší provozní rychlostí 160 km/h, aby nezdržovaly ostatní vlaky, jejich čelní partie jsou dimenzovány na střet s překážkou na železničním přejezdu. Mají topení a klimatizaci, a tím pádem i věšáky na kabáty, delší doba cestování vyžaduje více sedadel (necestuje se jimi ve stoje) na úkor počtu dveří, neboť vzdálenost mezi zastávkami je delší, …

Snaha spojit obojí by vedla k výraznému navýšení nákladů na budování tratě i na vozidla a na jejich provoz. Navíc by metro přišlo o svoji příslovečnou spolehlivost a dochvilnost, danou odděleností, neboť ta by byla negativně ovlivněna přenášením dopravních nepravidelností ze železnice, u které by navíc měly městské vlaky nejnižší prioritu.

Ludvík: Existuje i řešení pro skutečný venkov? Tedy ne satelity velkých měst. Hlavně pak pro obce které nejsou na hlavních dopravních trasách?

Nejsem sociální geograf, bylo by lépe se zeptat příslušných odborníků na Karlově či na Masarykově univerzitě, například pana docenta Miroslava Marady z Čakovic. Já nevím, co to je skutečný venkov. Původní venkov, tak jak jej známe z románů Jindřicha Šimona Baara a dalších velikánů české literatury, to už není. Díky technizaci a chemizaci agrární výroby již zemědělství nepotřebuje tolik pracovních sil jako dříve, produktivita práce v zemědělství je oproti minulosti řádově vyšší. Pokud nemají domy na venkově plnit pouze rekreační funkci (což je dost luxus), tak je potřeba umožnit venkovskému obyvatelstvu denní dojíždění do měst – za prací, vzděláním, službami, za volnočasovými aktivitami. Dojíždění bezpečné, spolehlivé, energeticky nenáročné, bezemisní, environmentálně příznivé. A také rychlé, aby izochrona denního dojíždění obsáhla značnou plochu území a rozšířila do ní bohatství, které město lidskou prací generuje.

Podle zásad multimodality rozhoduje intenzita přepravní poptávky: ve směru silných a pravidelných přepravních proudů veřejná hromadná doprava (prioritně železniční) a ve směru slabých a nepravidelných přepravních proudů individuální doprava. Zpočátku ještě s osobním vlastnictvím dopravním prostředků, postupem času a úrovně techniky veřejná individuální doprava (autonomní vozidla). Každopádně ve vzájemné kombinaci (přestupní terminály), aby individuální prostředky z venkova nepenetrovaly do měst. Města potřebují využít drahocenné pozemky pro parky a hřiště, nikoliv jako skladovací plochy pro nečinné automobily z venkova.

Timom: Je v Česku a na Slovensku vhodné se do budoucna zabývat naklápěcími soupravami? Je možné počítat s nasazováním naklápěcích souprav na VRT?

Éra nadšení pro naklápěcí techniku již skončila. Důvodů bylo více:

  • je potřeba, aby vlaky jezdily násobně rychleji (viz vysokorychlostní železniční systém), nikoliv jen o trochu rychleji, a to jen v obloucích,
  • kvalitní pojezdy vozidel umožňují určité zvýšení příčného zrychlení i bez naklápění vozové skříně (průjezd traťovým směrovým obloukem s nedostatkem převýšení I = 150 mm),
  • pokud vede zúžení obrysu vozové skříně z titulu jejího náklonu k použití uspořádání sedadel 2 + 1 (místo 2 + 2) i ve druhé vozové třídě, má to na výnos z tržeb z jízdného stejný vliv, jako kdyby 25 % cestujících cestovalo vlakem bez zaplacení jízdného,
  • na vysokorychlostních tratích nemá použití naklápěcí techniky logický důvod. Aktivní naklápěcí technika umožňuje jízdu vozidel s nedostatkem převýšení I = 270 mm, avšak při jízdě rychlostmi nad 300 km/h je nutné z důvodu namáhání tratě příčnými silami snížit nedostatek převýšení na hodnotu nejvýše I = 100 mm (viz příslušné ustanovení technické specifikace pro interoperabilitu subsystému infrastruktura TSI INF, tabulka 8).

Alex D: Dříve mašina tahala dálkové vlaky o 10–12 vozech. Dnes jezdí víc dopravců na stejné trati, ale 4–5 vozy. Co je ekonomičtější a ekologičtější?

Je potřeba pečlivě rozlišovat dva důvody použití kapacitně slabších vlakových souprav:

  • pro náhodně přicházejícího cestujícího je podle principů matematické statistiky doba cestování železnicí dána součtem doby cesty a poloviny intervalu mezi vlaky. Tedy pro vytvoření atraktivní přepravní nabídky veřejné hromadné dopravy je nutno nejen zvyšovat rychlost jízdy vlaků, ale i zkracovat interval mezi vlaky. Ano, měrná spotřeba energie v přepočtu na jednoho cestujícího (kWh/os km) je u kratšího vlaku mírně vyšší než u delšího vlaku. Avšak v tomto případě je rozhodující nikoliv intramodální úspora energie, ale extramodální úspora energie. Tou je úspora energie získaná motivací cestujícího, aby místo cestování energeticky vysoce náročným automobilem použil železnici s několikanásobně nižší spotřebou energie. Příkladem budiž relace Praha – České Budějovice, kde je v současnosti místo někdejších 4 párů rychlíků denně (106, 104, 102, 108) cestujícími využíváno celkem 22 párů vlaků denně (linky Ex 7 a R 17). To je ve srovnání s automobilovou dopravou zásadní přínos v oblasti úspor energie i v oblasti životního prostředí.
  • fixace cestujících (například tarifem) na určitého dopravce při souběhu přepravní nabídky více dopravců v režimu open access vede k tomu, že trať je sice dopravně přetížena souběhem velkého počtu vlaků, ale cestující jsou nespokojení, neboť vlaky dopravce, na kterého jsou svými jízdenkami či zvyklostmi vázáni, jezdí v příliš dlouhém taktu.

Velice zajímavé jsou v tomto oboru výsledky experimentálního výzkumu týmu profesora Zdeňka Tomeše z brněnské Masarykovy univerzity, prováděného prostřednictvím rozsáhlého spotřebitelského šetření na lince Praha – Ostrava. Spotřebitelským šetřením jištěné hodnoty (frekvenční elasticita 1,176; cenová elasticita 0,565) ukazují velmi jednoznačně, že citlivost přepravní poptávky ze strany cestujících na intervaly mezi vlaky je výrazně vyšší než citlivost přepravní poptávky ze strany cestujících na cenu jízdného. Cestující již nižší cena jízdného významně nemotivuje. Motivem k použití vlaku není to, že je levný, ale to, že jede často, nechtějí na vlak dlouho čekat.

Šetření ukázalo, že při zkracování intervalu mezi vlaky roste celkový počet cestujících rychleji než počet vlaků (frekvenční elasticita je větší než jedna), tedy častěji jezdící vlaky budou plnější než řídce jezdící vlaky.

Tato zjištění potvrzují již delší dobu zastávané stanovisko Ministerstva dopravy ČR, že open access již splnil svoji historickou roli (přispěl k oživení přepravní poptávky v době, kdy byla slabá), avšak nyní již působí negativně. V současnosti již potřebuje železnice řešit zcela opačný problém, tedy jak na kapacitně limitované a permanentně přetížené dopravní cestě uspokojit veškerou osobní i nákladní přepravní poptávku a cestujícím vlaků všech kategorií (Ex, R, Sp, Os) nabídnout atraktivní interval.

Jiří Pohl

Tagy Jiří Pohl podcast Cesty Zdopravy.cz seznam udržitelná mobilita
61 komentářů