Elektryczne systemy drogowe, czyli zeroemisyjny transport drogowy trochę inaczej
Producenci pojazdów ciężarowych nie ustają w wysiłkach, aby oferowane przez nich ciągniki siodłowe i ciężarówki o napędzie elektrycznym lub zasilane ogniwami wodorowymi miały coraz większy zasięg operacyjny. To właśnie bowiem zasięg (oraz nadal wysokie ceny) stanowi wciąż największe ograniczenie w upowszechnianiu się pojazdów EV i FCEV w branży transportowej i logistycznej. Problem stanowi też nadal niedostatecznie rozwinięta infrastruktura ładowania wzdłuż autostrad i dróg ekspresowych. Stąd też alternatywne projekty zeroemisyjnego frachtu drogowego, które całościowo można określić mianem elektrycznych systemów drogowych (ERS). Na czym polegają?
Zasięgi elektrycznych ciągników siodłowych stale rosną. Przykładowo Mercedes-Benz eActros 600 zapewnia zasięg około 500 km na jednym ładowaniu dzięki akumulatorowi o pojemności 600+ kWh. Z kolei elektryczne wersje ciężarówek Volvo (modele FH i FM) pozwalają przejechać do 300 km na jednym ładowaniu, w zależności od konfiguracji akumulatorów. W przypadku codziennej pracy te liczby to jedna strona medalu. Drugą stanowi wspomniana już dostępność do stacji ładowania.
Jeszcze kilka lat temu, czyli w okresie, gdy elektryczne i wodorowe pojazdy ciężarowe dopiero wchodziły na rynek, ale kierunek rozwoju motoryzacji był już jednoznacznie zeroemisyjny, pojawiły się projekty alternatywnych rozwiązań dla drogowego transportu towarów. Chodziło w nich o ciągłe dostarczanie energii elektrycznej do poruszających się po drogach ciężarówek tak, aby wyeliminować ograniczenia niskiej pojemności akumulatorów i wymóg postojów w celu ich naładowania.
ERS: Systemy z linią napowietrzną
Najbardziej znanym alternatywnym elektrycznym systemem drogowym (ERS) jest konfiguracja z linią napowietrzną. Polega on na zainstalowaniu wśród szosy słupów, między którymi rozpięty jest przewód trakcyjny. Specjalnie dostosowane ciężarówki elektryczne lub hybrydowe mogą pobierać energię elektryczną z przewodu za pomocą pantografu. Rozwiązanie to przypomina więc to, które od dekad z powodzeniem wykorzystywane jest w miejskich trolejbusach.
Jednym z najbardziej znanych projektów wykorzystujących takie rozwiązanie jest eHighway, wdrażany przez niemiecki koncern Siemens. W roku 2017 firma rozpoczęła testy na dziesięciokilometrowym odcinku autostrady A5 między lotniskiem we Frankfurcie a Darmstadt. Kolejny test rozpoczął się na pięciokilometrowym odcinku autostrady A1 między Reinfeld a Lubeką, a trzeci na drodze krajowej B 462 między Kuppenheim a Gaggenau. Wyniki prób były na tyle obiecujące, że Narodowa Platforma Przyszłości Mobilności (NPM), organizacja działająca pod egidą niemieckiego resortu transportu, zasugerowała, aby do 2030 wybudować system eHighway przy drogach o łącznej długości 4000 kilometrów.
Zaletą ERS z linią napowietrzną jest to, że to rozwinięcie technologii, która w użyciu pozostaje w zasadzie od 1882 roku (gdy Werner Siemens zaprezentował prototyp pierwszego trolejbusu) i jest stale unowocześniana. ERS z linią napowietrzną nie stanowi też znacznej ingerencji w istniejącą infrastrukturę drogową, bo nie wymaga np. układania nowej nawierzchni itp., a po drogach, wzdłuż których będzie poprowadzona, bez problemu będa mogły się poruszać też pojazdy z tradycyjnym napędem. Wciąż jednak ograniczeniem pozostaje konieczność wybudowania samej sieci trakcyjnej (operatorzy autostrad postrzegają to rozwiązanie wciąż jako zbyt drogie) oraz dostosowania ciężarówek i ciągników siodłowych do poboru energii z sieci (instalacja pantografów).
ERS: Systemy z szyną przewodzącą w drodze
Jeśli system eHighway opiera się na technologii napędzającej na co dzień trolejbusy, to kolejny z opisywanych w tym artykule ERS-ów za punkt wyjścia bierze rozwiązania stosowane z pociągach kolei podziemnej. W tym przypadku mamy do czynienia z szyną umieszczoną w nawierzchni jezdni, która przekazuje energię elektryczną do pojazdu połączonego z szyną specjalnym ramieniem. System rozwijany jest przez róźne firmy od 1996 roku. We francuskim mieście Bordeaux od 2022 kursuje tramwaj, opracowany przez Alstom, zasilany przy pomocy trzeciej szyny w jezdni (która bezpieczna jest dla innych uczestników ruchu). Taka konfiguracja jest rozważana do wykorzystania do zasilania samochodów elektrycznych w tym państwie: testowy odcinek ma być oddany do użytku w 2024 roku, a próby mają zakończyć się po trzech latach. Testowy system z szyną przewodzącą działa także w Szwecji, gdzie uruchomiono go na drodze w pobliżu lotniska w Arlanda w Sztokholmie. Jako zaletę tego rozwiązania wskazuje się, że może być używana zarówno przez ciężarówki, jaki i mniejsze pojazdy użytkowe. Argumentem “za” jest także mniejsza ingerencja w krajobraz (brak słupów z przewodami). Jednocześnie podnoszony jest wyraźnie wyższy koszt budowy takiego systemu oraz problematyczna konserwacja dróg, szczególnie przy kiepskich warunkach atmosferycznych.
ERS: Systemy ładowania indukcyjnego
System indukcyjny, czyli taki, gdzie w nawierzchnię jezdnię wbudowane są cewki zasilające, a pojazdy wyposażone są w cewki odbiorcze, to ostatni z rozważanych ERS. W Korei Południowej uruchomiono w latach 2009-2016 kilka linii miejskich autobusów zasilanych w taki sposób, jednak komercjalizacja tej technologii nie odniosła sukcesu. System ma oczywiście zalety: nie ingeruje w krajobraz, ma też większą żywotność, bo zasilanie odbywa się bez fizycznego połączenia. Jednak koszty implementacji są bardzo wysokie, bo nie wystarczy zamontować szynę zasilającą w istniejącej już nawierzchni, jak w przypadku opisanym powyżej, ale konieczne jest zastąpienie całej nawierzchni taką z cewkami.
Pomimo tego, że wyniki testów każdego ERS są obiecujące, a w Niemczech, Francji czy Szwecji istnieją plany rozwoju tych systemów i prace już trwają, trudno prognozować, czy projekty te zostaną zrealizowane w zakładanej skali. Zasięg ciężarówek elektrycznych bowiem bez przerwy rośnie, a z każdym miesiącem infrastruktura ładowania w państwach europejskich jest rozbudowywana, nie tylko w największych miastach, ale także przy trasach międzymiastowych i autostradach. Być może więc termin „e-droga”będzie raczej opisywał szosy ze stacjami ładowania o zagęszczeniu równie dużym, jak w przypadku stacji benzynowych, a nie któryś z systemów ERS. Jak zwykle: czas pokaże.