Trolejbusy na rozcestí

Trolejbusy po 110 letech

První elektricky poháněné omnibusy (název trolejbusy se prosadil až v letech dvacátých) začaly jezdit roku 1901 v německém Eberswalde u Berlína a v Bielethalu v Sasku. Werner Siemens, Max Schiemann, vídeňský inženýr Stoll, francouzi Lombard a Gérin a krátce na to i náš František Křižík s profesorem V. Listem po léta hledali způsob nejvhodnějšího přívodu vrchním vedením. Zvítězila smýkadla na páru tyčí, přitlačovaných zespodu k vodičům. Na městském dláždění se elektrické omnibusy mohly uplatnit až před první světovou válkou s celokovovou karoserií a koly s pneumatikami. Když s nimi roku 1936 začínala Praha, jezdilo na světě kolem 9000 trolejbusů se stejnosměrnými motory na napětí 550-600 V. Z pokroku autobusové techniky převzaly samonosné a postupně i nízkopodlažní skříně, od řízení kontrolérem přešly k motorizovaným řadičům, některé typy již zvládly i rekuperaci brzdné energie do napájecí sítě. Po druhé světové válce je navzdory dalšímu vývoji začaly vytlačovat výrobně levněj ší autobusy, od nichž převzaly i posilovače řízení, větší okna a plastová čela.

V osmdesátých letech začaly trolejbusy přecházet od stejnosměrných motorů s tyristorovými měniči (GTO) na asynchronní motory napájené řízenými střídači z trolejového vedení 600 V a 750 V. Čtyřpólové motory s příkonem 60 až 120 kW umožňují spolehlivou a hospodárnou jízdu rychlostí 70-80 km/h a řada zemí je začala používat i v příměstské nebo meziměstské dopravě. Osazením měničů a střídačů pokročilými prvky IGCT se zmenšily jejich rozměry a silnoproudá elektronika se přestěhovala na střechy trolejbusů.

Ačkoliv patří k nejčistšímu způsobu veřejné dopravy, jezdí tiše a úsporně a kapacitou kloubových a tříčlánkových vozů dotáhly tramvaje, počínaje 21. stoletím počet trolejbusů na světě trvale klesá z vrcholových let 1990 na současných 40 000, v zemích EU na 15 000 vozidel. Proti hromadně vyráběným autobusům jsou o polovinu dražší a 1 km trolejového vedení (proti kterému obyvatelé zejména historických center měst stále protestují), přijde na dnešních 10 až 15 mil. korun.

Jak zbavit elektrická vozidla vrchního vedení?

Nejjednodušším mobilním "skladem" elektrické energie od začátku vývoje elektrického pohonu vozidel se už od roku 1850, kdy byly vynalezeny, jevily olověné baterie. Měrný výkon až 40 Wh/kg po jejich vývoji do dnešní podoby s gelovým elektrolytem však nestačil k pohonu elektrických autobusů. Ani nástupní nikl-metalhydridové (Ni-MH) baterie s kapacitou až 80 Wh/kg nemohly vzhledem ke své hmotnosti poskytnout elektrobusům zdroj k jízdě na několik desítek km. Pokusy s nabíjením akumulátorových "zásobníků" menšími dieselovými agregáty v hybridních autobusech dozrávají až v současné době, kdy agregátem stále dobíjené revoluční lithium-iontové baterie navíc střádají i rekuperační energii z brzdění vozidla. Teprve nejnovější kloubový "BlueTec-hybrid" z vývoje Mercedes-Benz, se čtyřmi elektromotory v nábojích kol, s Li-Ion baterií, která z hmotnosti 350 kg je schopna dodávat výkon 180 kW, otevírá cestu k hybridům s minimálními emisemi, schopným vytlačit z ulic d ieselové městské autobusy. Zcela bez emisí, s dojezdem až 60 km na jedno nabití se loni představil menší elektrobus Proterra v Kalifornii. Pod podlahou umístěné lithium-titanátové baterie lze nabít naplno během 10 minut, což by vyhovovalo městským linkám s nabíjecími stanicemi na "konečných".

Gyroskopy neuspěly

Jiný způsob akumulace elektřiny prostřednictvím setrvačníků zkoušel švýcarský Oerlikon po druhé světové válce v několika městech u tzv. gyrobusů. Během výstupu a nástupu cestujících na stanici zdvihl řidič tyčové sběrače k nabíjecím kontaktům na stožáru a trojfázový proud ze sítě akumuloval do roztočení jedenapůltunového setrvačníku energii kolem 10 kWh. Ta po přepnutí motoru do funkce generátoru vystačila k pohonu elektrobusu v městském provozu k ujetí 2 km. Nabíjení pokračovalo v každé z následujících stanic. Při překážce na trati se však energie zpomalování setrvačníku odpory vyčerpala a gyroskopický moment setrvačníku přinášel řidičům řadu problémů. K opuštěnému principu se roku 2004 vrátil hybridní nizozemský elektrobus Phileas, který s energií akumulovanou ve vysokootáčkovém setrvačníku ve vakuové skříni prodloužil díky rekuperaci dojezd na 3 km.

Mobilní akumulace v superkapacitorech

Vývojová oddělení největších světových výrobců vlaků, metra, tramvají, i autobusů (Siemens, Bombardier, Alstom, MAN aj.), hledající od přelomu 21. století cestu k úsporám energie, obrátila svůj zájem na pokročilé superkapacitory, umožňující krátkodobé "uskladnění" brzdné energie a její využití při následujícím rozjezdu. Zdařilým příkladem v městské dopravě jsou hybridní autobusy MAN Lion's City, které díky rekuperaci do tzv. ultrakapacitorů snížily při testech v Norimberku spotřebu nafty o 30 % a tím výrazně klesly i jejich exhalace. Na veletrhu Innotrans 2010 se Siemens pochlubil hybridními akumulátory Sitras HES, umožňujícími tramvajím ujet až 2,5 km bez napájení z vrchního vedení, a jednotkami Combino Plus, které díky kombinaci superkapacitorových a Ni-MH akumulátorů na střechách 42 souprav v Lisabonu šetří až 35 % energie a 2000 tun emisí CO2 ročně. Cestu k elektrobusům, které by nabíjely superkapacitorové (v angličtině ultrakapacitorové) baterie na zastávk ách po vzoru již zapomenutých gyrobusů, nastoupila americká společnost Sinantec Automobile Technologies tím, že u příležitosti Expa 2000 v Šanghaji uvedla do provozu linku Ultracap-busů s dojezdem až 5 km do další nabíjecí stanice v případě, že běží energeticky náročná klimatizace, nebo 10 km při jízdě bez klimatizace. K nabití vystačí 20 sekund od nakontaktování sběrače na vodiče nabíjecího stožáru.

Systematický vývoj nové generace elektrobusů e-BRT pro městskou dopravu rozběhla Siemens AG. Mobility Division. Designově nápadné a tiché elektrobusy s automatickou rekuperací brzdné energie budou nabíjet superkapacitorové a lithiové baterie na zastávkách zvednutím sběračů během nástupu a výstupu cestujících. Při nájezdu do stanic bude elektrobus naváděn ve stopě. Koncepci elektrobusů nové generace e-BRT, která zřejmě ukončí éru trolejbusů a otevře jim cestu i do energeticky úsporné meziměstské regionální dopravy, představil Siemens na kongresu a výstavě Mezinárodního svazu veřejné dopravy UITP ve dnech 10 až 13. dubna 2011 v Dubaji.

AUTOR: Jan Tůma