Gazowe autobusy hybrydowe

Ostatnio koncepcja hybrydowego (gazowo-elektrycznego) napędu powróciła za sprawą podpisanego na targach Transexpo 2018 przez PGNiG Obrót detaliczny i MPK w Kielcach listu intencyjnego. W ramach zawartych w nim zapisów komunikacja miejska w stolicy województwa świętokrzyskiego wzbogaci się o pojazdy zasilane gazem ziemnym (także hybrydowe), tankowanym na stacji, którą wybuduje i dostarczy na nią paliwo PGNiG.

Gazowe hybrydy - czas na innowacje

Rozwijający się rynek CNG jest źródłem wielu innowacji, które z kolei napędzają rynek. Na takie innowacyjne rozwiązanie postawiło właśnie MPK w Kielcach. Hybrydowy układ napędowy z silnikiem gazowym, bo o nim mowa, ma być wykorzystywany w autobusach MPK w Kielcach.

Jeszcze do niedawna hybrydowe autobusy gazowe nie były powszechnie produkowane w Europie. Wyjątek stanowiły firmy: Tata Hispano Motors Carrocera S.A., Castrosua, Van Hool oraz polski Solbus, którego autobusy w ramach programu Gazela zasiliły tabor MPK w Częstochowie. Niestety problemy techniczne spowodowały wycofanie tych pojazdów z użytkowania. Pojazdy takie produkuje jeszcze firma macierzysta firma Tata w Indiach. Prace nad gazowym autobusem hybrydowym prowadził także Hyundai.

Gazowe hybrydy - więcej producentów

Obecnie najbardziej znani europejscy dostawcy autobusów miejskich oferują pojazdy z hybrydowym układem napędowym i silnikiem gazowym. Są to pojazdy z wydajnymi kompaktowymi modułami hybrydowymi, które właściwie nie rozbudowują układu napędowego, a z zewnątrz pojazd taki wyróżnia niewielki superkondensator do magazynowania odzyskiwanej w czasie hamowania energii, montowany na dachu. W ostatnim czasie takie rozwiązania zaprezentowały firmy MAN i Evobus – producent autobusów Mercedes-Benz.

fot. MAN Truck & BusMAN Lion's City 12 G z zasilanym CNG silnikiem E1856

MAN Lion's City G z technologią MAN Efficient Hybrid

Nowa technologia Efficient Hybrid jest stosowana w autobusach miejskich MAN Lion's City, także z silnikiem zasilanym gazem ziemnym. Jest to autobusowa jednostka napędowa E1856, która zadebiutowała na tegorocznej wystawie IAA 2018 w Hanowerze. Silnik dysponuje mocą 276 KM (206 kW) lub 316 KM (235 kW). Jest ona osiągana przy 1900 obr./min., a maksymalny moment obrotowy o wartościach odpowiednio 1200 Nm lub 1400 Nm jest osiągany w zakresie od 900 do 1500 obr./min.

Główny zespołem układu MAN Efficient Hybrid jest silnik elektryczny montowany w układzie przeniesienia napędu (pomiędzy silnikiem spalinowym a skrzynią przekładniową). W czasie hamowania silnik pracuje jako prądnica i ładuje umieszczony na dachu pojazdu 48-voltowy superkondensator, który w odróżnieniu od baterii elektrochemicznej jest znacznie lżejszy i charakteryzuje się możliwością oddawania dużej ilości energii elektrycznej w bardzo krótkim czasie. Jest to bardzo ważne przy ruszaniu pojazdu z przystanku. Dodatkowo silnik elektryczny jest używany w układzie start&stop do uruchamiania silnika spalinowego, co także odbywa się z wykorzystaniem odzyskanej w czasie hamowania i zmagazynowanej w superkondensatorze energii elektrycznej. Odzyskana energia jest wykorzystywana również na postoju (gdy nie pracuje silnik spalinowy) do zasilania urządzeń pokładowych, np. oświetlenia przedziału pasażerskiego.

MAN ocenia trwałość układu start&stop na ponad 2,6 mln cykli.  Według MAN technologia Efficient Hybrid pozwala na zaoszczędzenie nawet do 16% paliwa zużywanego przez silnik.

fot. Daimler AGAutobus Mercedes-Benz Citaro hybrid NGT

Mercedes-Benz Citaro Hybrid NGT

Technologia NGT (Ntaural Gas Technology), czyli silniki zasilane gazem ziemnym w różnego rodzaju pojazdach Mercedes-Benz są stosowane od wielu lat. Obecnie także w hybrydowym układzie napędowym autobusu miejskiego Citaro hybrid.

Autobus w tej wersji jest napędzany silnikiem Mercedes-Benz M 936 G o mocy maksymalnej 222 kW (302 KM) i maksymalnym momencie o wartości 1200 Nm osiąganym w zakresie 1200-1600 obr./min.

Silnik elektryczny

Podobnie jak w MAN silnik elektryczny hybrydowego układu napędowego jest zamontowany pomiędzy silnikiem gazowym a skrzynią biegów. Jest to chłodzona cieczą jednostka napędowa rozwijająca moc 14 kW i dysponująca momentem obrotowym o wartości do 220 Nm. W czasie hamowania silnik przełącza się na pracę prądnicową, a wytwarzane napięcie elektryczne ładuje...

... superkondensator.

Zgromadzona w czasie hamowania energia elektryczna jest wykorzystywana przy ruszaniu pojazdu, kiedy silnik elektryczny wspomaga pracę silnika gazowego.

fot. Daimler AGFalownik stosowany w MB Citaro hybrid NGT

Falownik

Stałe napięcie elektryczne w chłodzonym cieczą inwerterze jest przekształcane na zmienne niezbędne do zasilania silnika elektrycznego.

Gazowa jednostka napędowa pracuje z niższą mocą

Dzięki silnikowi elektrycznemu silnik spalinowy może pracować z mniejszą mocą, zużywając tym samym mniej paliwa. Dodatkowo silnik elektryczny wspomaga gazową jednostkę napędową na biegu jałowym, dzięki czemu poprawia się sprawność silnika spalinowego, a tym samym znacznie obniża się zużycie paliwa i emisja szkodliwych składników spalin.

Resztę uzupełnia układ hybrydowy

Autobus z hybrydowym układem napędowym dysponuje takimi samymi parametrami (moc maksymalna i maksymalny moment obrotowy) jak pojazd wyposażony wyłącznie w silnik spalinowy.

Mercedes deklaruje, że w zależności od konkretnego zastosowania zużycie paliwa pojazdu można zmniejszyć nawet o 8,5%.

Za obniżenie zużycia paliwa odpowiada także elektrohydrauliczny układ kierowniczy Intelligent Eco Steering, którego wydajność działania jest dostosowywana do chwilowego zapotrzebowania oraz lekkobieżny portalowy most napędowy o obniżonych oporach wewnętrznych, a przy okazji o zmniejszonych wymaganiach obsługowych oraz charakteryzujący się mniejszą głośnością.

Takie rozwiązanie hybrydowego układu napędowego będzie z pewnością droższe od klasycznej hybrydy i klasycznego autobusu gazowego. Jednak jak podkreśla prezes PGNiG Obrót Detaliczny Henryk Mucha niewidzialna ręka rynku cały czas go kształtuje.

Henryk Mucha

prezes PGNiG Obrót Detaliczny

Nie boimy się innowacyjnych projektów jakimi są gazowe autobusy hybrydowe. Innowacje rozwijają rynek i z tego powodu jesteśmy nimi bardzo zainteresowani. A trzeba podkreślić, że ceny autobusów gazowych są coraz bardziej atrakcyjne. Kiedy zaczynaliśmy budowę kompetencji w obszarze CNG to różnica w cenie pomiędzy autobusem napędzanym CNG a autobusem dieslowskim była znacząca (czasami nawet ponad 40%). Obecnie ta różnica jest dużo mniejsza i równocześnie świadomość ekologiczna dużo wyższa. Od 1 stycznia 2019 r., kiedy mam nadzieję, zerowa stawka akcyzy na paliwa metanowe zostanie wprowadzona, firmy będą miały dodatkowy element wpływający na jeszcze bardziej dynamiczny rozwój tego rynku, który będzie wpływał na decyzje zakupowe po stronie klientów końcowych, a więc przedsiębiorstw komunikacyjnych. Jestem o tym przekonany.