ekologické autobusy v příměstské hromadné dopravě

EKOLOGI C K É A U TO B U SY V P Ř ÍM ĚST SK É
HRO MADNÉ D O P R AV Ě – SM Ě RNICE P R O
NOS I T ELE Ú KO LŮ A D OP RAV NÍ SP O L EČNO ST I
PŘÍMĚSTSKÉ VEŘEJNÉ DOPRAV Y
– NEV YHNUTELNÁ PODMÍNK A
Příměstská hromadná doprava hraje pro města a obce a jejich obyvatele v mnoha ohledech
významnou roli. Pro mnohé je to v daném místě alternativa vlastního automobilu umožňující
samostatnou mobilitu - a to dokonce tišší a bezpečnější. Současně příměstská hromadná doprava (PHD) ve srovnání s motorizovanou individuální dopravou (MID) šetří zdroje a tím také
méně poškozuje klima. PHD je však také velmi důležitá pro kvalitu ovzduší, neboť pomáhá
snížit emise škodlivin z dopravy. Veřejné dopravní prostředky se tak stávají významným
pilířem trvale udržitelné mobility.
To je však možné pouze tehdy, jsou-li do příměstské dopravy nasazována nízkoemisní vozidla.
V mnoha zemích Evropy je velká část příměstské hromadné dopravy na elektrický pohon, a
proto neprodukuje žádné emise. Tak např. v Německu zajišťují tramvaje, metra nebo městské
dráhy více než polovinu všech jízd příměstské hromadné dopravy (zdroj: VDV roční statistika 2012). Avšak autobusy mají ještě co dohánět, neboť jejich emise částic a oxidů dusíku má
významný podíl na problémech s ovzduším ve městech.
2
Foto: connel_design /Fotolia
Touto směrnicí získávají obce a dopravní společnosti užitečné informace, jak je možné emise
škodlivin u autobusů snížit. Neboť ekologická vozidla jsou důležitá pro atraktivitu příměstské
dopravy a přispívají tak k vyšší kvalitě života ve městech. Z tohoto důvodu musí příměstská
doprava své ekologické výhody nejen zachovat, ale i rozšiřovat. Pouze tak dokáže společně s
jinými dopravními prostředky tzv. ekologického spojení (jízdní kola, pěší chůze nebo sdílení
vozů) dostát svému velkému významu.
Špat ný v z duch – důsledky
Má-li vzduch k dýchání špatnou kvalitu, staví to nejen lidi, ale i flóru a faunu před velké problémy. Podle odhadu Světové zdravotnické organizace (WHO) je znečištění ovzduší v současnosti největším nebezpečím pro lidské zdraví podmíněným životním prostředím. Následky
trvalého zatížení těla jsou infarkty, onemocnění věnčitých tepen, chronická plicní onemocnění
a rakovina. Zvláštní roli přitom hrají škodliviny vznikající při provozu spalovacích motorů:
saze a oxid dusičitý.
Evropská úprava ­– směrnice o kvalitě ovzduší
V evropské směrnici o kvalitě ovzduší (2008/50/ES) jsou pro řadu
škodlivin stanoveny imisní limity na ochranu lidského zdraví. Pro
jejich dodržení přijalo mnoho obcí plány na udržení čistoty ovzduší
obsahující různá opatření, mj. z oblasti dopravy. Nicméně stejně jako
dříve staví limity řadu obcí před velké problémy.
průměr v období od
od
1.1.2005
24 h
1 rok
od
1.1.2010
24 h
50 µg/m³ (1)
1 h
1 rok
40 µg/m³
-
-
200 µg/m³ (2) 40 µg/m³
-
od
1.1.2015
1 rok
-
-
25 µg/m³
od
1.1.2020
1 rok
-
-
20 µg/m³
PM10
50 µg/m³ (1)
40 µg/m³
NO2
-
-
(1) Maximálně 35 dnů s překročením limitu/rok
(2) Maximálně 18 dnů s překročením limitu/rok
PM2,5
-
Saze jsou škodlivinou vznikající zejména při spalování
motorové nafty a kromě dalších je součástí jemného prachu
(PM10). Světová zdravotnická organizace zařadila spaliny z
motorové nafty mezi rakovinotvorné látky. Jemný prach a tím
i saze jsou vdechovány se vzduchem. Zatímco větší částice
(PM10) jsou často zachyceny v nosních dutinách, mohou malé
částice (PM2,5) proniknout až do průdušek a plicních sklípků.
Ultrajemné částice (PM0,1) se dostanou dokonce až do krevního oběhu. Velikost a chemické složení přitom rozhodující
měrou určují, jak nebezpečné jsou vdechnuté částice jemného
prachu pro lidské zdraví. Větší částice vedou k onemocnění
dýchacích cest a zhoršují funkci plic, menší částice zvyšují riziko rakoviny plic a vedou také ke zvýšenému riziku
srdečního infarktu. Vedle zdravotních dopadů mají saze ze vznětových motorů vliv i na klima: usazují-li se např. v Arktidě
na ledových plochách, urychlují jejich odtávání.
Oxidy dusíku poškozují lidi, zvířata, vegetaci i klima. Pro
lidské zdraví má obzvláštní význam oxid dusičitý (NO2).
Ten se do těla dostává vdechováním a proniká hluboko do
plic. Tam zhoršuje funkci plic, vede ke dráždění sliznic nebo
k infekcím. Je-li člověk vystaven delší dobu nadměrným
koncentracím oxidu dusičitého, může to vést k chronickému
kašli, bronchitidě a astmatu. Podle vědeckých studií existuje
souvislost mezi vysokými koncentracemi NO2 a nadprůměrnou celkovou úmrtností nebo zvýšeným příjmem pacientů v
nemocnicích.
3
K valit a ov z duš í v České republice
Více než 2 000 obyvatel České republiky každoročně umírá předčasně na následky znečištění
ovzduší, kromě toho existuje spousta dalších, kteří trpí akutními nebo chronickými onemocněními dýchacích cest. Znečištění ovzduší tak představuje nejvýznamnější riziko z našeho
životního prostředí. Kromě průmyslu a domácího vytápění hraje významnou roli doprava.
Podíl silniční dopravy na celkových emisích oxidů dusíku tak tvořil v roce 2012 kolem 28 %,
u PM2,5 to bylo 24 %. Celkové emise škodlivých látek v ovzduší, jako je jemný prach nebo
oxid dusíku, se od 90. let více či méně kontinuálně snižovaly. Nicméně zejména na měřených
místech v blízkosti zvýšené dopravy je zatížení ovzduší stejně jako dříve nad limity evropské
směrnice o kvalitě ovzduší. V roce 2012 tak byla více než čtvrtina obyvatel českých měst vystavena koncentracím PM10, které tyto hodnoty překračují.
EMISE Z AUTOBUSŮ –
PODCEŇOVANÝ PROBLÉM
Výz nam měs t s ký ch autobusů pro kvalitu ov zduší
Doprava je vedle jiných zdrojů, jako je průmysl, řemeslnická činnost nebo vytápění domů,
jedním z nejvýznamnějších původců škodlivin v ovzduší měst. Avšak vedle osobních a užitkových vozů, které, jak známo, mají na emisích velký podíl, jsou autobusy PHD často podceňovány. Neboť ačkoliv je jejich roční dopravní výkon ve srovnání s osobními a nákladními vozy
menší, je jejich význam pro kvalitu ovzduší obrovský. V německém městě Düsseldorfu tvořil
podíl autobusů v roce 2010 pouhých 0,4 % ročního dopravního výkonu, odpovídal ale za 5,7
% emisí oxidů dusíku a 2,4 % emisí PM10 z celkové silniční motorové dopravy.1
Posuzujeme-li nejen celkové emise, ale speciálně význam autobusů pro silně frekventované
ulice ve městě, je tento obraz ještě jednoznačnější. V Berlíně bylo na různých místech měřeno
zvýšené zatížení oxidy dusíku z autobusové dopravy.2 Na ulicích s malým podílem autobusové
dopravy, např. ve Frankfurter Allee s 0,1 %, je také podíl na zvýšeném zatížení oxidy dusíku
z dopravy relativně nízký. S přibližně 2 % je ale i zde podíl autobusové dopravy na emisích
škodlivin nadprůměrný.
S rostoucím podílem autobusové dopravy významně stoupá ale také podíl emisí NOX. Tak
podíl autobusové dopravy v berlínské čtvrti „Alt-Moabit“ je 1,9 %, to však má na svědomí již
30 % zvýšených emisí z dopravy. To znamená, že na tomto místě necelá dvě procenta vozidel
jsou původcem téměř jedné třetiny emisí oxidů dusíku z dopravy.
1
2
Krajská vláda Düsseldorf: Plán pro udržení čistoty ovzduší Düsseldorf 2013
Správa senátu pro rozvoj města a životní prostředí v Berlíně, přednáška Martina Lutze v rámci kulatého stolu „Ekologické autobusy“ ze dne 26. 3. 2013 4
Ale při posuzování kvality ovzduší musí být brán zřetel i na jiné součásti jemného prachu, k
nimž směrnice o kvalitě ovzduší nepřihlíží. Autobusy bez filtru pevných částic produkují extrémně vysoké množství ultrajemných částic (PM0,1). Jsou-li hodnoty 4 000 až 5 000 částic/cm3
pro centra měst normální, byly při měřeních ve Varšavě zjištěny hodnoty 20 000 až 40 000, při
přejetí autobusů bez filtru dokonce koncentrace až 250 000 částic/cm3.
Sniž ování emisí škodlivin autobusového parku
Měření koncentrace částic ve Varšavě; foto: VCD
Chtějí-li dopravní společnosti a obce snížit emise škodlivin městských autobusů, mají k tomu
v zásadě dvě možnosti. Za prvé mohou obnovit autobusový park postupnou výměnou starých
vozidel za nová - zpravidla s nižším obsahem škodlivin, a tím i šetrnějších k životnímu prostředí. Za druhé mohou k čistotě prostředí přispět dovybavením stávajícího autobusového parku
systémy pro snížení emisí.
5
Obnova autobusového parku
Pro nákup nových autobusů existují - kromě ekologických hledisek - i další významné důvody.
Nároky cestujících na komfort, nabídku míst nebo bezbariérový přístup trvale stoupají a jsou
důležitými kritérii toho, zda člověk příměstskou dopravu využije, či nikoli. V souladu s tím
nová moderní vozidla, u nichž si zákazníci v létě užívají výhod klimatizace nebo která jsou
vybavena monitory poskytujícími cestujícím důležité cestovní informace v reálném čase, v
obecném měřítku zvyšují atraktivitu PHD.
Evropské emisní předpisy (normy EURO) stanovují limity pro různé škodliviny, které
musí splňovat i autobusy. V současnosti nejaktuálnější emisní stupeň je EURO VI. Platí od
1. 1. 2013 pro nové typy autobusů a od 1. 1. 2014 pro všechny nové autobusy. Významné
změny oproti EURO V představuje o 80 % nižší limit pro oxidy dusíku a zpřísnění hmotnostní
emise částic o 66 %. Kromě toho byl zaveden limit pro počet částic, protože ultrajemné částice
jsou pro zdraví obzvlášť škodlivé.
Foto: VCD
Kromě zpřísněných limitů byl také upraven oficiální kontrolní postup a je nyní bližší realitě.
Tak se v novém testovacím cyklu (nízké zatížení) bere větší ohled na městský provoz, rovněž
tak je zahrnuta fáze studeného startu, při níž jsou emise škodlivin výrazně vyšší. Důležitou novinkou je rovněž to, že emise škodlivin podle oficiálních testů na zkušebním zařízení musí být
dodrženy i u mobilního měření na ulici a tak má být zajištěna funkce následného zpracování
výfukových plynů.
6
Obojí dohromady, zpřísnění limitů a nová kontrolní metoda, vedou k tomu, že autobusy s normou EURO VI vykazují i v reálném provozu na ulici výrazně menší emise škodlivin. Výměna
starších vozidel za vozy nejnovější generace tak rozhodující měrou přispěje ke zlepšení kvality
ovzduší ve městech. Je však třeba mít na paměti, že výměna autobusového parku je dlouhotrvající proces a není tedy opatřením pro dosažení rychlého zlepšení kvality ovzduší. Městské
autobusy se zpravidla používají 10 až 12 let, než vozový park opustí. V jednotlivých případech
může být doba jejich používání dokonce delší. Tak se ročně zpravidla nahradí jen malá část autobusového parku za vozy s nižšími emisemi škodlivin, což má tomu odpovídající malý dopad
na celkové emise parku. Jsou-li cíleně nahrazovány autobusy, které jezdí v obzvlášť zatížených
oblastech, je efekt samozřejmě výrazně větší.
Skutečné emise z autobusů
Alternativní pohony v PHD
Vedle klasických vznětových motorů existují také autobusy s alternativními pohony. Již mnoho let jsou nasazovány autobusy s pohonem
na zemní plyn (CNG - compressed natural gas). U nich při spalování
nevzniká téměř žádný jemný prach a jen málo oxidů dusíku, navíc
jsou zpravidla tišší než autobusy jezdící na naftu - z ekologického
hlediska tedy skutečná alternativa.
Poměrně nové jsou hybridní autobusy, u nichž je spalovací motor
podporován elektrickým pohonem. Akumulátor k tomu potřebný
se např. při brzdění nabíjí (rekuperace) a může vznětový motor při
zrychlování podpořit. Tak se snižují emise škodlivin, hluku a CO2.
Dalekosáhlé změny u normy EURO VI, především týkající se
postupu testování, vyplývají také z problémů s předchozími
emisními stupni. Sice se i u EURO IV a EURO V průběžně
zpřísňovaly limity škodlivin v ovzduší, avšak ne vždy to
vedlo k žádaným dopadům. Měření a kontrola hodnot spalin
se u autobusů prováděly pomocí stanoveného testovacího
postupu na zkušebním zařízení pro motory. Problém přitom
je, že tento testovací postup neodráží dostatečně typické
použití městského autobusu (nízká průměrná rychlost, mnoho
čekacích fází na semaforech a zastávkách). Teplota spalin je
proto v reálném provozu zpravidla výrazně nižší než u oficiálního testovacího postupu. Důsledkem toho je, že systémy
SCR, které mají snižovat emise oxidů dusíku a k efektivnímu
provozu potřebují určitou teplotu výfukových plynů, nefungují zčásti správně. Proto jsou skutečné emise oxidů dusíku
výrazně vyšší, než je povolený limit.
Mnoho testů autobusů v reálném silničním provozu tak dochází někdy k dramatickým výsledkům. Na zakázku zemského úřadu pro přírodu, životní prostředí a ochranu spotřebitelů v
německé spolkové zemi Severní Porýní - Vestfálsko byly podrobeny testu autobusy s různými
emisními standardy a technologiemi čištění spalin na reálných autobusových linkách ve městě
Hagen.3 Přitom se ukázalo, že autobus s emisním standardem EEV (sériově vybavený SCR a
filtrem pevných částic) produkuje v průměru ze šesti provedených jízd 10,34 g/kWh NOX. Oficiální přípustný limit je 2 g/kWh, je tedy překročen o více než pětinásobek. U jízd, při kterých
převládalo nadprůměrně mnoho zastávek a jen málo zrychlovacích úseků, byly emise NOX
ještě značně vyšší. To jednoznačně ukazuje na skutečnost, že provozní podmínky autobusu
vedou ke zchladnutí výfukové soustavy a tím zhoršují funkčnost zařízení SCR.
7
Ekologické autobusy v praxi na příkladu
Londýna
V Londýně je v provozu jeden z největších autobusových parků na
světě. Společnost Transport of London (TfL) má na starost více než
8 000 autobusů na 700 linkách s téměř 20 000 zastávkami, které pře-
Snížená funkčnost systému SCR může vést dokonce k tomu,
že autobusy EURO V mají dokonce horší emise oxidů dusíku
než sériové autobusy EURO III. Obdobné výzkumy byly prováděny mimo jiné v Berlíně. Měřili tam jeden sériový autobus
EURO III a dva autobusy EURO V (s SCR) na městské autobusové lince. Ve výsledku měl lepší autobus EURO V pouze
téměř stejně velkou emisi oxidů dusíku jako starší vozidlo,
druhý autobus EURO V jej dokonce předčil o cca 20 %.4
Příčinou je i v tomto případě příliš nízká teplota výfukových
plynů, která brání účinné funkci systému SCR.
praví v pracovní den více než 6 mil. lidí. Vzhledem k rostoucím problémům s kvalitou ovzduší se od 90. let u městských autobusů pracuje
důsledně na snižování emisí škodlivin. Všechny autobusy EURO II
a EURO III byly proto dovybaveny filtry pevných částic, celkem se
jednalo o více než 6 500 vozidel. Pro nové autobusy se záhy staly
sériové filtry pevných částic povinnými. Díky těmto opatřením klesly
emise PM10 londýnského autobusového parku mezi lety 1997 a 2013
z přibližně 200 t/rok na 17 t/rok.
Avšak stejně jako dříve představuje velký problém oxid dusičitý. Pro
Tyto autobusy, zejména s EURO V, resp. standardem EEV,
budou v autobusových parcích jezdit ještě spoustu let. Z tohoto důvodu by měly dopravní společnosti přezkoumat, do
jaké míry sériové systémy pro snížení emisí oxidů dusíku
v reálném provozu fungují. Ve fungujícím zařízení SCR je
spotřeba redukčního činidla (AdBlue) asi 5 % spotřeby paliva. Je-li spotřeba AdBlue nižší, je to známka toho, že teplota
výfukových plynů je příliš nízká, AdBlue není vstřikován a
systém SCR tak nefunguje správně.
jeho aktivní zdolání bylo v r. 2012 započato s dovybavením cca 900
autobusů systémy SCRT, které bylo ukončeno v roce 2014.
Pro testování emisí škodlivin a spotřeby paliva i v reálném provozu
vyvinula společnost TfL společně s firmou Millbrook vlastní testovací
cyklus. Ten je založen na jedné z londýnských autobusových linek
a projede jej každý nový typ autobusu, resp. dovybavených vozidel.
Bylo tak zjištěno, že doplněné systémy SCRT produkovaly v reálném
provozu až o 88 % méně oxidů dusíku.
3
4
Pro obce má nefunkčnost, resp. u starších vozidel absence sériového čištění spalin dalekosáhlé důsledky. Protože stále stejně
vysokými emisemi oxidů dusíku a pevných částic imisní zatížení
ve městech neklesá, příp. klesá pomaleji. To je vedle pokračujícího ohrožení zdraví obyvatel problém především z hlediska
dodržování limitů podle evropské směrnice o kvalitě ovzduší. Z
tohoto důvodu musí dopravní společnosti a obce aktivně spolupracovat. Musí se zasadit o to, aby výrobci nová vozidla s nefungujícím čištěním spalin dodatečně vylepšili. U vozidel, která mají
být v místě nasazována ještě dlouho, je kromě toho dovybavení
filtrem pevných částic, resp. systémy pro snížení emisí oxidů
dusíku efektivní cesta ke snížení zatížení škodlivinami.
Emisní chování linkových autobusů - část 3; zemský úřad pro přírodu, životní prostředí a ochranu spotřebitelů Severní Porýní - Vestfálsko; Recklinghausen 2009
Měření emisí ve spalinách u autobusů dovybavených systémy SCRT® ve srovnání sesériovými vozidly na vyhledané trase v Berlíně; TÜV NORD, 2011
8
Dovybavení autobusů
Již řadu let se v různých evropských i mimoevropských městech městské autobusy za účelem
snížení škodlivin úspěšně dovybavují. Používají se přitom, podle typu škodliviny, různé technologie. Zatímco zpočátku byla pozornost zaměřena především na snížení sazí ze vznětových
motorů a jemného prachu, v posledních letech se do vozidel doplňují systémy dodatečného
snížení emisí oxidů dusíku.
Toto dovybavení se provozovatelům autobusů vyplatí z několika důvodů:
Ekologické autobusy mají klíčový význam pro udržení pozitivní image PHD jako
způsobu dopravy šetřícího životní prostředí. Příměstská doprava tak může jako průkopník ochrany životního prostředí získat na atraktivitě a dopravní společnosti mohou toto
dovybavení účinně využít při práci s veřejností.
Jistota při plánování: Stanou-li se autobusy díky dovybavení ekologičtější a získají
lepší emisní třídu, mohou je provozovatelé nasazovat i v budoucnu, kdy budou nároky
na ochranu životního prostředí stoupat (např. zavádění nebo zpřísňování ekologických
zón).
S dovybavením získají autobusy na hodnotě. Budou-li na konci své provozní doby prodány, je možné dosáhnout vyšší prodejní ceny. Ekologické nároky na vozidla příměstské dopravy, které v budoucnu budou nejspíše růst i v jiných zemích, se stanou pro
dovybavení výhodou.
Dodatečná montáž a možnost individuální úpravy doplňovaných systémů podle oblasti
nasazení umožňují maximální snížení škodlivin v reálném provozu. Vyladění podle
lokálních podmínek (např. vysoká nebo nízká průměrná rychlost, topografie oblasti
použití nebo vzdálenost mezi zastávkami) zaručuje maximální redukci škodlivin.
Z ekologického hlediska nabízí dovybavení autobusů významnou výhodu: Emise škodlivin
se ihned sníží a zatížení ovzduší tak bezprostředně poklesne. Tak je možné ovzduší v silně
zatížených zónách měst cíleně a především rychle zlepšit. Stále přísnější požadavky Evropské
unie na kvalitu ovzduší totiž nutí obce k okamžitému jednání. Obecná obnova vozového parku
v obvyklých intervalech 8-12 let může naproti tomu přispět ke zlepšení kvality ovzduší jen
středně- nebo dlouhodobě.
9
Foto: mast3r / Fotolia
Technologie dovybavení autobusů
Podle druhu škodliviny se nabízejí různá řešení a technologie. Pro snížení obsahu pevných částic (k nim patří kromě sazí ze vznětových motorů i další látky jako např. popílek) se používají
filtry pevných částic. Ty se často označují jako filtr CRT (Continuous Regeneration Trap). Pro
snížení emisí oxidů dusíku se na poli dodatečné výbavy používá především technologie SCR
(selektivní katalytická redukce). Oba systémy se dodávají samostatně, kombinace obojího se
označuje jako SCRT.
Sys t ém f ilt r ování pevný ch částic CRT
(C ont inuous R egeneration T rap)
Ve filtru pevných částic se výfukové plyny mechanicky čistí tak, že musí projít velmi jemnou
membránou. Přitom jsou částice včetně velmi jemných, ultrajemných částic zadrženy. Dnes
jsou na nejvyšším stupni techniky uzavřené filtry, protože ty zadrží až 99 % všech částic.
Systémy pro filtraci pevných částic jsou dovybavovány městské autobusy úspěšně již řadu let.
Berlín tak začal již v roce 1999 vybavovat první autobusy touto technologií, protože na několika měřených místech ve městě bylo zjištěno masivní překračování limitu PM10.
Technická funkce a míra redukce
Systém CRT je zpravidla tvořen dvěma jednotkami. Před vlastní filtr pevných částic je předřazen oxidační katalyzátor. Ten se postará o to, aby byly odstraněny z výfukových plynů škodli-
10
Ekologické autobusy v praxi na příkladu
Madridu
V Madridu hraje autobusová doprava významnou úlohu v kvalitě
ovzduší. Autobusy jsou původcem téměř 20 % emisí oxidů dusíku
produkovaných dopravou. Pro zjednání nápravy bylo dosud téměř
viny - uhlovodík (HC) a oxid uhelnatý (CO). Společně s vlastním filtrem pevných částic se tak pomocí systému CRT sníží
množství celkem tří zákonem sledovaných škodlivin. Tohoto
efektu lze dosáhnout i bez oxidačního katalyzátoru, je-li filtr
pevných částic sám opatřen katalytickou vrstvou. To je však
na úkor efektivity, protože k redukci HC a CO a odfiltrování
pevných částic musí dojít na stejném povrchu.
500 autobusů dovybaveno systémy SCRT. Tímto způsobem se emise
pevných částic ročně snižují o 10 tun, u NOX o 500 tun.
Rovněž zde záhy vsadili na alternativní pohony. V současné době jezdí v Madridu jedna z největších autobusových flotil na zemní plyn.
Téměř 800 autobusů (téměř 40 % všech autobusů) jezdí na zemní
plyn a odpovědná madridská autobusová společnost „Empresa Municipal de Transportes“ (EMT) plánuje nabrat do svého autobusového
Regenerace filtru pevných částic
V jízdním provozu se ve filtru zadržené částice usazují. Pro zabránění ucpání filtru musí být
filtr pravidelně čištěn a zbavován zbytků. V opačném případě se zpětný tlak výfukových
plynů zvýší, vzroste spotřeba paliva a výkon filtru poklesne. U filtrů CRT probíhá regenerace
pasivně, tzn. samočinně. Při tom se termochemickými procesy během provozu velké části usazených částic spalují. Předpokladem toho je, aby výfukový plyn dosahoval minimální teploty
250 °C, bez které není regenerace možná.
Ačkoli jsou dnes u autobusů samočinně čisticí systémy filtrování na principu CRT rozšířené
nejvíce, jsou i jiné cesty, jak odstranit usazené zbytky částic z filtru. U aktivní regenerace
se samostatným přívodem energie zvýší teplota ve filtru na cca 600 °C, aby se tak částice se
vzdušným kyslíkem spálily. To je možné například díky elektrickým topným prvkům nebo
palivovému hořáku.
Srovnání vyčištěného a nevyčištěného
filtru pevných částic; foto: VCD
parku další vozy.
U uzavřeného filtru prochází kompletní výfukový plyn
membránou filtru. Tak je velmi účinně zadrženo více než 99
% všech částic nezávisle na jejich velikosti. Naproti tomu u
„otevřeného“ filtru je filtrována jen část výfukového plynu.
To má za následek nejen výrazně nižší účinnost, ale i to, že
zejména větší částice mohou filtrem projít. Z ekologického a
zdravotního hlediska je třeba tuto technologii z tohoto důvodu
odmítnout.
11
I u optimálně fungující pasivní regenerace zůstávají ve filtru zbytky, které nemohou být odstraněny. Z tohoto důvodu se musí filtry pravidelně demontovat a čistit. K tomu existují plně
automatická čisticí zařízení, která dosud nespálené částice spálí a nespalitelné částice, např.
popílek z motorového oleje, odsají, příp. vyfouknou. Četnost tohoto čisticího procesu je ovlivněna mj. provozními podmínkami, stavem motoru nebo obsahem popílku v motorovém oleji,
vyčištění je nutné cca každých 60 000 až 150 000 kilometrů.
Náklady na dovybavení
Dovybavení je ve srovnání s nákupem nových autobusů a výměnou autobusového parku
flotily výrazně levnější řešení snižování emisí škodlivin. Za náklady na nový autobus je možné
dovybavit mnohonásobně více stávajících autobusů filtry pevných částic. Další výhodou je, že
dovybavení flotily lze provést velmi rychle, zatímco její výměna při průměrné době nasazení
8-12 let trvá podstatně déle.
Specifické náklady na vozidlo závisí na typu autobusu a konkrétních možnostech jeho dovybavení. Náklady na dovybavení autobusů filtrem pevných částic lze v zásadě vyčíslit na cca
5 000-7 500 euro. Má-li být dovybaven neobvyklý typ autobusu, pro který musí být nalezeno
speciální technologické řešení, mohou být náklady i vyšší.
Srovnání nákladů na dovybavení a nákup nových autobusů; Zdroj: Eminox
12
SC R (s elek t ivní kataly tická redukce)
Pro snížení emisí oxidů dusíku ve výfukových plynech je technologie SCR na poli dovybavování autobusů nejrozšířenější. I u nových vozidel se technologie SCR používá ve zvýšené míře
a je dnes předpokladem pro splnění stále přísnějších emisních norem (EURO VI). Protože však
stále jezdí mnoho autobusů bez nebo s nefunkčním systémem pro snižování oxidů dusíku a
mnoho měst tak trpí příliš vysokou zátěží NOX, je i zde ještě mnoho co dohánět. Pokud je autobus už vybaven filtrem pevných částic, může dodatečná montáž systému SCR výrazně snížit
kromě emisí částic i emise oxidů dusíku.
Ekologické autobusy v praxi na příkladu
Berlína
Společnost Berliner Verkehrsbetriebe (BVG) provozuje s cca 1 300
vlastními autobusy a 100 autobusy od subdodavatelů největší autobusovou síť v Německu a jednu z největších v Evropě. Pro řešení
Technická funkce a míra redukce
U selektivní katalytické redukce se oxid dusíku pomocí
redukčního činidla z výfukových plynů odstraní. K tomu se
používá vodný roztok močoviny, v němž je vázáno vlastní
redukční činidlo čpavek (NH3). Na trhu se zpravidla nabízí
pod názvem „AdBlue“.
dlouhodobých problémů s kvalitou ovzduší byly již v roce 1998 dovybaveny první autobusy filtry pevných částic. Vzhledem k dobrým
zkušenostem následovalo pouze mezi roky 1999 a 2001 dalších 445
autobusů. U nových vozidel byl filtr pevných částic již tehdy povinný.
Když v roce 2008 zavedl Berlín ekologickou zónu, používaly se v
ní výhradně autobusy s filtrem. Společnost BVG tak šla příkladem a
přispěla ke kladnému přijetí ekologické zóny veřejností.
Protože autobusy tvoří na mnoha měřených místech podstatný po-
V zásadě má jednotka SCR tři součásti: V prvním kroku se
do výfukového plynu vstřikuje redukční činidlo „AdBlue“
podle množství NOX v něm. Přitom se „AdBlue“ přeměňuje
hydrolýzou na čpavek a CO2. Ve druhém kroku dojde v katalyzátoru SCR k vlastní redukci NOX tak, že čpavek s oxidy
dusíku reaguje za vzniku bezpečného dusíku a vody. Ve třetím
a posledním kroku zabraňuje oxidační katalyzátor (často označovaný jako blokovací), aby přebytečný čpavek unikl.
díl na příliš vysokém zatížení oxidy dusíku, provedlo město Berlín a
BVG i zde příslušná opatření. V roce 2013 bylo 91 autobusů dovybaveno systémy SCR, které snižují emise oxidů dusíku až o 76 %. Jako
spolufinancování byly přitom využity evropské dotace z Evropského
fondu regionálního rozvoje. Plánuje se další dovybavování technologií SCR.
Pomocí systému SCR se dají emise oxidů dusíku u autobusů
snížit až o 80 %. Kromě toho se pro systém nemusí uvnitř
motoru provádět žádné změny, vznětový motor je tedy možné
nastavit na optimální spotřebu paliva (což má zpravidla za
následek nárůst emisí oxidů dusíku). To rovněž znamená, že
systém SCR nemá negativní vliv na spotřebu paliva.
13
Efektivita v reálném provozu
Účinnost jednotky SCR významnou měrou závisí na teplotě výfukových plynů. Je-li tato teplota pod 200 °C, je systém neaktivní. Při teplotě cca 240 °C a více dosahuje účinnost svého maxima, v rozpětí mezi nimi je nutné - podle systému - počítat se sníženou účinností. Nebude-li
potřebné teploty dosaženo, není přeměna „AdBlue“ na čpavek jako redukční činidlo možná,
rovněž klesá účinnost katalyzátoru SCR.
Hlavní důvody příliš nízkých teplot výfukových plynů spočívají v nízké průměrné rychlosti a vysoké četnosti zastavování
městských autobusů. Velkou výhodou doplněných systémů
SCR je možnost individuálního přizpůsobení místním podmínkám. Příliš nízkým teplotám se tak např. lze vyhnout
dodatečným ohřevem, který je zvýší na potřebnou úroveň.
Rovněž další oxidační katalyzátor zajistí, že systém může
účinně pracovat i při nízkých teplotách. Důsledkem je, že
i systémy SCR doplněné za obtížných podmínek pracují s
vysokou účinností. Různé testy v reálném provozu to potvrzují: Například v Berlíně byly dva různé autobusy EURO III
vybaveny systémem SCRT (kombinace z CRT a SCR) a testovány na reálné autobusové lince ve městě. Přitom se snížily
u jednoho autobusu emise NOX o 80 %, u druhého to bylo o
Foto: Peter Smola / Pixelio
54 %. V Londýně bylo u dovybaveného patrového autobusu
dosaženo dokonce snížení NOX až o 88 %. A testování na skutečné autobusové lince v Brighton & Hove (Velká Británie)
rovněž potvrzuje dobrou funkčnost dovybavených starších
autobusů oproti novějším autobusům. Autobus EURO III
dovybavený SCR a filtrem pevných částic vykázal nejen nižší
emise NOX než normální autobus EURO V, ale měl dokonce
nižší emise oxidů dusíku než hybridní autobus EURO V.5
Náklady na dovybavení
Ceny za systémy SCR jsou podle typu vozidla různé. Kromě toho se na rozdíl od filtru pevných částic při montáži a nastavení systému na specifické podmínky provozu musí počítat
s vyššími náklady. Celkově se předpokládají náklady ve výši mezi 8 000 a 12 000 euro na
autobus.
5
www.ricardo.com/en-GB/News--Media/Press-releases/News-releases1/2014/Euro-III-buses-can-be-cleaner-thanEuro-V-hybrids-if-retrofitted-with-new-aftertreatment/
14
SC R T (Select iv e Cataly tic Reduction Technology ) = CRT +S CR
Filtr pevných částic a systém SCR je možné montovat jednotlivě. Má-li být dovybaven autobus
bez zařízení na čištění spalin nebo se má během dovybavení vyměnit filtr pevných částic, nabízí se kombinovaný systém - SCRT. U něj se do jedné montážní jednotky sloučí oba systémy
a mohou tak být integrovány do vozidla s maximální úsporou místa. Popsané funkce a stupně
snížení emisí CRT a SCR zůstanou přitom zachovány. SCRT je ochranná známka, která je však
obecně používána jako synonymum pro kombinaci filtru pevných částic a jednotky SCR.
Stejně jako u systému SCR jsou ceny systému SCRT podle typu autobusu různé. Za kompletní
zařízení je třeba počítat s náklady cca 10 000-16 000 euro.
SMF® - filtr částic ze
sintrovaného kovu
oxidační katalyzátor
systém SCR
Stupeň 1
systém SCR
vstřikování močoviny (AdBlue®)
katalyzátor SCR
Stupeň 2
blokovací katalyzátor
Schematické zobrazení systému SCRT®; zdroj: HJS
Doplňková opatření
Ek ologick é z óny
Zavedením ekologických zón mají být z měst vytlačena vozidla s vysokými emisemi škodlivin
a tím se má zlepšit kvalita ovzduší. V roce 1996 byla ve Stockholmu zřízena první ekologická
zóna v Evropě, od té doby následovalo tohoto příkladu mnoho dalších evropských zemí. V
roce 2008 byl tento účinný nástroj udržení čistoty ovzduší poprvé použit v Německu, v současnosti zde existuje více než 60 ekologických zón. Se svými 850 km2 je ekologická zóna Porúří
spojující dvanáct měst největší ekologickou zónou v Německu a jednou z největších na světě.
V České republice, ale i v jiných východoevropských zemích dosud nebyly zavedeny žádné
ekologické zóny (stav k dubnu 2015). Pro rok 2016 však město Praha plánuje takovou zónu
zřídit.
15
Foto: kamasigns / Fotolia
Aby ekologické zóny dosáhly maximálního účinku, musí být vedle ambiciózního vyhlášení
omezení vjezdu (emisní stupně) brány v potaz i zdroje emisí. U motorové dopravy jsou to
kromě osobních a nákladních automobilů i autobusy veřejné příměstské dopravy. Ačkoliv z
hlediska kvantity hrají jen poměrně malou roli, mají vzhledem ke svému dopravnímu výkonu
velký význam pro kvalitu ovzduší ve městech. Důsledné plnění předpisů ekologických zón
autobusy příměstské dopravy je tak významnou podmínkou jejich úspěšnosti. Z tohoto důvodu
je nutné se vyhnout povolování výjimek. Zvýhodňování autobusů jako znečišťovatelů ovzduší
je z hlediska komunikace a kladného postoje obyvatel k ekologické zóně jen těžko obhajitelné.
Spíše musí příměstská hromadná doprava jako alternativa automobilové dopravy převzít úlohu
průkopníka i na poli snižování emisí škodlivin. Chtějí-li dopravní společnosti a obce zlepšit
postoj široké veřejnosti k autobusové dopravě a podpořit ochotu k jejímu používání, musí tyto
skutečnosti také aktivně komunikovat.
Pro dosažení tohoto cíle je zapotřebí úzké spolupráce mezi obcemi a provozovateli autobusů.
K tomu patří kromě včasné účasti na plánování budoucích ekologických zón a předpokládaných požadavků na autobusovou flotilu také podpora při modernizaci. Podrobnější informace pro obce o ekologických zónách a jejich řešení na http://bit.ly/1An12LG (v České republice).
16
Podpor a dov ybavení
Dovybavení vozidel moderní technologií čištění výfukových plynů je pro provozovatele
velkou finanční výzvou. Jen minimum dopravních podniků dokáže sehnat potřebné prostředky
zcela samo. Z tohoto důvodu je pro rychlé snížení emisí škodlivin a zlepšení kvality ovzduší
ve městech cílená podpora dovybavení z veřejného rozpočtu nutná.
Foto: Rudolpho Duba / Pixelio
Účinným opatřením přitom je paušální dotace na dodatečnou montáž filtrů pevných částic
a systémů SCR. Národní nebo regionální podpůrný program zde může vytvořit příslušné
pobídky a modernizaci autobusové flotily tak urychlit. Měl by přitom být poskytnut dostatek prostředků a podmínky podpory by měly být nastaveny tak, aby z ní mohlo profitovat
co nejvíce vozidel. Na jedno vozidlo musí být výše podpory min. 50 %, lépe dokonce 75 %
vzniklých nákladů. Protože nastavení systémů SCR/SCRT na příslušné podmínky nasazení je
poměrně nákladné, ale nezbytné, měla by k tomu podpora také přihlížet. Rovněž tak musí být
podpora možná jak pro filtr pevných částic, tak i pro systémy snížení emisí oxidů dusíku. Dobré zkušenosti s podporou dovybavení motorových vozidel již mají v Německu. Díky podpoře a
dovybavení filtry pevných částic u osobních automobilů si mohlo několik desítek tisíc obyvatel
upravit své vozy, aby byly šetrnější k životnímu prostředí. To významným způsobem napomohlo tomu, že se snížily emise sazí ze vznětových motorů a zlepšila se tak kvalita ovzduší ve
městech. Protože současně byly v mnoha městech zavedeny, příp. zpřísněny ekologické zóny,
bylo podpořeno mnoho majitelů vozů, kteří by bez tohoto dovybavení se svými auty již do
ekologických zón nesměli.
17
Ekologické autobusy v praxi na příkladu
Santiago de Chile
V Santiagu de Chile byla modernizace autobusové flotily spojena s
kompletní restrukturalizací autobusové dopravy. Množství malých
podniků provozujících často jen jeden nebo dva autobusy bylo sloučeno a byl založen jeden centrální podnik PHD „Transantiago“. Ten od
roku 2007 koordinuje veškerou autobusovou dopravu a uzavřel sm-
Na regionální úrovni již byla pro autobusy zahájena podpora
jejich dovybavení. Německá spolková země Bádensko-Württembersko podporovala několik let dodatečnou montáž filtrů
pevných částic do autobusů PHD. Provozovatelé dostali
příspěvek ve výši 7 500 euro na vozidlo, jestliže po úpravě
bylo dosaženo emisních limitů EURO V. Díky této podpoře
byl výfukový systém především starších vozidel, která měl
žadatel ještě minimálně tři roky provozovat, zmodernizován tak, aby odpovídal současným požadavkům. Zejména
provozovatelé autobusů, kteří byli postiženi zaváděním nebo
zpřísňováním ekologických zón, nabídku hromadně přijímali,
aby tak svou flotilou dostáli budoucím požadavkům.
louvy s 10 podniky, které momentálně provozují 5 500 autobusů.
Autobusy v roce 2004 měly na svědomí téměř čtvrtinu emisí PM10.
Město má za to, že jen z důvodu emisí škodlivin umírá každý rok předčasně asi 800 lidí. Z tohoto důvodu musí mít od roku 2005 nové autobusy filtr pevných částic, rovněž bylo dosud dovybaveno cca 1 800
autobusů. Do roku 2018 má být všech předpokládaných 6 300 autobusů vybaveno filtrem. Transantiago pak počítá se snížením emisí
PM10 o cca 113 tun ročně.
Kromě PM10 se i oxid dusíku stává stále větším problémem. Pro jeho
vyřešení má být v roce 2015 zahájeno dovybavování vozidel systémy
SCRT.
V Berlíně byl při modernizaci autobusového parku využit
další zdroj podpory. Operační program spolkové země Berlína
pro Evropský fond regionálního rozvoje (EFRE) byl nastaven
tak, aby dovybavení autobusů systémy SCRT bylo spolufinancováno penězi z EU. Tímto způsobem převzala Evropská
unie cca 50 % takto vzniklých nákladů. V první fázi tak byly
u téměř 100 autobusů výrazně sníženy emise oxidů dusíku,
rozšíření na další autobusy je v plánu.
Obce mají bytostný zájem na snížení emisí škodlivin z dopravy. Neboť splňovat je třeba nejen stále přísnější požadavky
na kvalitu ovzduší. Také kvalita života ve městech je silně
určována kvalitou ovzduší a musí být z tohoto důvodu co
nejlepší. Proto by měly obce prozkoumat, zda mohou použít
i vlastní prostředky pro podporu dopravních společností při
dovybavování vozidel.
18
K ont ak t ní par t ner a další informace
Gregor Kolbe
© 2015, Verkehrsclub Deutschland e.V.
Projektový manažer ‚Saubere Busse‘
Verkehrsclub Deutschland e.V. (VCD)
Telefon: 0049 30 280351-60
[email protected]
VCD – ekologický dopravní klub
Od r. 1986 správná alternativa
Další informace na téma autobusy, ekologické zóny
pro všechny ekologicky uvažující.
a čistý vzduch ve městech najdete na naší internetové stránce:
www.cleanair-europe.org
Foto na titulní straně: zettberlin / Photocase
19
C le a n Air
je společný projekt devíti evropských ekologických svazů,
které bojují za čistý vzduch v evropských městech. Přes
spoustu zákonných úprav pro udržení čistoty ovzduší na
evropské, národní a regionální úrovni není v mnoha městech
cílů zachování čistoty ovzduší dosahováno. To ohrožuje
životní prostředí, klima a zdraví občanů. Je čas jednat.
www.cleanair-europe.org
Již od roku 2009 běží kampaň „Klima bez sazí“, v níž dnes
spolupracuje jedenáct evropských neziskových organizací.
Cílem je snížení emisí sazí ze vznětových motorů pro zpomalení oteplování klimatu a ochranu životního prostředí a zdraví
lidí.
www.russfrei-fuers-klima.de/international/
co-financed by the
EU`s LIFE financial
instrument
a project by
project coordination
associated
campaign