Możliwości zastosowania autobusów z napędem bateryjnym w publicznym transporcie zbiorowym

Podobne dokumenty
Projekt CACTUS : Modele i metody oceny i optymalizacji ładowania autobusów elektrycznych

Uchwała nr 35/2016. Zarządu Komunikacyjnego Związku Komunalnego Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego w Katowicach z dnia 17 maja 2016 roku

Metodyki rozmieszczania punktów ładowania dla transportu indywidualnego i zbiorowego

ŹRÓDŁA NAPĘDU W MIEJSKIEJ KOMUNIKACJI AUTOBUSOWEJ -KIERUNKI INNOWACYJNOŚCI

Alternatywne napędy autobusów w publicznym transporcie zbiorowym

ŹRÓDŁA NAPĘDU W MIEJSKIEJ KOMUNIKACJI AUTOBUSOWEJ -KIERUNKI INNOWACYJNOŚCI BARTŁOMIEJ WALCZAK

ANALIZA ENERGOCHŁONNOŚCI RUCHU TROLEJBUSÓW

Spełnienie wymagań EURO4 i EURO5 przez autobusy na ON i CNG analiza porównawcza, na przykładzie wybranej floty pojazdów

MAN Truck & Bus Ekologicznie i ekonomicznie w przyszłość. MAN EURO VI: hybryda

PERSPEKTYWY ROZWOJU ELEKTRYCZNYCH AUTOBUSÓW MIEJSKICH MARKI URSUS. URSUS BUS S.A. Dariusz Kasperek

C40 UrbanLife. Warszawa. Zapotrzebowanie na środki transportu o niskiej emisji CO 2. 9 maja 2011 r. Leszek Drogosz Stanisław Jedliński

Środowiskowe aspekty wykorzystania paliw metanowych w transporcie

Organizacja transportu publicznego

Rozwój publicznego transportu zbiorowego w Wielkopolsce poprzez zakup spalinowego taboru kolejowego

Czy autobus elektryczny

AUTOBUSY ELEKTRYCZNO-WODOROWE URSUS BUS S.A.

Ocena kosztów zastosowania komunikacji opartej na pojazdach elektrycznych

Elementy zrównoważonej mobilności miejskiej Suplement do Planu Gospodarki Niskoemisyjnej Gminy Czerwonak przyjętego Uchwałą Nr 137/XVII/2016 Rady

Projekt inwestycji dot. wdrożenia elementów Inteligentnego Systemu Transportu wraz z dynamiczną informacją pasażerską oraz zakupem taboru autobusowego

Współpraca pomiędzy Krajową Agencją Poszanowania Energii S.A. a Urzędem m.st. Warszawy w ramach projektów UE: E-Street i STAR BUS

ELEKTROMOBILNOŚĆ WPROWADZENIE. Michał Kaczmarczyk, GLOBEnergia Zakopane,

PROGRAM WDROŻENIA PALIW ALETERNATYWNYCH w MZK SŁUPSKS

Co elektromobilność może zaoferować Twojemu miastu i jego mieszkańcom. Małgorzata Durda, Volvo Polska

Rola zrównoważonych planów mobilności miejskiej (SUMP) w procesie budowy infrastruktury transportowej (projekt ENDURANCE) Dr Krzysztof Buczkowski

Działania na rzecz zrównoważonej mobilności w mieście stołecznym Warszawa. Miejskie Zakłady Autobusowe Sp. z o.o.

Plany budowy miejskiej infrastruktury do ładowania pojazdów elektrycznych w Warszawie Katarzyna Strzegowska - Zastępca Dyrektora ZTM

Kształtowanie układu komunikacyjnego stosowane rozwiązania. Artur Zając Dział Analiz Układu Komunikacyjnego ZTM

More Baltic Biogas Bus Project

Część II - ocena wybranych linii komunikacji miejskiej ( nr linii: 31 oraz 44 ) pod kątem obsługi przez autobusy elektryczne:

Główne problemy. Wysokie koszty importu ropy: 1 mld dziennie w 2011 Deficyt w bilansie handlowym: ~ 2.5 % of PKB 7% wydatków gospodarstw domowych

Planowanie Gospodarki Niskoemisyjnej proekologiczne rozwiązania w transporcie. Marcin Cholewa Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

Komunikacja miejska w Lublinie szansą na oddech dla miasta.

Urban Transport Roadmaps

Układy napędowe i magazyny energii w pojazdach elektrycznych oraz systemy do ładowania baterii

E Mobilność szanse rozowju w Polsce.

UCHWAŁA Nr RADY MIEJSKIEJ W ŁODZI z dnia

Analiza kosztów eksploatacji pojazdów komunikacji miejskiej na przykładzie Miejskiego Przedsiębiorstwa Komunikacyjnego w Lublinie

nowe trendy mobilności w regionach Europy

Poprawa systemu transportu publicznego poprzez zakup nowoczesnego taboru wraz z niezbędną infrastrukturą przez Komunikację Miejską Płock Sp. z o.o.

SYMULACJA CYKLU PRACY HYBRYDOWEGO UKŁADU NAPĘDOWEGO GÓRNICZEJ LOKOMOTYWY SPĄGOWEJ

Oś Priorytetowa V. Gospodarka niskoemisyjna Działanie 5.4 Strategie niskoemisyjne, Poddziałanie Strategie niskoemisyjne z wyłączeniem BOF

Załącznik do Uchwały Nr 32/2015 KM RPO WO z dnia 26 listopada 2015 r.

Sprężony Gaz Ziemny jako paliwo dla transportu zbiorowego

Czy elektromobilność zatrzyma rozwój autogazu?

Wpływ rozwoju elektromobilności w Polsce na zanieczyszczenie powietrza

Załącznik nr 8.2 do Regulaminu konkursu

Budowa połączenia kolejowego stacji Poznań Główny z Portem Lotniczym Poznań Ławica w ramach Poznańskiej Kolei Metropolitalnej

Podstawowe informacje o Spółce Miejskie Zakłady Autobusowe Sp. z o.o. w Warszawie

Ocena nawierzchni drogowych z wykorzystaniem platformy S-mileSys w obszarze inteligentnego miasta

Tadeusz Ferenc Prezydenta Miasta Rzeszowa

Kryterium ma zastosowanie jedynie dla projektów uwzględniających inwestycje w drogi lokalne

przewoźnicy i systemy transportowe

TTS TECHNIKA TRANSPORTU SZYNOWEGO 2014

Wpływ polityki spójności na realizację celów środowiskowych Strategii Europa 2020 na przykładzie Poznania

Gaz CNG w komunikacji miejskiej oraz jako alternatywa dla firm komunalnych. Warszawa, 12 grudnia 2016 r.

Publiczny transport miejski oszczędność energii a ekologia

Projekt zintegrowany LIFE Gmina Miejska Kraków

STRATEGICZNY KONTEKST PROCESU WYMIANY AUTOBUSÓW KOMUNIKACJI PUBLICZNEJ O NAPĘDZIE KONWENCJONALNYM NA AUTOBUSY ELEKTRYCZNE

Program HORYZONT 2020 w dziedzinie transportu

Autobusy niskoemisyjne w Warszawie

Paliwa Metanowe wtransporcie Miejskim.

Komisji Przemysłu, Badań Naukowych i Energii

Rysunek 1. Miejsce SRT w systemie zintegrowanych strategii rozwoju kraju

TRANSPORTU MIEJSKIEGO

Leszek Rafalski Instytut Badawczy Dróg i Mostów

Projekt ENDURANCE. Krajowa sieć miast wspierająca przygotowanie i wdrożenie SUMP. CIFAL Płock

EKOLOGICZNE NAPĘDY POJAZDÓW Z UKŁADAMI ODZYSKU ENERGII

I FORUM INNOWACJI TRANSPORTOWYCH - dobre praktyki na rzecz zrównoważonego rozwoju

Ograniczanie emisji gazów cieplarnianych z sektora transportu. dr inŝ. Olaf Kopczyński Z-ca Dyrektora Departament Ochrony Powietrza

AlphaElectric Nabierz mocy z elektryczną mobilnością

Zrównoważona mobilność miejska w Szczecińskim Obszarze Metropolitalnym

Zakładu Komunikacyjnego w Gdyni na trzy r. firma przeniosła się do nowej siedziby

A8-0202/142

Analiza prędkości komunikacyjnej tramwajów w centrum miast w Polsce. Wykonał: Jakub Osek

Stan aktualny i czynniki rozwoju CNG w Polsce

URZĄD MARSZAŁKOWSKI WOJEWÓDZTWA WIELKOPOLSKIEGO W POZNANIU. Departament Polityki Regionalnej

Silniki zasilane alternatywnymi źródłami energii

Efektywność funkcjonowania środków komunikacji miejskiej

Reorganizacja transportu publicznego w Reykjaviku. Piotr Freda

POLITYKA TRANSPORTOWA MIASTA KRAKOWA W KONTEKŚCIE KRAKOWSKIEGO OBSZARU MTEROPOLITALNEGO

PUBLICZNY TRANSPORT NISKOEMISYJNY W ZIELONEJ GÓRZE

Rozwój krajowego rynku CNG na tle państw UE: szanse i zagrożenia

Wpływ polityki zrównoważonego rozwoju UE na przemiany systemu transportowego w Poznaniu na tle wybranych miast w Polsce

Grupa Wymiany Doświadczeń Efektywność Energetyczna (GWD-EE)

Rozkład jazdy PKP na przełomie 2013 I 2014 roku oraz jego wpływ na realizację zrównoważonego transportu w Województwie Śląskim

Analiza zastosowania alternatywnych/odnawialnych źródeł energii

Miejsce i rola kolei samorządowych w nowoczesnym systemie transportowym. dr inż. Andrzej Żurkowski

WYTYCZNE KSZTAŁTOWANIA SYSTEMU TRANSPORTOWEGO CENTRUM MIASTA Referat wprowadzający

Ankieta dotycząca usług transportowych

POPRAWKI PL Zjednoczona w różnorodności PL. Parlament Europejski

EKOmunikacja miejska w Krakowie

NVG w Świecie i w Polsce

WPROWADZENIE DO DYSKUSJI PANELOWEJ PROF. WOJCIECH SUCHORZEWSKI

MOBILNOŚĆ W ZRÓWNOWAŻONYM MIEJSKIM SYSTEMIE TRANSPORTOWYM

ZRÓWNOWAŻONY MIEJSKI SYSTEM TRANSPORTOWY

Jan Friedberg Dylematy wyboru w systemach transportu miejskiego. Wystąpienie wprowadzające V Konferencji

Analiza kosztów prywatnych i społecznych dla autobusu miejskiego zasilanego elektrycznie i konwencjonalnie

Lp. Nazwa kryterium Opis kryterium Punktacja

Ocena wpływu rozwoju elektromobilności na stan jakości powietrza

Koncepcje rozwoju sieci tramwajowej w Krakowie

Transkrypt:

Sylwester Markusik 1, Stanisław Krawiec 2, Bogusław Łazarz 3, Grzegorz Karoń 4, Ryszard Janecki 5, Grzegorz Sierpiński 6 Wydział Transportu, Politechnika Śląska Możliwości zastosowania autobusów z napędem bateryjnym w publicznym transporcie zbiorowym 1. WPROWADZENIE Wiele aglomeracji miejskich w Unii Europejskiej stanęło w obliczu problemów związanych z mobilnością zgodną z zasadami zrównoważonego rozwoju, takimi jak: wysokie natężenie ruchu drogowego i zatory komunikacyjne, szkodliwe emisje i brak równowagi rozwojowej prowadzący do wykluczenia społecznego, wpływające na wzrost gospodarczy. Transport miejski jest słabym ogniwem całego systemu przewozu osób i towarów (problem last mile czyli transportu na jego ostatnim odcinku oraz konieczność dysponowania wydajnymi węzłami intermodalnymi, które często znajdują się na obszarach miejskich lub ich obrzeżach), ze względu na małą skuteczność działań związanych z mobilnością w miastach podejmowanych na szczeblu lokalnym lub regionalnym [14]. Mobilność jest niezwykle ważna dla rynku wewnętrznego oraz dla jakości życia obywateli, którzy mogą swobodnie podróżować. Związane to jest w szczególności ze zwiększającymi się wymaganiami w zakresie ochrony środowiska, które generują nowe technologie, zmniejszające szkodliwe emisje. Od kilku lat czynione są próby wprowadzenia do systemu transportu publicznego autobusów z napędem elektrycznym, które w zależności od lokalnych warunków pozwalają wyeliminować wysokoemisyjne autobusy z napędem spalinowym. Jednak aby racjonalnie rozwiązać ten problem, w zależności od lokalnych warunków systemu transportu publicznego, należy opracować modele zależności powiązań technicznych, organizacyjnych, ekonomicznych i ekologicznych, które umożliwią właściwy wybór rodzaju napędu, dla danej linii autobusowej. 2. TECHNICZNE ASPEKTY WPROWADZENIA NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO 2.1. Pojazdy z napędem elektrycznym a polityka i strategia Unii Europejskiej W pracach badawczych nad rozwojem systemów transportowych powstają strategie, stanowiące zapis świadomych wyborów komunikacyjnych społeczności regionu, zorientowanych na rozwiązanie głównych problemów transportowych i utrzymanie danego obszaru na ścieżce trwałego i zrównoważonego rozwoju oraz podnoszenie jego konkurencyjności. Należy jednak przeanalizować następującą kwestię: w jaki sposób można pogodzić życzenie podróżowania obywateli i potrzeby gospodarki związane z transportem towarów z przewidywaną malejącą dostępnością zasobów i ograniczeniami w zakresie środowiska? W sektorze transportu, stanowiącym duże i wciąż rosnące źródło emisji gazów cieplarnianych, niezbędne jest ograniczenie emisji tych gazów do 2050 r. o co najmniej 60 %, w porównaniu z poziomem z roku 1990, czyli nastąpi praktyczne wyeliminowanie tradycyjnego napędu spalinowego. Natomiast, do 2030 r. należy ograniczyć emisje gazów cieplarnianych w tym sektorze o ok. 20 % w porównaniu z poziomem z 2008 r [2]. Często problem ten przedstawia się jako: 3 x 20%: 20% - obniżenia emisji CO 2, 1 sylwester.markusik@polsl.pl 2 stanislaw.krawiec@polsl.pll 3 boguslaw.lazarz@polsl.pl 4 grzegorz.karon@polsl.pl 5 ryszard.janecki@polsl.pl 6 grzegorz.sierpinski@polsl.pl Logistyka 4/2014 2173

20% - obniżenia zużycia energii, 20% - wykorzystania energii odnawialnych. W jaki sposób przygotować się na spełnienie tak radykalnych wymogów środowiskowych postawionych przez UE? Niewątpliwie jednym z elementów tej strategii będzie poszukiwanie nowych technologii w zakresie pojazdów i zarządzania ruchem, które będą kluczem do obniżenia emisji pochodzących z transportu, ponieważ trans-port miejski odpowiada za ok. jedną czwartą emisji CO 2 pochodzących z transportu ogółem. Opóźnienie działań i powolne wprowadzanie nowych technologii mogłyby skazać przemysł transportowy UE na nieodwracalny upadek, ponieważ unijny sektor transportu zmaga się z rosnącą konkurencją ze strony szybko rozwijających się światowych rynków transportowych [12]. Przejście na bardziej ekologiczny transport w miastach mogą ułatwić obniżone wymagania w odniesieniu do zasięgu pojazdów i wyższa gęstość zaludnienia. Stopniowa eliminacja pojazdów o napędzie konwencjonalnym z miast, w znacznym stopniu przyczyni się do ograniczenia zależności systemów transportowych od ropy i emisji gazów cieplarnianych. Rys. 1. Rozwój zasilania napędów pojazdów samochodowych. Źródło: opracowanie własne na podstawie [15]. Towarzyszyć temu procesowi musi rozwój stosownej infrastruktury zasilania w paliwo/lub ładowanie pojazdów. Duże floty autobusów miejskich, taksówek i samochodów dostawczych szczególnie nadają się do wprowadzenia alternatywnych napędów i paliw, takich jak: napęd elektryczny z baterii akumulatorowych lub przyszłościowy napęd z silników wodorowych (rys. 1). Stanowisko Komisji Europejskiej w sprawie pojazdów elektrycznych zostało przedstawione w roku 2010 w dokumencie [5]. Przedstawiono w nim strategię na rzecz promowania zastosowania ekologicznie czystych i energooszczędnych pojazdów (samochodów osobowych i autobusów). Dotyczy to zarówno pojazdów wyposażonych w konwencjonalne silniki spalinowe oraz ułatwiania wdrożenia nowych technologii napędu (napęd hybrydowy, elektryczny, wodorowy) (rys. 1). Ponadto w szczególności dla pojazdów z napędem elektrycznym będą wprowadzone zasady homologacji i normy, takie aby ładowanie tych pojazdów i podłączenie do sieci elektrycznej w całej UE dokonywane było przy wykorzystaniu typowych ładowarek. 2174 Logistyka 4/2014

2.2. Problemy napędu elektrycznego w autobusach miejskich Możliwe są następujące rodzaje ekologicznych pojazdów komunikacji publicznej: tramwaje, trolejbusy oraz autobusy z napędem elektrycznym (bateryjne). Jako możliwe paliwa do zasilania pojazdów komunikacji publicznej można wymienić: ropę naftową (oraz różnego rodzaju biopaliwa) - do silników wysokoprężnych Diesel, paliwa gazowe - gaz ziemny (CNG/LNG), biogaz, energia elektryczna. Aktualnie dominuje klasyczny silnik wysokoprężny diesla, przy czym należy zdać sobie sprawę z coraz ostrzejszych wymogów UE, co do emisji spalin (od roku 2014 obowiązywać będzie norma EEV- Euro 6). Jeżeli chodzi o zasilanie paliwami gazowymi to wymagania, co do emisji substancji szkodliwych są identyczne jak w napędach wysokoprężnych (ale są już silniki spełniające wymogi normy EEV zbliżone do Euro 6). Natomiast problemem jest tu wyższa cena zakupu tych pojazdów (w stosunku do zasilanych ropą) o ok.15-20%, jak i ograniczona dostępność stacji do uzupełniania tym paliwem. Gaz ziemny (CNG) często mieszany jest z wodorem, co pozwala na znaczne obniżenie poziomu emisji CO 2 silników spalinowych, w porównaniu z paliwami konwencjonalnymi [18]. Jednak prawdziwa przyszłość, to rozwój pojazdów komunikacji miejskiej opartych na napędach elektrycznych, zasilanych z baterii akumulatorowych. Będą to pojazdy napędzane silnikiem elektrycznym prądu stałego, zasilane z baterii litowo-jonowej o dużej mocy [13]. Decydującą rolę odegra tu postęp w dziedzinie rozwoju technologii litowo-jonowych. Jednak nawet, jeśli za kilka lat na rynku pojawią się pojazdy wyposażone w napęd elektryczny, które nie emitują CO 2, to będą one w stanie pokonać jedynie krótkie odcinki tras. Przed rokiem 2020 nie ma co liczyć na pojawienie się na rynku pojazdów tego typu, pokonujących dłuższe dystanse. Zalety napędu elektrycznego są następujące: brak emisji czynników szkodliwych, cicha i spokojna jazda. Natomiast, jako wady takiego napędu można wymienić: wysokie koszty taboru (2-3 razy droższe od autobusów z silnikami Diesla), konieczność budowy dodatkowej infrastruktury w postaci punktów ładowania na trasie kursowania autobusu. O wadach lub zaletach napędu elektrycznego pojazdów miejskich decyduje jakość baterii akumulatorowych. Użytkowników zniechęca do napędu bateryjnego nie tylko wysoka cena, ale także duża utrata wartości akumulatorów, wynikająca z obaw o ich trwałość. W przypadku samochodów osobowych, utrata wartości auta elektrycznego, po przebiegu 30 tys. km jest wyraźnie większa niż z napędem spalinowym [19]. Po siedmiu latach akumulator na wtórnym rynku jest bezwartościowy. Problemem jest również wysoka cena całego pojazdu. Rozwój rynku pojazdów z napędem elektrycznym jest uzależniony od dopłat rządowych. a) b) Rys. 2. Ładowanie pantografowe autobusów na trasie, a-pantograf na autobusie, b- szyna zasilająca na stacji (przystanku) Źródło: [20]. Logistyka 4/2014 2175

Warunki eksploatacyjne autobusów z napędem elektrycznym wymagają zapewnienia im możliwości doładowania baterii na trasie ich przejazdu. Istnieją dwa możliwe warianty doładowywania baterii akumulatorowej na trasie przejazdu autobusu: ładowanie pantografem na wybranym przystanku (rys. 2), ładowanie z gniazdka (plug-in) (rys. 3), ładowanie indukcyjne (rys. 4). Rys. 3. Przykład terminala ładowania typu plug- in Rys. 4. Ładowanie indukcyjne Źródło: [21]. Źródło: [21]. System pantografowy składa się ze stacji wyposażonej w ruchome szyny zasilające, które wysuwają się nad pojazd tylko na czas ładowania (o mocy ok. 250 kw), oraz autobusu z dwoma pantografami. Z założenia stacje ładowania mają być rozmieszczane na końcach linii autobusowych, gdzie pojazdy będą mogły uzupełnić energię na kolejny kurs (15-25 km) w ciągu 5-6 minut. Tak szybkie ładowanie wymusza stosowanie w pojazdach akumulatorów litowo - jonowych, z anodą z tytanianu litu [20]. W chwili obecnej, brak dodatkowej infrastruktury technicznej umożliwiającej doładowanie baterii akumulatorów autobusu na trasie, co eliminuje tego typu pojazdy z użycia. Infrastruktura techniczna pociąga za sobą duże na-kłady inwestycyjne, jednakże efekty dalszej eksploatacji zarówno ekonomiczne, transportowe, jak i ekologiczne mogą przemawiać za wprowadzeniem tego rodzaju rozwiązań [10]. Pewnych analogii można poszukiwać w analizach wprowadzenia specjalnej infrastruktury technicznej dla autobusów z napędem wodorowym. Obecnie w wielu miastach świata wprowadzany jest eksperymentalnie elektryczny miejski samochód osobowy. System ten także wymaga budowy specjalnej infrastruktury technicznej stacji dokowania/ładowania pojazdów [1]. W ogólnych założeniach zapewnienie wymiany energii następuje najczęściej poprzez doładowanie (ładowanie pantografem na przystankach rys. 2 lub ładowanie z gniazdka rys. 3), a także, przy odpowiedniej konstrukcji, po-przez sprawną wymianę całej baterii w punktach wymiany na trasie przejazdu autobusu. W każdym przypadku należy pamiętać, że priorytetem powinna być efektywna obsługa podróżnych przy zachowaniu optymalnego wykorzystania taboru przez przedsiębiorstwo. Wymaga to określenia na obszarze obsługiwanym przez przedsiębiorstwo przewozowe warunków rozmieszczenia punktów ładowania akumulatorów autobusów (dla konkretnych sieci komunikacyjnych). Właściwy dobór infrastruktury powinien być rozpatrywany także w ujęciu organizacyjnym. Napęd elektryczny i ograniczenia dotyczące dystansu możliwego do przejechania bez ładowania wymagają istotnych zmian w dotychczas stosowanych modelach planowania ruchu autobusowego (rozkładów jazdy). 2176 Logistyka 4/2014

Wydaje się, że właściwym pomysłem jest poszukiwanie kompromisu pomiędzy próbą utrzymania istniejących rozkładów jazdy lub tras przejazdu na wybranym obszarze obsługi przewozowej, a ograniczeniami inwestycyjnymi w nową infrastrukturę techniczną umożliwiającą doładowanie baterii autobusów. 3. MODELOWANIE RUCHU SIECI TRANSPORTU PUBLICZNEGO Z AUTOBUSAMI ELEKTRYCZNYMI Infrastrukturę techniczną autobusowego transportu zbiorowego, ściśle związaną z planowaniem i organizacją przewozów, są: trasy, przystanki, węzły przesiadkowe (integracyjne) i zajezdnie, stacje końcowe (pętle). Z punktu widzenia autobusów elektrycznych, szczególne znaczenie mają stacje końcowe (pętle), zlokalizowane na krańcach trasy, w miejscach zmiany środka transportu i w miejscach, których następuje zmiana częstotliwości kursowania spowodowana istotną zmianą wielkości potoku pasażerów (np. dworce i węzły zintegrowane). W tych właśnie punktach, oprócz oczywiście zajezdni, istnieją potencjalne możliwości instalowania stacji ładowania napędu autobusu elektrycznego (akumulatorów). Wymienione elementy infrastruktury technicznej są składnikami sieci publicznego transportu zbiorowego, których parametry determinują w znacznym stopniu cechy techniczno-eksploatacyjne taboru, tj.: prędkość komunikacyjną, zdolność przewozową, racjonalną odległość międzyprzystankową, stopień kolizyjności z innymi środkami transportu, wpływ na środowisko. Aby poprawnie zaplanować wykorzystanie taboru transportowego, przy jednoczesnym zapewnieniu właściwego stopnia obsługi dla pasażerów budowane są modele ruchu, które pozwalają na tworzenie rozkładów jazdy w sieci na drodze symulacji komputerowej. Modele ruchu nie reprezentują rzeczywistego stanu sytuacji na danej sieci transportowej, jednak umożliwiają analizę sytuacji: co będzie-jak?. Budowa modelu ruchu jest zadaniem trudnym i złożonym, ze względu na mnogość potrzebnych danych, które ten model mogą uwiarygodnić. Im więcej i lepiej opisanych (sformalizowanych) danych wejściowych i wyjściowych zawiera model, tym dokładniej oddaje rzeczywiste warunki ruchu. Aby model ruchu był wiarygodny należy, po jego zbudowaniu, zweryfikować go na podstawie rzeczywistych pomiarów ruchu na wybranych trasach sieci [11]. Dzięki zebranym danym z pomiarów oraz wynikom modelowania prognozowania ruchu w sieci, możliwe jest skoordynowania rozkładu przestrzennego potrzeb przewozowych, układu tras linii autobusowych, z uwzględnieniem ich przebiegu i skomunikowania z innymi systemami transportowymi (np. węzły przesiadkowe zintegrowane oraz pętle końcowe linii), z wariantami lokalizacji stacji ładowania autobusów elektrycznych, oraz wariantami obsługi określonych linii (tylko taborem elektrycznym, tylko taborem spalinowym oraz z obsługą mieszaną część linii, np. do węzła zintegrowanego, taborem elektrycznym a pozostała część linii taborem spalinowym). Modele ruchu w sieci powinny się składać z submodeli, które uwzględniać będą problemy (wejścia, wyjścia) dla nich istotne. Taka struktura modelu powinna posiadać: 1. model ogólnotransportowy, zawierający: submodel sieci drogowej (plan i profil odcinków, prędkość w ruchu swobodnym, prędkość w ruchu wymuszonym), submodel sieci linii autobusowych (lokalizacja przystanków, przebieg trasy między przystankami, rozkłady jazdy na przystankach, plan operacyjny), submodel profilu prędkości na odcinkach (ruch swobodny, zatrzymania i ruszania z przystanków, zatrzymania i ruszania na światłach, spowolnienia ruchu), submodel obciążenia linii przewozowych oraz submodel czasu jazdy (w zależności od planu i profilu trasy, w zależności od warunków ruchu w potoku) (rys. 5). Logistyka 4/2014 2177

Rys. 5. Elementy submodelu ogólnotransportowego. Źródło: opracowanie własne. 2. model techniczny, opisujący parametry uzyskane z submodelu ogólnotransportowego (sieć, profile prędkości i drogi, czas jazdy), charakterystyka mechaniczna autobusu i elektryczna akumulatorów, jako dane wejściowe, natomiast parametry wyjściowe to: optymalizacja wyboru rodzaju pojazdu dla danej trasy i przy zachowaniu założonego rozkładu jazdy oraz możliwość symulacji: pracy baterii (czas jazdy, zmiany prędkości), rozmieszczenia stacji ładowania, strategię ładowania baterii (rys. 6). 2178 Logistyka 4/2014

Rys. 6. Elementy modelu technicznego, opartego na bazie autobusu Solaris Urbino 8,9 Electric. Źródło: opracowanie własne. 3. model ekonomiczny, przedstawiający zależności pomiędzy czynnikami finansowymi (kredyty, leasing, gotówka), kosztów zakupu taboru i infrastruktury, kosztów utrzymania i eksploatacji a strukturą floty autobusowej (elektryczne lub mieszane), strategii uzupełniania energii (ładowanie, ładowanie + doładowanie, wymiana baterii). 4. model ekologiczny, zawierający na wejściu wymogi Dyrektywy dotyczącej czystości powietrza: natomiast wynikiem są efekty oddziaływania na środowisko w postaci wielkości emisji dla różnego rodzaju napędu autobusu (Diesel, CNG, hybrydowy, bateryjny) [4]. Efekty współdziałania poszczególnych modeli składowych można analizować na modelu strukturalnym sieci transportowej, dla wybranego obszaru obsługi (rys. 7). 4. PODSUMOWANIE Przedstawiona w artykule propozycja struktury modelu ruchu w transporcie publicznym z wykorzystaniem autobusów z napędem elektrycznym umożliwi analizę i prognozowanie ruchu, zapewni skoordynowanie rozkładu przestrzennego potrzeb przewozowych, układu tras linii autobusowych, z uwzględnieniem ich przebiegu i skomunikowania z innymi systemami transportowymi (np. węzły przesiadkowe zintegrowane oraz pętle końcowe linii), z wariantami lokalizacji stacji ładowania autobusów elektrycznych, oraz wariantami obsługi dla określonych linii (tylko taborem elektrycznym, tylko taborem spalinowym oraz z obsługą mieszaną część linii, np. do węzła zintegrowanego, taborem elektrycznym a pozostała część linii taborem spalinowym). Da również odpowiedź na pytania związane z opłacalnością stosowania taboru z napędem elektrycznym oraz oddziaływania na środowisko autobusów z różnymi rodzajami napędu. Logistyka 4/2014 2179

Rys. 7. Model strukturalny sieci transportowej Źródło: opracowanie własne. Streszczenie W związku z potrzebą wprowadzania ekologicznie czystych technologii transportowych podejmowane są działania związane z wykorzystaniem napędu elektrycznego w pojazdach samochodowych obsługujących publiczny transport zbiorowy. W artykule przedstawiono techniczne i eksploatacyjne możliwości wprowadzenia autobusów elektrycznych do transportu publicznego. Eksploatacja tego rodzaju taboru wymaga odpowiedniej infrastruktury technicznej związanej z zasilaniem transportu miejskiego korzystającego z energii elektrycznej. Jednocześnie dotychczasowe doświadczenia wskazują na silne wzajemne powiązania sfery technicznej z systemem organizacyjnym publicznego transportu zbiorowego w aglomeracjach. Istotne znaczenie posiada więc m. in. układ funkcjonującej sieci linii autobusowych oraz organizacja pracy autobusów na liniach (rozkład jazdy). Aby racjonalnie rozwiązać ten problem opracowano modele zależności powiązań technicznych, organizacyjnych, ekonomicznych i ekologicznych, umożliwiających optymalny wybór rodzaju napędu autobusowego. Słowa kluczowe: transport publiczny, baterie akumulatorowe, modele ruchu, infrastruktura techniczna. Application possibilities for busses with battery drive to the public transportation system Abstract Because of the need of introducing ecologically clean transport technologies, activities bound up with using electric propulsion in motor vehicles operating in public transport are undertaken. Technical and operational possibilities of introducing electric powered buses to the communal public transport are shown in the article. The operation of that kind of fleet requires appropriate technical infrastructure involving charging electric-powered urban transport. Simultaneously former experiences show strong mutual connection between technical sphere and organizational system of communal public transport in agglomerations. Hence essential significance among other things have the layout of functioning bus lines network and organisation of bus operations on the lines (timetable). The models of the technical, organizational, economic and ecological links enabling optimal choice of type of bus propulsion were worked out with the aim of rational solving this problem. Keywords: public transport, traction batteries, traffic models, technical infrastructure. 2180 Logistyka 4/2014

Niniejszy artykuł powstał w ramach finansowana ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju w ramach projektu międzynarodowego w programie ERA-NET Electromobility + (EN+) pt.: Modele i metody oceny i optymalizacji ładowania baterii autobusów elektrycznych. LITERATURA [1] Benysek G., Jarnut M.: Electric vehicle charging infrastructure in Poland. Renewable and Sustainable Energy Reviews 16 (2012) pp. 320 328. [2] BIAŁA KSIĘGA. Plan utworzenia jednolitego europejskiego obszaru transportu dążenie do osiągnięcia konkurencyjnego i zasobooszczędnego systemu transportu. KOM (2011) 144 wersja ostateczna. Bruksela, 2011. [3] Bubna P., Advani S. G., Prasad A. K.: Integration of batteries with ultracapacitors for a fuel cell hybrid transit bus. Journal of Power Sources 199 (2012) pp. 360 366. [4] Dyrektywa nr 2008/50/EC z 21 Maja 2008 [5] Europejska strategia na rzecz ekologicznie czystych i energooszczędnych pojazdów. KOM (2010) 186. Bruksela, 2010. [6] Feng X., Li J., Lu L., Hua J., Xu L., Ouyang M.: Research on a battery test profile based on road test data from hybrid fuel cell buses. Journal of Power Sources 209 (2012) pp. 30 39. [7] Folkesson A., Andersson C, Alvfors P., Alaküla M., Overgaard L.: Real life testing of a Hybrid PEM Fuel Cell Bus. Journal of Power Sources 118 (2003) pp. 349 357. [8] Green emotion programme www.greenemotion-project.eu/about-us/index.php (07.09.2012) [9] Ibarra-Rojas O. J., Rios-Solis Y. A.: Synchronization of bus timetabling. Transportation Research Part B 46 (2012) pp. 599 614. [10] Karoń G., Janecki R., Sobota A.: Modelowanie ruchu w konurbacji górnośląskiej sieć publicznego transportu zbiorowego. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria TRANSPORT z. 66. Nr kol. 1825; s.35-42, Gliwice 2010. [11] Kühne R.: Electric buses e An energy efficient urban transportation means. Energy 35 (2010) pp. 4510-4513. [12] Markusik S,. Łazarz B.: Zarządzanie projektami badawczymi systemów logistycznych w transporcie miejskim. VI Konferencja Naukowo-Techniczna Systemy logistyczne-teoria i praktyka, Politechnika Warszawska, Szydłów, 2012. [13] Merz K.-D., Stevenson J. M.: Progress in the design and development of improved lead/acid batteries for electric Buses and vans. Journal of Power Sources 53 (1995) pp. 317-321. [14] Plan działania na rzecz mobilności w miastach. Komisja Wspólnot Europejskich. SEK (2009) 1212 wersja ostateczna. Bruksela, 2009. [15] Praca zbiorowa pod red. Pyki I. oraz Czaplickiej-Kolarz K. Scenariusze rozwoju zero emisyjnej gospodarki energią w Polsce w perspektywie 2050 roku. GIG, Katowice, 2011. [16] Raport Światowej Komisji Środowiska i Rozwoju: Nasza wspólna przyszłość. ONZ 1987. [17] Sasaki M., Araki S., Miyata T., Kawaji T.: Development of capacitor hybrid system for urban buses. JSAE Review 23 (2002) pp. 451 457. [18] www.ekoenergia.pl/index.php?id_art=246&cms=92&plik=paliwo przyszłości dla silnikow spalinowych.html (29.06.2012). [19] www.lrta.info/articles/art0105.html (15.07. 2008). [20] www.samochodyelektryczne.org (30.06.12). [21] www.samochodyelektryczne.org/galerie/terminale ladowania firmy rwe/terminale ladowania firmy rwe 6.htm (07.09.2012). Logistyka 4/2014 2181