V souvislosti s aktuální geopolitickou situací se na veřejnosti objevují zprávy, že snahy o snížení spotřeby fosilních paliv, zejména pak program Green Deal, půjdou stranou.
Jak na budoucnost Green Dealu ve světle aktuálních událostí pohlíží Roman Kokšal, generální ředitel společnosti Siemens Mobility Česká republika?
Je zcela pochopitelné, že za stávající situace mají lidé momentálně jiné priority než řešit téma koncentrace oxidu uhličitého, která v zemském obalu postupně narůstá již po dvě století. Celosvětový záměr ukončit v průběhu několika desetiletí spalování fosilních paliv však nyní dostává nový rozměr. K tématu klimatické změny, jež nijak neztratilo na důležitosti, totiž přibylo téma nové a tím je razantní růst cen fosilních paliv. A to logicky vede k novému a vážnějšímu vnímání cílů programu Green Deal a hledání řešení, jak se závislosti na těchto zdrojích energie zbavit.
Ale dekarbonizace se spíše než dopravy týká průmyslu či energetiky…
Na první pohled se to tak může jevit, ale není to pravda. V tuzemsku je elektrárenství závislé na fosilních palivech ze 49 procent, teplárenství z 89 a průmysl ze 44 procent. Nicméně 93 procent energie pro dopravu v České republice tvoří fosilní paliva. Skutečnost, že produkce oxidu uhličitého dopravou je 2,5násobkem produkce oxidu uhličitého průmyslem, je přijímána bez rozpaků. Avšak fakt, že doprava v Česku ročně spotřebuje osm miliard litrů motorové nafty a automobilového benzinu, což při aktuálních cenách znamená import ropy zhruba za 130 miliard korun, by pro nás měl být varovným signálem.
Taková je realita. Jaké se ale nabízí řešení?
To stejné jako již řadu let – tedy multimodální bezemisní mobilita. Optimalizace používání jednotlivých druhů dopravy s cílem snížit její energetickou náročnost.
Doprava v České republice spotřebuje více energie než průmysl, z toho tedy vyplývá, že závislost dopravy na fosilních palivech je třeba odstranit. Ministr dopravy Martin Kupka to na nedávné konferenci v Pardubicích vyjádřil velmi srozumitelně: Jediná skutečně fungující elektromobilita je elektrifikovaná železnice. Tento stručný výrok bych jen ještě drobně upřesnil – abychom totiž nezapomněli na metro a tramvaje: jde o elektrifikovanou kolejovou dopravu jako celek.
Efekt kombinace vysoké energetické účinnosti liniově napájeného elektrického trakčního pohonu a nízké energetické náročnosti kolejové dopravy je skutečně pozoruhodný. Převod silniční dopravy zajišťované spalovacími automobily na elektrifikovanou kolejovou dopravu je v důsledku toho spojen s poklesem spotřeby energie zhruba na jednu osminu. A proto je tak důležitý. Elektrifikovaná železnice nezatěžuje své okolí emisemi a nevyžaduje fosilní paliva, i elektřinu lze produkovat bezemisně.
Statistiky hovoří o vysoké efektivitě elektrické kolejové dopravy jasně. Elektřina v Česku činí pouze 2,2 procenta spotřeby energie pro dopravu, ale zajišťuje 22 procent veškerých přepravních výkonů.
Takto řečeno to vypadá jednoduše: náhrada automobilové dopravy elektrifikovanou kolejovou dopravou…
Ve směru silných a pravidelných přepravních proudů určitě ano. Avšak žijeme v demokratické společnosti, kde ani k naplnění ušlechtilých cílů nelze obyvatelstvo nutit. Jistějším řešením je pozitivní motivace obyvatelstva.
K tomu, aby lidé preferovali energeticky, emisně i environmentálně příznivější železniční dopravu s elektrickou vozbou, jsou pak potřebné dvě věci, kvalita a kvantita. Kvalita přepravní nabídky je hodnocena dle bezpečnosti, spolehlivosti, rychlosti a pohodlí veřejné hromadné osobní dopravy, respektive nákladní dopravy. Tyto vlastnosti nová vozidla a moderní tratě mají. Druhou podmínkou je, aby moderní železnice měla i náležitou kapacitu, aby dokázala vyhovět růstu přepravní poptávky a aby zájemce o dopravu z kapacitních důvodů neodmítala. Respektive aby přetížení železnice nesnižovalo kvalitu přepravy.
To je v obecné rovině jasné. Ale funguje to i v praxi?
Uvedu příklad. Těžko lze přesvědčit řidiče automobilu, který na cestu z Prahy do Brna spotřebuje zhruba 13 litrů nafty, což reprezentuje spotřebu energie fosilních paliv 130 kWh a produkci 34 kilogramů oxidu uhličitého, aby tu samou cestu absolvoval se spotřebou pouhých 15 kWh a bez emisí. Ale pokud je mu k tomu nabídnuta jízdní doba 50 minut, příjemné prostředí, možnost dát si dobrou kávu a vyřídit si online korespondenci, bude o změně svého dopravního chování vážně uvažovat. Necelá hodina aktivně využitelného času vůči dvěma hodinám stráveným za volantem automobilu je lákavým benefitem.
Tím máte na mysli vysokorychlostní železnici Praha–Brno?
Ano, ta české železnici přinese novou kvalitu i novou kapacitu. Zahrnutí vysokorychlostní železnice Via Vindobona z Berlína přes Ústí nad Labem, Prahu, Jihlavu a Brno do Vídně na mapu hlavní sítě evropského vysokorychlostního železničního systému TEN-T je velkým úspěchem české železniční diplomacie. Skutečnost, že se česká železnice dokázala shodnout vnitřně v rámci ČR se sousedními zeměmi i s centrálními orgány EU, je zásadní hodnotou. A také silným pozitivním příkladem pro českou energetiku, které chybí vize, je rozpolcena vnitřně – viz uhlí versus jádro versus obnovitelné zdroje –, ve vztazích se sousedními zeměmi i s centrem Evropské unie.
Ale současnou českou železnici tvoří konvenční železniční tratě…
To je pravda. Rozsáhlá síť konvenčních železnic s každodenním provozem je také závažné téma. Původně unitární železnice (ČSD) prošla mnohaletým transformačním procesem, dnes je její struktura velmi složitá. Vedle železniční dopravní cesty (dráhy) ve správě Správy železnic (SŽ) působí na české železnici i značné množství osobních dopravců a velké množství dopravců nákladních. Zásadní roli mají také objednatelé veřejné osobní regionální dopravy (kraje) i objednatel dálkové osobní dopravy (stát). Nesnadnou úlohu systémové integrace železnice pak nese ministerstvo dopravy.
Není jednoduché najít v tak komplikovaném uskupení společné cíle a uskutečnit je. Avšak existují témata, která jsou i v takto složité struktuře přijímána souhlasně. Jedním z nich je rozvoj liniové elektrifikace železnic. V této oblasti svým pouze 34procentním podílem elektrifikovaných tratí na celkové délce sítě železnic Česká republika silně zaostává za svými sousedy. Pro vaši představu: v Rakousku je to 71 procent, v SRN 60, v Polsku 64 a na Slovensku činí podíl elektrifikovaných tratí na celkové délce železnice 49 procent.
Jak objednatelé veřejné dopravy (kraje i stát), tak osobní a nákladní dopravci, jakožto i Správa železnic a Ministerstvo dopravy ČR se shodují v tom, že je zapotřebí, aby byla v Česku liniově elektrifikována nejen jedna třetina, ale dvě třetiny délky železniční sítě. Centrální komise ministerstva dopravy již schválila k realizaci elektrifikace 700 kilometrů tratí a Správa železnic zadala řešení studie proveditelnosti dalších 600 kilometrů tratí. Dopravci i objednatelé velmi netrpělivě čekají na realizaci těchto staveb, neboť elektrický provoz je nejen tichý a čistý, ale i výkonnější, rychlejší, produktivnější a zejména výrazně levnější než naftový. To jsou velmi zásadní kroky k úspoře fosilních paliv a ke snížení produkce jak oxidu uhličitého, tak i zdraví škodlivých látek.
A jak na zbylé třetině železniční sítě?
Objektivním kritériem rentability, a tedy i priority investic do liniové elektrifikace železničních tratí je jejich zatížení dopravním provozem. To je z hlediska energetiky vozby nejsnadněji vyjádřitelné denní spotřebou paliva v litrech nafty na kilometr trati. Její velikost určuje naléhavost, a tedy i pořadí příslušných staveb. Trakční trolejové vedení 25 kV není drahé, je levnější než hojně budované protihlukové stěny.
Ale i na tratích, které pro své nižší dopravní zatížení budou elektrifikovány až ve vzdálenějším horizontu, lze zajistit bezemisní provoz, a to v podobě dvouzdrojových vozidel trolej/akumulátor (BEMU). Jde v zásadě o elektrické trakční jednotky (EMU) doplněné o zásobník energie v podobě lithiové akumulátorové baterie. Tato vozidla umožňují provoz jak na elektrifikovaných železničních tratích, tak i na tratích bez liniové elektrifikace. Podobně řešené parciální trolejbusy již úspěšně nahrazují naftou poháněné autobusy v mnoha českých městech.
Nabíjení dvouzdrojových vozidel trolej/akumulátor (BEMU) probíhá za jízdy po elektrifikované trati, na kterou vedlejší neelektrifikovaná trať navazuje, či za stání pod trakčním vedením v železniční stanici, ze které vedlejší neelektrifikovaná trať odbočuje. Mimo trakční vedení mají BEMU dojezd podle náročnosti tratí zhruba 80 až 100 kilometrů, což v podmínkách České republiky pro vedlejší tratě ve většině případů stačí, také je možné budovat nabíjecí body.
Podstatná je liniová elektrifikace hlavních tratí, která je společným přáním objednatelů dopravy, nákladních i osobních dopravců. Ta též vytváří další příležitosti po nabíjení BEMU a zkracuje úseky bez elektrifikace, tedy snižuje požadavky na dojezd BEMU z akumulátorové baterie. Proto je rozvoj elektrifikace systematicky řešeným programem správy železnic i MD ČR. Vysoká výkonnost BEMU v provozu pod trakčním vedením i mimo trakční vedení vede ke zvýšení rychlosti jízdy vlaků. To je důležité, neboť cílem není jen odstranění emisí, ale také zvýšení atraktivity osobní železniční dopravy pro vytvoření environmentálně výhodné alternativy za energeticky náročnou individuální automobilovou dopravu.
Zabýváte se i vývojem vodíkových vozidel?
Ano, na našich pracovištích Engineeringu Siemens Mobility v Praze, Ostravě a Plzni se v těsné spolupráci s našimi kolegy z jiných evropských zemí zabýváme vývojem a přípravou konstrukční dokumentace pro výrobu oblíbených rychlých a pohodlných a přitom energeticky úsporných nízkopodlažních regionálních trakčních jednotek Mireo. A to nejen v základním provedení pro liniově elektrifikované železniční tratě (EMU), ale i jejich dvouzdrojovou variantou trolej/akumulátor (BEMU) a též jejich vodíkovou palivočlánkovou variantou (HMU). Společnost Siemens Mobility řeší vodíkové vozidlo v rámci projektu H2goesRail v těsné spolupráci s německou železnicí (DB Netz). Společnost DB Netz k vozidlu vyvíjí stacionární infrastrukturní energetické zázemí pro jeho provoz. Jedná se o integrovanou vodíkovou tankovací stanici s výrobnou vodíku z přebytků elektrické energie z obnovitelných zdrojů.
Cílem společného snažení je potlačit základní nevýhodu vodíkového cyklu, spočívající v jeho nízké energetické účinnosti. Při výrobě a transportu vodíku je spotřebováno třikrát více elektrické energie, než lze z vodíku využít pro pohon vozidla. Proto jsou pro výrobu elektrolytického vodíku využity jinak nepotřebné přebytky elektrické energie z vlastní jednofázové železniční elektrické distribuční sítě DB Netz 110 kV 16,7 Hz, produkované za příznivého počasí větrnými a solárními elektrárnami DB. Navíc odpadá drahé a problematické přepravování vodíku speciálními automobily po silnici z místa výroby k místu spotřeby.
S vodíkovými vozidly se tedy brzy setkáme i v České republice?
Aplikace vodíkových technologií v dopravě není otázkou dopravy, ale energetiky. Vodík získávaný běžnými chemickými procesy z ropy či ze zemního plynu je pro palivové články nepoužitelný z důvodu nedostačující chemické čistoty. Navíc se jedná o neperspektivní fosilní paliva. Proto je vodík pro palivové články vyráběn z elektrické energie elektrolýzou vody. Její efektivita záleží na struktuře elektrárenství v každé jednotlivé zemi. Ve srovnání s trolejovými vozidly mají vodíková vozidla zhruba trojnásobnou spotřebu elektrické energie k výrobě vodíku. Z toho důvodu má vodíková technologie ekonomické opodstatnění jen v případě, že jsou k výrobě vodíku využívány jinak neupotřebitelné přebytky energické energie z volatilních obnovitelných zdrojů elektřiny, z větrných a solárních elektráren. V zemích, kde již podíl volatilních obnovitelných zdrojů na výrobě elektřiny dosahuje 30 až 40 procent, vznikají za příznivého počasí (větrno a slunečno) velké přebytky v daném čase nepotřebné elektrické energie. Ty lze ukládat do vodíku i s vědomím, že technologickými procesy budou dvě třetiny této energie ztraceny. V Česku zatím taková situace není, aktuálně činí podíl volatilních obnovitelných zdrojů na výrobě elektřiny jen cca 3,5 procenta, přebytky nespotřebitelné elektrické energie vhodné k ukládání do vodíku zde zatím nevznikají. V budoucích letech se i v České republice podíl obnovitelných zdrojů nepochybně zvětší a nastane potřeba nadbytečnou energii akumulovat. Vedle přečerpávacích vodních elektráren či bateriových úložišť jsou reálnou variantou i elektrolyzéry. Vzniklý vodík je pak možné ukládat a následně buď spalovat v hybridních turbínách metan/vodík paroplynových elektráren (náhradou za zemní plyn), nebo používat v dopravě. To jsou velmi zásadní témata budoucnosti české energetiky.
Tento článek vznikl ve spolupráci se Siemens Mobility Česká republika
