Aktuálním tématem dnešní doby je snižování spotřeby energie a zejména úspora fosilních paliv. To se výrazně týká i dopravy, neboť 93 % spotřeby energie pro dopravu v ČR činí importovaná fosilní paliva. Vozidla na alternativní pohon se postupně objevují v provozu, brzy vyjedou i na české koleje.
„Velkou předností kolejové dopravy je, že má v osobní i nákladní dopravě k dispozici energeticky vysoce účinné a bezemisní elektrické systémy určené pro železnici, metro i tramvaje. Elektrická energie pro ně představuje jen 2 % z celkové spotřeby energie pro dopravu v ČR a přitom zjišťuje 21 % přepravních výkonů dopravy v ČR. Úloha zajistit mobilitu osob a věcí nezávisle na importu fosilních paliv má reálné řešení,“ říká generální ředitelka Asociace podniků českého železničního průmyslu ACRI Marie Vopálenská.
Základním předpokladem pro úsporu fosilních paliv, která slouží k pohonu vozidel nezávislé trakce, je elektrizace železničních tratí. V České republice je v současné době trolejové vedení na přibližně třetině z celkového počtu více než 9 500 kilometrů železničních tratí. Centrální komise Ministerstva dopravy schválila elektrifikaci dalších 700 kilometrů železničních tratí, pro dalších 600 kilometrů se zpracovávají studie proveditelnosti. Ve snaze urychlit dekarbonizaci železniční dopravy jsou nově paralelně k tomu připravovány též projekty prosté elektrizace, zaměřené na rychlou elektrizaci dopravně silněji zatížených tratí.
Díky inovativním vozidlům s akumulátorovými bateriemi napomáhá rozvoj liniové elektrizace zavádět bezemisní vozbu nejen na elektrizovaných tratích, ale i na tratích okolních. Další elektrizací se zkrátí délka vozebních ramen na neelektrizovaných tratích, což snižuje požadavky na dojezd vozidel s trakčními akumulátorovými bateriemi a přináší další možnosti pro jejich rychlé vysoce výkonné nabíjení přes sběrač elektrickou energií z trakčního vedení. A to jak při stání ve stanici, kde je k dispozici trolejové vedení, tak dynamicky v průběhu jízdy po elektrifikované železniční trati.
Dvouzdrojová a vodíková vozidla
Jakkoliv je na železnici základním trendem liniová elektrizace, tak nově průmysl vytváří pro železnici bezemisní řešení i pro tratě bez liniové elektrizace. V současné chvíli existují dvě základní možnosti kolejových vozidel s alternativními pohony. Jedná se o dvouzdrojové trakční jednotky napájené z troleje nebo akumulátoru (BEMU) a o vodíkové palivočlánkové trakční jednotky (HMU).
Dvouzdrojové trakční jednotky BEMU jsou na částečně elektrifikované železniční sítě vhodným doplňkem k liniové elektrifikaci. Výhodou je jak bezemisní provoz, tak ve srovnání s naftovými vozidly i vyšší výkonnost a rychlost jízdy vlaků a tím i vyšší atraktivnost. Tu zvyšují přímé vlaky vedené z centra regionu po elektrizovaných i neelektrizovaných tratích až do jeho okrajů. Tyto jednotky se mohou rychle nabít za jízdy či za stání z trakčního vedení 25 kV a to i přímo na nádraží při obsazení cestujícími, tedy neztrácejí produktivní čas a využívají již vybudovaná a dále rozšiřovaná pevná trakční zařízení liniově elektrifikovaných železnic.
Předností vodíkových palivočlánkových vozidel HMU, je ve srovnání s BEMU větší dojezd (prakticky 600 až 900 km), což je dáno vysokou koncentrací energie uložené ve stlačeném vodíku. Nevýhodou je nízká účinnost řetězce energetických přeměn elektřiny elektrolýzou na vodík a zpět v palivovém článku na elektřinu, kterou provázejí další činnosti (komprese, doprava, chlazení při expanzi, vyrovnávací akumulace). K výrobě vodíku je proto potřeba zhruba třikrát tolik elektrické energie než lze z vodíku ve vozidle získat. Avšak výhodou je, že k výrobě vodíku lze využít jinak neupotřebitelnou nadbytečnou energii z obnovitelných zdrojů elektřiny, zejména větrných a slunečních elektráren v době příznivých podmínek. Proto je aplikace vodíku v dopravě spojena s přechodem energetiky od fosilních k obnovitelným zdrojům, které se vyznačují volatilitou, tedy velkými výkyvy své výkonnosti. Další možností zlepšení ekonomiky provozu vlaků s využíváním vodíku jsou jednotky, kombinující trolejové a palivočlánkové napájení (HEMU).
Vhodná vozidla už existují
Výrobci kolejových vozidel již mají k dispozici vhodná vozidla na alternativní pohon. Největší český výrobce kolejových vozidel, společnost Škoda Group, již nabízí svým zákazníkům dvouzdrojové tramvaje, které obsahují akumulátorové baterie pro dojezd mimo trolej. Jezdí v běžném provozu s cestujícími například v Turecku, v blízké době bude v provozu řešení pro německý Mannheim. V Praze, Českých Budějovicích, Třinci či slovenských Nových Zámcích jsou v provozu také dvouzdrojové trolejbusy, které zvládnou ujet část trasy bez troleje, jsou napájeny z akumulátorové baterie. Během několika měsíců společnost dokončí vývoj nové dvouzdrojové jednotky BEMU, která bude sloužit v regionální železniční dopravě.
Širokou nabídku řešení pro úspory fosilních paliv, vytvořenou s významným podílem vývojových pracovišť Engineeringu v ČR, má i společnost Siemens Mobility. Jedná se například o dvouzdrojovou elektrickou trakční jednotku trolej/akumulátor Mireo Plus B odvozenou od standardní elektrické jednotky Mireo. Dojezd na akumulátor je zhruba 80 až 100 kilometrů. Trakční jednotka Mireo Plus H pak využívá k ukládání energie vodík, je rovněž odvozena od standardní elektrické jednotky Mireo a dojezd je zhruba 600 kilometrů. V oboru lokomotiv jsou tradiční elektrické lokomotivy Vectron doplněny o dvozdrojové lokomotivy Vectron Dual Mode.
Svá řešení ke snížení spotřeby fosilních paliv, a k redukci skleníkových plynů a hluku připravuje v oboru dvousilových lokomotiv i CZ Loko, nejprve v na export (3 kV + diesel), a později i pro použití v ČR (25 kV + diesel).
