Keď začali v 20. rokoch minulého storočia prenikať na našu železnicu benzínom aj naftou poháňané motorové vozidlá, držali v rukách oproti parnej trakcii nepopierateľné tromfy. Priniesli nižšie náklady, ľahšiu údržbu, vyššiu flexibilitu, umožnili nové konštrukčné riešenia. Postupujúca elektrifikácia železnice ich síce vytlačila z hlavných tratí, ale na tratiach „bez drôtov“ dominujú dodnes. Teraz sa však zdá, že pokrok v technológiách a odklon od fosílnych palív ich o túto pozíciu pripraví.
Z pohľadu prevádzkových nákladov, údržby, spoľahlivosti, jazdnej dynamiky, komfortu, spotreby energie, dopadov na životné prostredie, hluku, vibrácií aj konštrukčných možností je jednoznačným premiantom na železnici elektrická vozba. V bežnej prevádzke je jasnou voľbou pre dopravcov, objednávateľov i cestujúcich. Už dnes preto u nás zaisťuje 82 % dopravných výkonov v osobnej a 87 % v nákladnej doprave. To je impozantný podiel. Podstatným problémom elektrickej vozidla však je jej závislosť na elektrizácii tratí, na existencii trakčného vedenia a systému napájacích staníc. Tú bohužiaľ môže ponúknuť iba tretina našich tratí, čo nás v rámci Európy radí hlboko pod priemer. Na zvyšku našej železnice preto naďalej kraľuje naftou poháňaná nezávislá trakcia. Cez vyššie prevádzkové náklady, nízku – zhruba 40% – účinnosť spaľovacieho motora, nemožnosť rekuperácie brzdnej energie a ďalšie nevýhody. Medzi ne patrí aj horšia dynamika vozidiel, s ktorými je potom ťažké najmä na sklonove náročných vedľajších tratiach vytvárať atraktívne cestovné poriadky. Nedostatočná elektrizácia našej železničnej siete prináša aj koncentráciu nákladnej dopravy na elektrizovaných tepnách. Napríklad s Nemeckom, naším najvýznamnejším obchodným partnerom a našou bránou k severomorským prístavom, nás spája jediný elektrizovaný železničný prechod. Niet preto divu, že na koľajniciach medzi Dečínom a Bad Schandau je rušno. Aj zachádzka je lacnejšia a prevádzkovo jednoduchšia ako páliť naftu na alternatívnej trase.
O výhodnosti líniovej elektrizácie intenzívne využívaných tratí nie je sporu. Ale čo s traťami menej zaťaženými? „Z hľadiska ekonomickej efektivity, teda docielenia aspoň limitnej hodnoty vnútorného výnosového percenta v analýze nákladov a výnosov, postačuje pre elektrizáciu trate slabšiu dopravnú prevádzku, než aká ospravedlní samotnú existenciu železnice,“ vysvetľuje Jiří Pohl zo spoločnosti Siemens Mobility. „V Česku preto máme mnoho tratí, na ktorých je elektrizácia účelná a veľmi potrebná.“ Letmý pohľad do železničnej mapy prezradí, že na elektrizáciu čakajú také významné trate ako Praha – Kladno, Praha – Mladá Boleslav – Liberec – štátna hranica alebo Plzeň – Domažlice – štátna hranica. Podmienky pre rozvoj elektrizácie sú pritom dnes lepšie ako inokedy. Už v roku 2016 schválilo Ministerstvo dopravy prechod na jednotný napájací systém 25 kV. Ten je hospodárnejší, výkonnejší a pri výstavbe lacnejší ako v severnej časti republiky doteraz používaný systém 3 kV. Používa ľahšie trakčné vedenie a vyžaduje menší počet napájacích staníc. Umožňuje tak ľahkú a relatívne lacnú elektrifikáciu aj pomerne dlhých tratí odbočujúcich z hlavných chrbticových ťahov. Aká je však realita? K elektrizácii už boli ministerstvom schválené stovky kilometrov tratí, finančné zdroje sú zaistené. Napriek tomu ročne pribudnú maximálne jednotky kilometrov. Na vine je najmä zdĺhavý postup územného riadenia, ktorý je u nás bolesťou všetkých líniových stavieb. Elektrizácia je spravidla spojená s celkovou modernizáciou trate, ktorej schvaľovanie trvá roky. Urýchlenie by snáď mal priniesť nový zákon o líniových stavbách.
Na odklon od nafty ale nehovoria len prevádzkové a ekonomické dôvody. Pomaly vyvstáva dôvod nový – ekológia. Ak sa 30-ročné výstrahy Medzivládneho panela pre zmeny klímy blahosklonne prehliadali, teraz sa čas razantne mení. Európa chce dekarbonizovať svoju ekonomiku, a aj doprava sa preto dostala do hľadáčika Európskej komisie. A to po práve. „Doprava patrí celosvetovo k významným spotrebiteľom energie. To platí aj v ČR, kde v roku 2018 jej konečná spotreba energie predstavovala zhruba 79 TWh/rok, čo je porovnateľné s celým priemyslom,“ vypočítava Jiří Pohl. Vysoká spotreba energie v doprave ide na vrub nielen rastúcim prepravným výkonom, ale aj nízkej účinnosti spaľovacích motorov. Ešte horší je vplyv z pohľadu emisií. „Plných 93 % energie použitých v ČR v doprave bolo získaných spaľovaním fosílnych palív,“ upozorňuje Jiří Pohl. „Doprava u nás tak produkuje zhruba 21 miliónov ton oxidu uhličitého ročne, čo je viac ako dvojnásobné množstvo v porovnaní s priemyslom.“ Už v roku 2021 preto vstupuje do účinnosti nariadenia Európskeho parlamentu a rady, ktoré predpisuje limitnú priemernú uhlíkovú stopu celkovej ročnej produkcie osobných automobilov na hodnotu 95 g CO2/km. Dnešné bežné automobily so spaľovacími motormi ale produkujú okolo 125 g CO2/km. Pokiaľ teda majú automobilky podmienku splniť, musí byť každým štvrtým predaným vozidlom elektromobil. Obdobné nariadenie pritom vstúpi o štyri roky neskôr do účinnosti aj pre nákladné automobily. A regulácii sa nevyhne ani hromadná doprava. Už čoskoro bude účinný zákon, stanovujúci minimálne podiely nízkoemisných a bezemisných vozidiel pri obstarávaní verejných služieb v preprave cestujúcich. Od nadobudnutia účinnosti zákona do konca roku 2025 tak bude musieť byť podiel nakupovaných nízkoemisných vozidiel aspoň 41 %. V nasledujúcich piatich rokoch potom musí byť podiel nakupovaných vozidiel dokonca 60 %. Pritom aspoň polovicu takto stanovených podielov musí objednávateľ dosiahnuť vozidlami bez spaľovacieho motora. Železnica je zatiaľ takáto regulácia ušetrená. „Nezabúdajte ale, že životnosť železničného koľajového vozidla je zhruba trikrát až štyrikrát dlhšia ako životnosť autobusu. Teraz kupované koľajové vozidlá sú nakupované s predpokladom služby až k horizontu roku 2060,“ pripomína Jiří Pohl. Nové vozidlá nezávislé trakcie sú tak pre dopravcov aj financujúce banky z roka na rok čoraz rizikovejšou investíciou. Dokedy budú využiteľné na výkonoch na verejnú objednávku? Dokedy budú vôbec využiteľné? To sa už zreteľne prejavuje na trhu. „Dopravcovia, až na výnimky, prakticky prestali nové naftou poháňané motorové vozidlá a jednotky nakupovať. Na to obratom reagovali renomovaní výrobcovia naftových motorových vozidiel útlmom vývoja a výroby. Tradičný odbor rýchlo speje k zániku,“ konštatuje pán Pohl.
Väčšina našich tratí na svoju elektrizáciu ešte čaká a éra nafty sa chýli ku koncu. Čo s tým? Ako riešenie sa ponúkajú trakčné vozidlá so zásobníkmi energie. Na železnici sa rysujú dve možnosti – vozidlá so zásobníkmi vodíka a palivovými článkami alebo vozidlá s akumulátormi. Podľa Jiřího Pohla sú pre Česko zaujímavé najmä moderné dvojzdrojové vozidlá trolej/akumulátor (BEMU). „Veľmi vhodne sa dopĺňajú s postupne budovanou líniovou elektrizáciou železničných tratí,“ vysvetľuje. „Pokračujúca elektrizácia dôležitých železničných tratí vytvára svojim trakčným vedením zázemie na nabíjanie trakčných akumulátorov vo vozidlách a zároveň skracuje dĺžku tratí bez elektrizácie. Akumulátory potom poskytujú dostatočný dojazd na zabezpečenie bezemisnej prevádzky aj na menej zaťažených odbočných tratiach bez nutnosti ich líniovej elektrizácie.“ Na odbočných tratiach sa potom zužitkujú aj ďalšie výhody nových vlakov. „Moderné elektrické jednotky dosahujú svojim merným trakčným výkonom 15 kW/t zhruba dvoj- až päťnásobok merného trakčného výkonu naftou poháňaných vozidiel, ktoré sú u nás doteraz používané na regionálnych zastávkových spojoch,“ porovnáva pán Pohl. „Pre elektrické jednotky je navyše typický pohon veľkého počtu dvojkolesí, ktorý im dáva vysokú adhéznu istotu. Na vedľajších tratiach sa tieto vlastnosti dokonale zužitkujú. Rýchlejšia akcelerácia a schopnosť udržať rýchlosť aj v stúpaní umožní vlakom plne využívať maximálne traťové rýchlosti. Akumulátorové vozidlá tak majú predpoklady pre výdatné skrátenie jazdných dôb osobných zastávkových vlakov a zatraktívnenie cestovných poriadkov.“
„Vysoko odolné lítium-titanátové akumulátory je možné z trakčného vedenia 25 kV nabíjať virtuálnou rýchlosťou až 400 km/h.“
Akumulátorové vlaky pritom nie sú žiadnou neoskúšanou novinkou. Napríklad v susednom Nemecku boli hojne využívané už od prelomu 19. a 20. storočia. Od roku 1907 boli dráham dodávané ľahko rozpoznateľné dvojvozové a trojvozové elektrické trakčné jednotky podľa návrhu Gustava Wittfelda s akumulátormi umiestnenými pod nízkymi kapotami nad pojazdom na čelách vozidla. Vrcholnou konštrukciou potom bolo 232 elektrických trakčných vozidiel ETA/ESA 150 dodávaných pre Deutsche Bahn v rokoch 1959 až 1965. Vynikali ľahkou samonosnou vozovou skriňou, ktorá pod podlahou ukrývala ťažké olovené trakčné akumulátorové batérie. Ich menovitá energia bola postupom času navyšovaná z 352 kWh až na 603 kWh, čo vozu dosahujúcemu maximálnu rýchlosť 100 km/h poskytovalo dojazd 250–400 km. Akumulátory boli nabíjané v režime pomalého nočného nabíjania z jednosmernej nabíjacej stanice. Zaujímavosťou je, že vykurovanie vozidiel bolo z dôvodu úspory energie riešené naftovým teplovzdušným agregátom. Prevádzka týchto vozidiel u DB skončila až v roku 1995. Skúsenosti s prevádzkou akumulátorových vozidiel získali aj vtedajší ČSD, hoci iba v posune. Už v rokoch 1926 až 1928 uviedli v Prahe do prevádzky prvé dve štvornápravové akumulátorové posúvacie lokomotívy radu E 407.0. Ich konštrukcia využívala diely prevzaté z parných lokomotív. Napríklad trakčné podvozky osadené labkovými trakčnými motormi boli odvodené z podvozkov tendrov rýchlikových lokomotív 375.0 a 387.0. Lokomotívy boli symetrické – uprostred vozidla umiestnenú krátku kabínu rušňovodiča z oboch strán obklopovali nízke kapotáže kryjúce 34 t ťažkú trakčnú akumulátorovú batériu s menovitou energiou 300 kWh. Vozidlá sa v prevádzke osvedčili, a tak na ne mohli neskôr nadviazať dodávky dvanástich obdobne riešených lokomotív radov E 417.0 a E 416.0 zo Škodových závodov. Vyradené boli začiatkom 60. rokov. Na tradíciu čistého posunu nadviazalo až v roku 1993 ČKD svojou dvojnápravovou akumulátorovou lokomotívou A 219.0001, odvodenou z vtedy vyrábanej dieselelektrickej lokomotívy 704.5 (T 238.0). Bola vybavená olovnenou trakčnou akumulátorovou batériou s menovitou energiou 192 kWh a GTO pulzným meničom na jazdu, elektrodynamické rekuperačné brzdenie aj na nabíjanie cez kábel. Prototyp sa v overovacej prevádzke osvedčil a dodnes slúži, ale v tom čase ešte nebol po bezemisných vozidlách dopyt.
Doba olovených trakčných akumulátorov je preč. Dnešné akumulátorové elektrické jednotky používajú, rovnako ako elektromobily, moderné lítiové akumulátory. Kladú na ne však výrazne odlišné požiadavky. U elektromobilov je žiadaná vysoká merná energia, aby mal automobil veľký dojazd a bol ľahký. Na železnici, kde je turnusové vozidlo využívané zhruba 16 hodín denne, je rozhodujúca životnosť, spoľahlivosť a energetická hospodárnosť akumulátora. Používajú sa preto drahšie lítiové LTO akumulátory typu HP (High Power) s hrubšou vnútornou štruktúrou as nízkym vnútorným odporom. Tie zvládnu desiatky tisíc nabíjacích cyklov, vysoké odbery pri rozjazdoch, ale aj vysoké nabíjacie výkony pri rekuperácii brzdnej energie alebo rýchlom nabíjaní, ktoré si prevádzka žiada. „Vysoko odolné lítium titanátové akumulátory je možné z trakčného vedenia 25 kV nabíjať virtuálnou rýchlosťou až 400 km/h, respektíve 6,7 km/min. Teda, za jednu minútu vozidlo získa energiu potrebnú na prejdenie takmer siedmich kilometrov. Pre bežné prevádzkové nabíjanie je rozumné uvažovať hodnotu zhruba polovičnú,“ vysvetľuje Jiří Pohl. Dojazd dnešných akumulátorových vozidiel s batériou na konci životného cyklu dnes predstavuje okolo 100 km. Na ich typickú aplikáciu – tj obsluhu odbočných tratí – je to dostatočné. Nabíjať ich možno niekoľkokrát denne, a to buď staticky, počas státia v elektrifikovanej železničnej stanici, alebo dynamicky, za jazdy po líniovo elektrifikovanej trati. „Schopnosť jazdy po hlavnej elektrifikovanej trati aj po trati bez trakčného vedenia umožňuje ponúknuť aj priame spojenie bez nutnosti prestupu z centra regiónu do jeho okrajových oblastí,“ upozorňuje na jednu z výhod Jiří Pohl.
Zaujímavou alternatívou pohonu železničných vozidiel je aj použitie palivových článkov. To sa dobre dopĺňa s rozvojom nových obnoviteľných zdrojov elektriny. Využitie energie vetra a slnka nevyhnutne vedie v určitých častiach dňa k prebytku dodávaného výkonu nad spotrebou. Práve vtedy je možné prebytočnú elektrickú energiu uložiť pomocou moderných elektrolyzérov do vodíka, ktorý je možné kedykoľvek neskôr v palivových článkoch premeniť späť na elektrinu. Tá môže poháňať napríklad vlak. Na spoločnom testovaní takejto technológie sa v novembri dohodli spoločnosti Deutsche Bahn a Siemens Mobility. Cieľom je uviesť v roku 2024 do prevádzky medzi mestami Tübingen, Horb a Pforzheim prototyp dvojvozovej trakčnej jednotky Siemens Mireo Plus H vybavenej novou vodíkovou technológiou. Deutsche Bahn v rovnakom čase otvorí servisné zázemie v meste Ulm a nový typ plniacej stanice, ktorá dokáže doplniť vodík do vozidla počas pätnástich minút. Mireo Plus H, poskytujúci najvyššiu prevádzkovú rýchlosť 160 km/ha dojazd až 600 km, má v priebehu testu najazdiť okolo 120 000 km v pravidelnej doprave. Pritom bude overované nielen vozidlo, ale aj súvisiaca infraštruktúra. Deutsche Bahn dnes prevádzkuje približne 1 300 vozidiel s naftovým pohonom, ktoré chcú v rámci snahy o dosiahnutie uhlíkovej neutrality postupne vyradiť. Pomôcť k tomu majú elektrifikácie tratí aj akumulátorové a vodíkové vozidlá. Jednotka Mireo dobre ilustruje aj ďalšiu veľkú výhodu nových vlakov. To sú konštrukčné synergie. „V Siemens Mobility bola vytvorená rodina troch regionálnych elektrických trakčných jednotiek. Okrem typu Mireo pre líniové trolejové napájanie je to aj dvojzdrojové usporiadanie trolej/ akumulátor Mireo Plus B a vodíkové Mireo Plus H. Komponenty a princípy mechanickej časti vozidiel aj trakčný pohon sú pritom u všetkých troch alternatív rovnaké, odlišnosť je len a iba v oblasti zdroja elektriny ,“ uzatvára Jiří Pohl.
Technológie napredujú neuveriteľným tempom a umelá inteligencia už nie len témou sci-fi filmov. Naopak, vďaka jej integrácii do bežne predávaných smartfónov sa stala bežnou súčasťou našich životov. Ak ju budete využívať správne, dokáže vám ušetriť množstvo času a pomôcť s viacerými aspektmi života.
Letecká doprava je synonymom neustáleho pokroku a inovácií, ktoré zvyšujú komfort cestujúcich aj efektivitu prevádzky. Najnovší návrh jedného z dvoch najväčších svetových výrobcov civilných lietadiel však okrem zvedavostí vzbudil aj obavy.
Umelá inteligencia sa rýchlo rozvíja a jej vplyv sa čoraz viac prejavuje aj v stavebnom sektore. AI ho pritom môže transformovať prakticky celý – od fázy návrhu až po samotnú výstavbu budov.
Elektromobilita je dnes v automobilovom priemysle témou číslo jeden – aspoň pokiaľ hovoríme o bežných osobných autách. Japonská Honda sa však elektrický pohon pokúša priniesť aj do sveta motocyklov, v ktorom môže nadviazať na ohromnú tradíciu a mnohé úspešné modely so spaľovacím pohonom.
