Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

Napříč Baltem s hybridním pohonem

Jak velkou baterii potřebuje hybridní trajekt? Kolik emisí ušetří? A jezdí něco takového v ČR?


První hybridní trajekt Prinsesse Benedikte vznikl přestavbou pohonu staršího trajektu z roku 1997

Námořní doprava chrlí pří svém provozu spaliny z mohutných dieselových motorů nebo (v lepším případě) z plynových turbín. Klasické přímé propojení hnací jednotky hřídelem k lodním šroubům je sice nahrazováno přenosem výkonu prostřednictvím dieselelektrického agregátu k elektromotorům, pohánějícím lodní šrouby, spalovací motory se všemi jejich neduhy však zůstávají. I v tomto případě jsou totiž otáčky šroubů závislé na momentální potřebě plavebního výkonu a tím i na otáčkách a výkonu spalovacího motoru.

Sc-lines Hybrid Ferry - Trajekty společnosti Scandlines s hybridní technologií pohonu jsou viditelně označeny na svých bocích
Sc-lines Hybrid Ferry
Trajekty společnosti Scandlines s hybridní technologií pohonu jsou viditelně označeny na svých bocích
Copenhagen u Warnemunde - Nejmodernější a největší trajekt s hybridním pohonem Copenhagen u vjezdu do Roztockého zálivu u Warnemunde
Copenhagen u Warnemunde
Nejmodernější a největší trajekt s hybridním pohonem Copenhagen u vjezdu do Roztockého zálivu u Warnemunde

Chod motoru tak kolísá v širokém rozsahu otáček a tím i ve více či méně optimálním režimu, s proměnlivými hodnotami a množstvím emisí. To platí zejména u trajektů na velmi frekventovaných a relativně krátkých trasách, kdy podstatnou část doby plavby zabírá manévrování při doplouvání a odplouvání lodě a pak i samotný čas pro nástup pasažérů, nalodění aut i kamionů s opačným procesem na druhém břehu. Ani při zastávkách u mol trajektových linek však nemohou být spalovací motory zastaveny, protože je třeba dodávat energii všem dalším systémům lodí, poháněných elektrickou energií nebo zprostředkovaně hydraulikou.

Stálý optimální chod spalovacího motoru při konstantních, ekonomicky i ekologicky nejvýhodnějších otáčkách může zajistit elektrický způsob pohonu lodních šroubů s možností vyrovnávání výkyvů v potřebě aktuálního výkonu prostřednictvím akumulace a využití elektrické energie v akumulátorech. Touto hybridní cestou modernizuje od roku 2014 své trajekty společnost Scandlines na linkách Rostock-Gedser a Puttgarden-Rodby mezi Německem a Dánskem a také na nejkratším a nejfrekventovanějším spojení mezi Dánskem a Švédskem z Helsingoru do Helsingborgu a zpět.

Úložiště s lithiovými akumulátory - Pohled do prostoru s blokem lithium-polymerových baterií na trajektu Scandlines.
Úložiště s lithiovými akumulátory
Pohled do prostoru s blokem lithium-polymerových baterií na trajektu Scandlines.

První trajekty s hybridním pohonem byly nasazeny na lince Puttgarden-Rodby roku 2014. Úžinu 18,5 km širokou tu ve 30minutových intervalech překonávají 4 lodě, vyrobené roku 1997, jejichž pohon byl r. 2013 přestavěn na hybridní systém s bateriovými úložišti energie s kapacitou 1700 – 3000 kWh. Prostor pro bateriové úložiště vznikl odstraněním jednoho z původních čtyř dieselových motorů, pohánějících elektrické generátory. Během roku absolvují plavidla Scandlines jen na této lince celkem 34 tis. plaveb. Hybridní provoz jedné lodě s optimálním chodem spalovacího motoru vede ke snížení emisí CO2 a dalších pevných i plynných emisí shodný s přínosem 400 osobních aut s elektropohonem.

Roku 2016 postavila dánská loděnice FAYARD A/S dvě nové identické lodě Berlin a Copenhagen s tonáží 22 319 tun pro 460 osobních aut nebo 96 kamionů a 1300 pasažérů, projektované již čistě pro hybridní provoz. Na dvou spodních palubách je celkem 1,6 km parkovacích míst. Jsou to v současnosti největší lodě s hybridním pohonem na světě. Od prosince roku 2016 zajišťují provoz na lince Rostock-Gedser. Délka trasy je 50 km, doba plavby 1:45 hod., frekvence provozu kolem 10 spojů za den. Bateriová úložiště mají kapacitu 1700 kWh. Nejen pohon, ale i ostatní elektrické systémy celého plavidla (osvětlení, ventilace, klimatizace, řídící systémy) jsou konstruovány jako energeticky co nejméně náročné. Ekologizaci provozu těchto lodí napomáhá čištění spalin dieselového motoru, především kysličníků síry systémem vodní sprchy s uzavřeným oběhem vody, odstraněním pevných částic centrifugou a následnou neutralizací kyselých složek.

Trajekt Berlin s délkou 169,5 m demonstroval své možnosti i při přepravě opravdu nadrozměrného nákladu – 70 tun těžkých a 74 m dlouhých listů větrné elektrárny – od výrobce v Dánsku ke staveništi větrné elektrárny v Německu. Problémem pozemní dopravy po dálnici by byl průjezd tunelem pod Labem v Hamburku. Vedle délky totiž mají tyto listy i další „nadlimitní“ rozměry: náklad je 4,97 metru široký a 4,4 metru vysoký.

Přeprava 74 metrů dlouhého listu pro větrnou elektrárnu z Dánska do Německa trajektem Berlin
Přeprava 74 metrů dlouhého listu pro větrnou elektrárnu z Dánska do Německa trajektem Berlin
Přeprava 74 metrů dlouhého listu pro větrnou elektrárnu z Dánska do Německa trajektem Berlin

Přeprava 74 metrů dlouhého listu pro větrnou elektrárnu z Dánska do Německa trajektem Berlin

Dalším krokem k plné elektrifikaci provozu trajektů mezi Německem a Dánskem na zcela bezemisní „zero emission“ provoz bude dovybavení přístavních mol a úprava systému akumulace energie na tzv. „Plug-in Hybrid System“ s  dobíjením v přístavech z vnějšího zdroje. Kapacita baterií by byla dobíjena při zastávce v přístavech na začátku a konci trasy; lodě by byly automaticky připojeny k vnějšímu zdroji elektrické energie robotickým ramenem s příslušným konektorem. Plavba by pak probíhala výhradně na elektrický pohon.

Lodě s elektrickým pohonem nejsou historicky žádnou novinkou, čistě elektrický pohon je používán – byť v neporovnatelném měřítku – například u rekreačních plavidel na říčních linkách nebo na jezerech. Příkladem může být flotila lodí na brněnské přehradě.

První loď s plnohodnotným elektropohonem s olověnými akumulátory zahájila éru elektrolodí v Brně již roku 1952. V této tradici pokračují i nové lodě, nasazené kolem roku 2000.

Přehrada Brno – Technické údaje nových plavidel:

délka trupu: 25 metrů, šířka trupu: 6,22 metru, max. ponor: 1,15 metru, hmotnost prázdné lodi: 58 tun, výtlak: 90 tun, max. rychlost: 15 km/h, obsaditelnost: 200 osob. Mají dvě paluby, dolní uzavřenou a horní vyhlídkovou. Pohon zajišťuje elektromotor o výkonu 55 kW, napájený olověnými akumulátory o kapacitě 980 Ah s výstupním napětím 300 V umístěnými v podpalubí plavidla.

Nabízí se otázka, kdy se první podobná plavidla objeví v Praze na Vltavě, kde je provoz vyhlídkových a zábavních lodí, často několik desítek let starých a pocházejících z různých míst celé Evropy, již nad hranicí přijatelnosti nejen pro samotnou hustotu provozu, ale (a zejména) množstvím emisí…

Baltická flotila Scandlines s hybridním, v blízké budoucnosti pak plně elektrickým provozem je inspirací pro další společnosti v této oblasti; aktuálně jsou elektrifikovány menší trajekty přes úzké norské fjordy a norským řešením je i přechod na vodíkový pohon některých plavidel.