KRÓL Emil 1 GAWRON Stanisław 2 SKĘCZEK Wojciech 3 Autobus miejski z napędem spalinowo-elektrycznym - aspekty społeczno-ekonomiczne wyników badań drogowych WSTĘP Autobusy miejskie z napędem elektrycznym są już używane w wielu polskich i europejskich miastach. Do Warszawy, Poznania, Sosnowca i Lublina dołączają kolejne miasta: Częstochowa, Inowrocław, Polkowice, Jaworzno. W nowej perspektywie unijnego dofinansowania 2014-2019 wiele miast zapowiada wymianę części taboru komunikacji miejskiej na pojazdy elektryczne, czy hybrydowo-elektryczne. Z tego finansowania chcą skorzystać również mniejsze miejscowości, gdyż zachęcają ich korzyści środowiskowe i ekonomiczne. Wysoki koszt zasobników energii [1,5,6] oraz ich powolny rozwój często wymuszają stosowanie napędów spalinowo-elektrycznych, również na trasach podmiejskich. Napęd spalinowo-elektryczny daje możliwość jazdy w centrach miast z wykorzystaniem napędu elektrycznego bez emisji szkodliwych substancji dla środowiska naturalnego, który umożliwia poruszanie się poza miastami z wykorzystaniem napędu spalinowego [3]. Kolejną możliwością rozwoju napędu autobusów jest zastosowanie napędu hybrydowego, gdzie ruszanie oraz hamowanie odbywa się przy większościowym udziale napędu elektrycznego, a kontynuacja jazdy ustalonej odbywa się z użyciem napędu spalinowego. Napęd elektryczny umożliwia hamowanie z wykorzystaniem odzysku energii. Zastosowanie napędu hybrydowego w minibusie do transportu ludzi w obszarach miejskich pozwala ograniczyć koszty napędu oraz zasobnika energii. W celu sprawdzenia możliwości wprowadzenia minibusu miejskiego z napędem spalinowo-elektrycznym wmieście Pszczyna, przeprowadzono badania terenowe z wykorzystaniem zastępczego pojazdu z napędem hybrydowym bimodalnym. W Pszczynie nigdy nie istniała komunikacja zbiorowa, która zapewniałaby dojazd do centrum miasta z jej dzielnic. Brak komunikacji miejskiej przyczynia się w dużej mierze do zwiększenia transportu samochodami osobowymi, powstania korków w szczytowych porach dnia oraz przyczynia się do braku wolnych miejsc parkingowych. Drogi dojazdowe do centrum są zastawione samochodami osobowymi, co w znacznym stopniu utrudnia przejazd. Brak stałej komunikacji publicznej uniemożliwia dojazd do lekarza lub instytucji publicznych osobom niepełnosprawnym czy starszym. Taka sytuacja zniechęca mieszkańców Pszczyny do aktywnego uczestnictwa w życiu miasta oraz imprezach organizowanych na rynku lub w jego okolicach, ponieważ nie ma jak wrócić wieczorem do miejsc zamieszkania położonych z dala od centrum miasta, a miejsca parkingowe są zajęte przez turystów. Przyzwyczajenie mieszkańców Pszczyny do braku komunikacji miejskiej, problemów z parkowaniem oraz kosztami przemieszczania się, można zmienić, wykorzystując pojawiające się lokalne inicjatywy społeczne dotyczące powstania komunikacji miejskiej w Pszczynie. Utworzenie jednej linii komunikacyjnej, która skomunikuje poszczególne dzielnice miasta z wykorzystaniem małego autobusu z napędem elektrycznym, pozwoli na poprawę życia społecznego oraz przyczyni się do rozwoju miasta. 1 Instytut Napędów i Maszyn Elektrycznych KOMEL, Al. Roździeńskiego 188, PL-40-203 Katowice, Tel.:(+4832) 299-93-81 w 19, Fax: (+4832) 299-93-89,e-mail: e.krol@komel.katowice.pl, www.komel.katowice.pl 2 Instytut Napędów i Maszyn Elektrycznych KOMEL, Al. Roździeńskiego 188, PL-40-203 Katowice, Tel.:(+4832) 299-93-81 w 24, Fax: (+4832) 299-93-89,e-mail: s.gawron@komel.katowice.pl, www.komel.katowice.pl 3 Handel i Usługi Wojciech Skęczek, Rymarska 2, 43-200 Pszczyna, Tel. 501491149, e-mail:trafline@trafline.pl 4279
1. BADANIA TERENOWE TRASY PRZEWOZU PASAŻERÓW SAMOCHODEM Z NAPĘDEM SPALINOWO-ELKTRYCZNYM 1.1. Charakterystyka pojazdu z napędem spalinowo-elektrycznym Jako pojazd zastępujący mały autobus z napędem spalinowo-elektrycznym wybrano zbudowany w Instytucie Napędów i Maszyn Elektrycznych Komel samochód dostawczy. Samochód zbudowano na bazie Honkera Cargo (dopuszczalna masa całkowita wynosi 3.5 t), w którym oprócz tradycyjnego silnika spalinowego zamontowano silnik synchroniczny z magnesami trwałymi o dużej przeciążalności momentem [4] oraz dużej pojemności zasobnika energii. W przyjętej koncepcji silnik spalinowy powinien być wykorzystywany do przejazdów na dłuższych odcinkach poza miastami lub poza terenami zabudowanymi. Zakłada się również, że na obszarze miast rolę głównego napędu pełnić będzie silnik elektryczny, jednak o wyborze napędu decyduje kierowca. Samochód testowy może pracować w dwóch całkowicie niezależnych trybach napędu. W trybie pierwszym, który można określić jako tryb diesel, samochód jest napędzany wyłącznie przez fabryczny silnik diesla. Silnik elektryczny w trybie diesel może działać jako prądnica ładująca baterie akumulatorów trakcyjnych oraz jako prądnica wykorzystywana do elektrycznego hamowania odzyskowego (tryby pracy napędu eterycznego kierowca może zmieniać w trakcie jazdy). W drugim trybie napędu - trybie elektrycznym - samochód jest napędzany wyłącznie przez silnik elektryczny, z pominięciem skrzyni biegów silnika spalinowego. Ze względu na wykorzystanie wyłącznie silnika elektrycznego w trybie elektrycznym, napęd pojazdu charakteryzuje się dużą czystością ekologiczną, w trybie tym zredukowana zostanie do zera emisja szkodliwych spalin i CO 2 do atmosfery oraz zdecydowanie ograniczony zostanie hałas generowany przez pracujący silnik spalinowy. Parametry napędu elektrycznego: maksymalny zasięg jazdy 100 km; prędkość maksymalna 70 km/h; pojemność energetyczna akumulatora trakcyjnego 21kWh; moc znamionowa silnika elektrycznego 45 kw; moc maksymalna silnika elektrycznego 70 kw; maksymalny moment silnika 520N. m; w trybie elektrycznym praca bez wykorzystania skrzyni biegów (dźwignia zmiany biegów w pozycji neutralnej); silnik elektryczny napędza bezpośrednio wał napędowy pojazdu przed mostem z mechanizmem różnicowym. 1.2. Charakterystyka przeprowadzonych badań terenowych Celem przeprowadzonych badań terenowych było doświadczalne sprawdzenie i porównanie, rzeczywistego zapotrzebowania na energię elektryczną i paliwo płynne zużywane przez pojazd z napędem hybrydowym przy jeździe wyłącznie w trybie spalinowym i następnie w trybie elektrycznym po tych samych, wybranych trasach. W ten sposób określono rzeczywiste koszty przejechania 1 km na napędzie elektrycznym oraz na napędzie spalinowym. Badanie dla obu typów napędu wykonano przy następujących założeniach: samochód w obu trybach napędu pokonuje identyczną trasę, w obu trybach napędu samochód przewozi ten sam ładunek, samochód zatrzymuje się na tych samych przystankach. Obiektem doświadczalnym był wcześniej opisany dostawczy samochód hybrydowy-bimodalny o napędzie spalinowo-elektrycznym. Do realizacji badań zostały wytypowane dwie trasy. Pierwsza z nich jest trasą przejazdu autobusu podmiejskiego, pomiędzy miejscowościami: Myszków Koziegłowy Cynków Koziegłowy Myszków. Długość trasy, ok. 50 km, odpowiada dwóm przejazdom pętli autobusu miejskiego [2]. Druga trasa przebiegała przez centra miast aglomeracji śląskiej: Sosnowiec Dąbrowa Górnicza Siemianowice Śląskie Katowice Sosnowiec. W celu 4280
zasymulowania przewozu pasażerów, samochód został obciążony ładunkiem 1000kg oraz zatrzymywał się na zaplanowanych przystankach (postój na każdym z przystanków trwał ok. 10 sekund). Na trasie nr 1 samochód prowadził zawodowy kierowca autobusu, który regularnie jeździ na tej trasie, natomiast trasę nr 2 pokonywał kierowca z dużym doświadczeniem w prowadzeniu pojazdów o napędzie elektrycznym. 1.3. Trasa nr 1 - Myszków. Szczegółową analizę przeprowadzonych testów na trasie 1 opublikowano w artykule [2], w niniejszym artykule zostaną wykorzystane tylko wyniki końcowe oraz wnioski z badań na trasie 1. W tabeli 1 przedstawiono wyniki badań na trasie 1, na trasie tej były wykonane dwa przejazdy, jeden z wykorzystaniem napędu elektrycznego oraz jeden z napędem spalinowym. Tab.1. Zestawienie najważniejszych parametrów z badań na trasie 1. Spalinowy Elektryczny 1 Pokonany dystans [km] 47,26 47,11 2 Maksymalna prędkość [km/h] 72,87 64,87 3 Czas przejazdu [min] 80,77 80,78 4 Średnia prędkość [km/h] 35,11 34,99 5 Pojemność akumulatora trakcyjnego[kwh] -21,00??? 21,00 6 Ilość zużytejenergii elektrycznej, którą należy dostarczyć z zewnątrz [kwh] 0,62 14,81 7 Ilość odzyskanej energii podczas hamowania [kwh] 0,92 1,12 8 Procentowy odzysk energii elektrycznej w stosunku do pojemności akumulatora trakcyjnego (21 kwh) [%] 4,40 5,30 9 Całkowita zużyta energiaelektryczna przez pojazd (+oświetlenie, wspomaganie hamulców i kierownicy) [kwh] 0,30 15,93 10 Zużycie energii w kwh/100 km 1,31 31,44 11 Zasięg teoretyczny w trybie elektrycznym [km] - 66,78 12 Zużycie paliwa płynnego [l] 6.60 -- 1.4. Trasa nr 2 aglomeracja miejska. Trasa numer 2 przebiegała zgodnie z linią zaznaczoną na mapie na rysunku1, tj.: Sosnowiec - Dąbrowa Górnicza - Siemianowice Śląskie -Katowice - Sosnowiec i została wybrana do przeprowadzenia badań ze względu na inne warunki lokalizacyjne. Podczas badań był używany tylko napęd elektryczny, ze szczególnym uwzględnieniem hamowania odzyskowego. Podczas badań na trasie 2 silnik spalinowy nie był w ogóle używany. Przy wykorzystywaniu wyłącznie napędu elektrycznego oraz przy pełnym naładowaniu akumulatora pokładowego, hamowanie odzyskowe jest automatycznie dezaktywowane, ze względu na zagrożenie przeładowania akumulatora trakcyjnego. W opisywanym pojeździe hamowanie regeneracyjne aktywuje się automatycznie, jeżeli w baterii zostanie "wygospodarowane" miejsce na energię elektryczną z hamowania odzyskowego. Hamowanie odzyskowe w pojeździe Honker Cargo (dawniej Pasagon) działa dwuetapowo, zarówno w trybie elektrycznym, jak również w trybie diesel. W pierwszym etapie hamowanie odzyskowe jest uruchamiane, gdy kierowca nie używa pedału przyspieszenia, jest to odpowiednik hamowania silnikiem w samochodzie spalinowym. Drugi etap hamowania odzyskowego jest aktywowany w przypadku użycia przez kierowcę pedału hamulca. Pedał hamulca jest oczujnikowany i informacja o jego "wychyle" jest przekazywana do komputera pokładowego (ECU) pojazdu, a następnie ECU reguluje siłę hamowania elektrycznego w zależności od wychylenia pedału hamulca oraz ustawień trybu jazdy [5, 6]. ECU pojazdu jest tak skonfigurowane, aby pozwalało odzyskać jak najwięcej energii podczas hamowania. Gdy zaczynają pracować hamulce cierne pojazdu, ilość energii mechanicznej przekazywanej do silnika synchronicznego pracującego jako prądnica ulega drastycznemu zmniejszeniu. Podobna sytuacja występuje w przypadku gwałtownego hamowania, 4281
gdzie również większość energii pojazdu wynikająca z jego ruchu jest wytracana na ciepło w układzie hamulcowym. Badana trasa 2 miała długość 55 km, a czas przejazdu wynosił ponad 112 minut, ze średnią prędkością prawie 29 km/h, czyli zbliżoną jak w przypadku badań na trasie 1, gdzie średnia prędkość wynosiła około 35 km/h [2]. Podstawowe wyniki z badań na trasie 2, pokazanej na rysunku 1, zamieszczono w tabeli 2. Rys.1. Przebieg badanej trasy 2- aglomeracja miejska Tab. 2. Zestawienie najważniejszych parametrów jazdy elektrycznej 1 Pokonany dystans [km] 55,00 2 Maksymalna prędkość [km/h] 65,00 3 Czas przejazdu [min] 112,28 4 Średnia prędkość [km/h] 29,39 5 Pojemność akumulatora trakcyjnego [kwh] 21,00 5 Ilość zużytej energii elektrycznej, którą należy dostarczyć z zewnątrz [kwh] -18,15 6 Ilość odzyskanej energii [kwh] 1,65 7 Procentowy odzysk energii elektrycznejw stosunku do pojemności akumulatora trakcyjnego (21 kwh) [%] 7.9 8 Całkowita zużyta energia elektryczna [kwh] -19,80 9 Zużycie energii w kwh/100 km 32,99 10 Zasięg teoretyczny [km] 63,65 Na rysunku nr 2 pokazano przebieg trasy z uwzględnieniem różnicy wysokości nad poziomem morza. Minimalna wysokość drogi to 288 m.n.p.m, natomiast maksymalna to 354 m. 4282
Energia pobierana [kwh] Rys.2.Wykres trasy z uwzględnieniem wysokości nad poziomem morza Kolejne wykresy przedstawiają prędkość samochodu oraz wartość energii elektrycznej odzyskanej podczas hamowania, całkowitej energii zużytej przez pojazd, prąd baterii trakcyjnej itp. Rys.3. Prędkość samochodu podczas przejazdu na trasie 2 Rysunek 4 przedstawia ilość pobranej energii elektrycznej z akumulatora trakcyjnego podczas przejazdu testowej trasy 2. Na wykresie można zauważyć zwiększone lub zmniejszone zużycie energii, a jest to związane z pokonywaniem różnicy wysokości. 0.0 0 20 40 60 80 100 120-2.0-4.0-6.0-8.0-10.0-12.0-14.0-16.0-18.0-20.0 Czas jazdy [min] Rys.4. Przyrost zużycia energii elektrycznej przez pojazd na trasie 2 przejazdu 4283
Moc pobierana z baterii [kw] Prąd baterii [A] 50 30 10-10 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70-30 -50-70 -90-110 Czas jazdy [min] Rys.5.Przebieg prądu pobieranego i oddawanego do akumulatora trakcyjnego- okres 10 minut Na rysunku5 przedstawiono przebieg czasowy prądu pobieranego z (wartości ujemne) oraz oddawanego do (wartości dodatnie) akumulatora trakcyjnego. W celu poprawy przejrzystości odczytu, przebieg prądu zawężono do czasu 10 minut. Z przebiegu tego można odczytać kiedy kierowca samochodu wciskał pedał przyspieszenia, a kiedy pedał hamowania. Dodatkowo można zauważyć, że prądy dodatnie związane z hamowaniem mają w pewnych okresach czasu stały poziom. Te okresy hamowania regeneracyjnego są odpowiednikiem hamowania silnikiem w samochodzie z napędem spalinowym. W dalszej kolejności następuje gwałtowny wzrost prądu hamowania i jest on związany z użyciem pedału hamulca przez kierowcę, w tym czasie nie działa jeszcze hamowanie mechaniczne. Następnie prąd maleje, ponieważ pozostała część energii hamowania zostaje rozproszona na ciepło w układzie hamowania ciernego. Na rysunku 6 przedstawiono przebieg czasowy mocy elektrycznej pobieranej z akumulatora trakcyjnego podczas jazdy, jak również mocy oddawanej podczas elektrycznego hamowania odzyskowego. Maksymalna moc pobierana podczas przyspieszania oraz podjazdów pod wzniesienia wynosi około 43 kw, a moc hamowania około 16 kw. 20 10 0-10 0 20 40 60 80 100 120-20 -30-40 -50 Czas jazdy [min] Rys.6.Przebieg mocy pobieranej i oddawanej z akumulatora trakcyjnego Na wykresie 7 przedstawiono przyrost energii odzyskanej w funkcji czasu (pokonywanych kilometrów).w całym badanym 112 minutowym okresie jazdy odzyskano prawie 1,65 kwh energii elektrycznej, co stanowi ponad 7,9 % w stosunku do całkowitej pojemności akumulatora trakcyjnego. 4284
Energia odzyskana [kwh] 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0 20 40 60 80 100 120 Czas jazdy [min] Rys.7. Przyrost energii elektrycznej odzyskiwanej podczas hamowania 2. PORÓWNANIETECHNICZNO - EKONOMICZNE I ŚRODOWISKOWEJAZDY Z NAPĘDEM ELEKTRYCZNYM I SPALINOWYM W ramach badań terenowych wykonano trzy jazdy, podczas których rejestrowano wartości parametrów napędu elektrycznego oraz prędkość i położenie samochodu. Jedno badanie wykonano z napędem spalinowym, natomiast drugie i trzecie z napędem elektrycznym. We wszystkich badaniach stosowano hamowanie odzyskowe. W tabeli 3 zestawiono najważniejsze parametry dotyczące przeprowadzonych badań. Wykazano, że można zaoszczędzić do 8 % energii elektrycznej stosując odpowiednią metodę jazdy: np. zaoszczędzona energia pozwala pokonać kilka kilometrów całkowicie za darmo, ale również pośrednio zmniejsza zużycie mechanicznych elementów hamulca (np. klocków hamulcowych), a także powoduje mniejszą emisję szkodliwych pyłów z układu hamulcowego. Niezależnie od miejsca przeprowadzenia badań widać, że średnia prędkość przejazdu wynosi ok. 30-35 km/h, a prędkość maksymalna niewiele przekracza 70 km/h. Jest to istotne z punktu widzenia doboru nowych napędów do autobusów miejskich i podmiejskich, a także ich efektywności energetycznej. Napęd elektryczny stosowany w mikrobusach i minibusach do transportu publicznego w obszarze zabudowanym swoją optymalną (najwyższą) sprawność powinien posiadać właśnie przy tych najczęściej wykorzystywanych prędkościach jazdy. Tab.3.Porównanie wyników badań trzech jazd testowych: Trasa 1 Trasa 2 jazda spalinowa jazda elektryczna jazda elektryczna 1 Pokonany dystans [km] 47,26 47,11 55,00 2 Maksymalna prędkość [km/h] 72,87 64,87 65,00 3 Czas przejazdu [min] 80,77 80,78 112,28 4 Średnia prędkość [km/h] 35,11 34,99 29,39 5 Pojemność akumulatora trakcyjnego [kwh] 21,00 21,00 21,00 6 Ilość energii elektrycznej zużytej, którą należy dostarczyć z zewnątrz [kwh] 0,62 14,81 18,14 7 Ilość odzyskanej energii [kwh] 0,92 1,12 1,67 8 Procentowy odzysk energii w stosunku do całkowitej pojemności akumulatora trakcyjnego [%] 4,40 5,30 7,90 9 Całkowita zużyta energia elektryczna [kwh] 0,30 15,93 19,81 10 Zużycie kwh/100 km 1,31 31,44 32,99 11 Zasięg teoretyczny w trybie elektrycznym [km] -- 66,78 63,65 4285
2.1. Analiza ekonomiczna W celu przedstawienia opłacalności wprowadzenia do miasta małych autobusów o napędzie elektrycznym, przeprowadzono analizę ekonomiczną. Tab.4. Zestawienie kosztów zwrotu inwestycji l.p. Parametr wartość jednostka 1 cena ON 4,6 zł/l 2 cena energii elektrycznej 0,35 zł/kwh 3 zakładane zużycie ON [2] 14 l/100 km 4 zakładane zużycie energii elektrycznej 33 kwh/100 km 5 zakładany dzienny przebieg 300 km 6 ilość eksploatowanych dni w roku 300 dni 7 zakładany przebieg roczny 90 000 km 8 zakładane koszty dodatkowe związane z eksploatacją ON 1 4 500 zł/rok 9 zakładane koszty dodatkowe związane z eksploatacją ELV 2 1 500 zł/rok 10 koszt przejechania zakładanej trasy ON 62 460 zł 11 koszt przejechania zakładanej trasy ELV 11 895 zł 12 koszt wozokilometra ON 0,694 zł 13 koszt wozokilometra ELV 0,132 zł 14 Oszczędności wynikające z zastosowania ELV 50 565 zł/rok 15 Szacowany koszt zakupu minibusa ON 200 000 zł 16 Szacowany koszt zakupu minibusa ELV 3 420 000 zł 17 Dotacja na zakup samochodu elektrycznego 25 % 18 Prosty czas zwrotu inwestycji 4,4 lata 19 Prosty czas zwrotu inwestycji z dotacją 2,3 lata Uwagi do tabeli: 1) - w kosztach dodatkowych dla samochodu spalinowego uwzględniono (oszacowano) naprawy, przegląd rejestracyjny, wymianę olejów, filtrów, klocków hamulcowych, wymiana ogumienia itp. 2) - w kosztach dodatkowych dla samochodu o napędzie elektrycznym uwzględniono naprawy, przegląd rejestracyjny, wymianę filtrów kabinowych, konserwację stacji ładowania oraz wymiana ogumienia itp. 3) - w kosztach zakupu samochodu elektrycznego, w celu zapewnienia większego zasięgu (mobilności) uwzględniono dodatkowo wymienną baterię 20 kwh, która powinna wystarczyć na przejazd trasy o długości ok. 50 km. W w/w kalkulacji dotyczących wozokilometrów nie uwzględniono kosztów związanych z utrzymaniem minibusów, np. wynajęcia kierowcy, garażowaniem, sprzątaniem itp. Koszty te dla obu przypadków, tj. napęd spalinowy lub napęd elektryczny będą identyczne. 2.2. Efekty społeczno - środowiskowe Docelowa grupa mogąca korzystać z komunikacji miejskiej w Pszczynie na projektowanej linii wynosi około 2500 pasażerów dziennie, co daje liczbę 625 tysięcy pasażerów rocznie (250 dni roboczych razy 2500 pasażerów na dzień).wśród najbardziej zainteresowanych są uczniowie szkół ponadgimnazjalnych, pracownicy zakładów pracy dojeżdżający do centrum miasta oraz mieszkańcy z okolicznych dzielnic. Wobec braku komunikacji w centrum Pszczyny, proponowane rozwiązanie może być wykorzystane przez potencjalnych pasażerów, w liczbie bliskiej 2500 dziennie, co podniesie komfort podróżowania po centrum autobusem miejskim, szczególnie ze będzie on 4286
dostosowany do przewozu osób niepełnosprawnych i wyposażony w bezemisyjny (napęd elektryczny). Ogólnie możliwe efekty przedsięwzięcia usprawniającego funkcjonowanie komunikacji miejskiej można sklasyfikować w trzech grupach: 1. efekty ekonomiczne, wynikające ze zmian: czasów podróży pasażerów, czasów podróży pozostałych uczestników ruchu, kosztów eksploatacji pojazdów komunikacji miejskiej, liczby wypadków, możliwość zareklamowania Pszczyny, jako miasta z ekologicznym transportem. 2. efekty społeczne, polegające na: redystrybucji kosztów podróży pomiędzy poszczególnymi grupami społecznymi, zmianie zachowań komunikacyjnych, zmianie poglądów mieszkańców i decydentów dotyczących właściwej obsługi komunikacyjnej poszczególnych obszarów, zwiększenie poczucia bezpieczeństwa ruchu, zapoznanie społeczeństwa z ekologicznym transportem zgodnym z ogólnoświatowym trendem. 3. efekty środowiskowe, wynikające ze zmian: w zanieczyszczeniu powietrza, w poziomie hałasu, w wyglądzie ulic, świadomości społeczeństwa. WNIOSKI Analiza opłacalności wprowadzenia samochodów elektrycznych lub hybrydowych (z głównym udziałem napędu elektrycznego) oparta została nie na symulacjach teoretycznych, ale na wynikach rzeczywistych jazd doświadczalnych. Jest to bardzo ważny aspekt, gdyż w takim wypadku nie można mówić o teoretycznych przebiegach i zużyciu energii elektrycznej lub paliwa. Pierwszy przejazd testowy został wykonany na silniku spalinowym na trasie Myszków - Koziegłowy - Cynków - Koziegłowy - Myszków [2]. Podczas jazdy mierzono parametry elektryczne układu, skupiając się głównie na możliwości odzyskiwania energii elektrycznej z hamowania, co jest istotne w pojazdach z napędem elektrycznym. Mierzono również prędkość jazdy, czas postoju itp. Drugi przejazd testowy został przeprowadzony dokładnie na tej samej trasie [2], przez tego samego kierowcę, w identycznych warunkach atmosferycznych. Z założenia liczba przystanków była identyczna, jednak ze względu na zmienne warunki drogowe (skrzyżowania, przejścia dla pieszych itp.) nie udało się uzyskać dokładnie identycznej charakterystyki jazdy. Do celów porównawczych najważniejsze było to, że trasa geograficzne była identyczna. W tabeli nr 1 zestawiono najważniejsze wyniki badań z trasy 1,z których wynika, że średnie prędkości samochodu zarówno z napędem elektrycznym jak i spalinowym były bardzo zbliżone, co potwierdza bardzo podobny charakter jazdy. Zużycie energii elektrycznej przeliczając na 100 km wynosi ok. 31,5 kwh. W całym badanym 80 minutowym okresie jazdy odzyskano prawie 1,1 kwh energii elektrycznej, co stanowi ponad 5,2 % w stosunku do pojemności akumulatora trakcyjnego. Jest to wynik lepszy w porównaniu z silnikiem spalinowym, ale daleki od rzeczywistych możliwości odzysku z hamowania. Podczas badań w aglomeracji śląskiej, średnia prędkość jazdy spadła do ok. 30 km/h, a zużycie energii elektrycznej wzrosło w porównaniu do jazdy na trasie 1, o ok. 1,5 kwh/100 km. Na wynik ten wpływa ilość zatrzymań wynikająca z lokalizacji drogi (np. miasto). Interesującym wskaźnikiem jest wartość energii elektrycznej odzyskanej, który w przypadku trasy 2 wyniósł prawie 8 %. Stanowi to prawie 50 % więcej odzyskanej energii elektrycznej przy hamowaniu odzyskowym w porównaniu z trasą 1. Oznacza to, że niezależnie od typu napędu w pojeździe (spalinowy lub elektryczny), na wartość zużytego "paliwa" istotny wpływ ma sposób 4287
jazdy kierowcy. W przypadku napędu elektrycznego, gdzie energię elektryczną można odzyskać podczas hamowania, duży wpływ ma sposób zatrzymywania pojazdu. Z przeprowadzonej analizy ekonomicznej wynika, że zakup mikrobusu o napędzie elektrycznym zwróci się dopiero po ok. 5 latach eksploatacji. Otrzymany wynik nie jest zadowalający, gdyż w celu osiągnięcia założonego przebiegu (300 km dziennie) koniecznym jest zakup dodatkowego zasobnika energii elektrycznej. Koszt dodatkowego akumulatora trakcyjnego o pojemności 20 kwh szacuje się na kwotę ok. 60 tys. zł, co stanowi prawie 20 % zakupu całego mikrobusuelektrycznego. Sytuacja wyglądałaby znacznie lepiej, gdyby na zakup czysto ekologicznego transportu przedsiębiorąca mógł otrzymać bezzwrotną dotację, w wysokości np. 25 % zakupu. Wówczas zakup nowego mikrobusu elektrycznego zwróci się po ok. 2,3 roku, co jest wynikiem zadowalającym. Streszczenie W artykule przedstawiono opis badań specjalnie przygotowanego pojazdu dostawczego wyposażonego w napęd hybrydowy bimodalny, dzięki któremu zostały wykonane przejazdy mające symulować mikrobus z napędem elektrycznym i spalinowym przewożący ludzi na terenach miejskich oraz podmiejskich. Przeprowadzono testy zarówno z napędem spalinowym jak i elektrycznym. Badania wykonano na trasie przejazdu autobusu podmiejskiego w trakcie normalnego ruchu ulicznego, zatrzymując pojazd na każdym przystanku oraz w aglomeracji śląskiej, gdzie trasa prowadziła przez centra miast. Przeprowadzono analizę, ekonomiczną, porównano prędkości przejazdu, ilości zużytej energii elektrycznej oraz paliwa. Przeprowadzono analizę techniczną przejazdów z wykorzystaniem obu typów napędu. Omówiono aspekty społeczno środowiskowe wprowadzenie małego autobusu z napędem elektrycznym w jednym ze śląskich miast. Słowa kluczowe: elektryczny autobus, autobus hybrydowy, napęd elektryczny, minibus City bus with diesel-electric drive - socio-economic aspects of road test results Abstract The paper describes a specially prepared test van with a hybrid bimodal drive, which wasperformed to simulate minibus runs with electric and combustion engine drive carryingpassengers in urban and suburban areas. Tests were performed with both drivers combustion engine and electric. The study was conducted on a bus route during normal suburban traffic, stopping the vehicle at each bus stop and the Silesian agglomeration where the route ran through the city centers. Prepared economic analysis, compared vehicles speed and the amounts of electricity and fuel consumed. An analysis of the technical passages using both types of drive was made. Discusses the socio-environmental aspect of introducing small bus with electric drive in one of the Silesian cities was shown. Keywords: electric bus, hybridbus, electric drive, minibus. BIBLIOGRAFIA 1. Dukalski P., Białas A., Radwański R., Będkowski B., Fręchowicz A.: Obliczenia trakcyjne samochodu z silnikiem BLDC z przełączalną liczbą zwojów., Przegląd Elektrotechniczny 11.2013. 2. Król E., Skęczek W.: Autobus miejski z napędem spalinowo-elektrycznym-wyniki badań drogowych, Maszyny Elektryczne Zeszyty Problemowe, nr 1/2015. 3. Król E.: Badanie efektywności energetycznej pojazdu hybrydowego bimodalnego, Logistyka, nr 6/2014. 4. Rossa R., Wolnik T., Porównanie dwóch konstrukcji silników synchronicznych z magnesami trwałymi do pojazdu terenowego typu quad z napędem elektrycznym, Maszyny Elektryczne Zeszyty problemowe nr 100/2013 cz. II, str. 105-110. 5. Rossa R.:Badania eksploatacyjne samochodu osobowego zelektryfikowanego zestawem e-kit. Maszyny Elektryczne Zeszyty Problemowe, nr 2/2014 (102), str. 151-155. 6. Rossa R., Będkowski B., Bernatt J., Meinicke T.:Badania eksploatacyjne miejskiego samochodu dostawczego z napędem elektrycznym e-kit, Logistyka, nr 6/2014. 4288