Kas yra elektrifikuotas kelias?
Elektrifikuotas kelias, el. kelias, el. greitkelis arba elektrifikuotų kelių sistema (ERS) yra sistema, leidžianti perduoti energiją tarp transporto priemonės ir kelio, kuriuo ji važiuoja. Elektrifikuoti keliai skirstomi į tris kategorijas, atsižvelgiant į tai, kaip vyksta energijos perdavimas.
- Laidusis energijos perdavimas iš viršutinės linijos: šiuo būdu energija į transporto priemonę nuolat perduodama iš viršutinių linijų per pantografą. Laidusis energijos perdavimas iš viršutinės linijos labiausiai tinka sunkvežimiams ir autobusams, kurie yra pakankamai aukšti, kad pasiektų elektros linijas. Jis taip pat geriau veikia su transporto priemonėmis, kurios važiuoja iš anksto nustatytu keliu, kad galėtų būti nuolat prijungtos prie elektros linijų.
- Laidusis energijos perdavimas iš kelio: tai panašu į laidžiojo energijos perdavimo iš viršutinės linijos technologiją, išskyrus tai, kad vietoj pantografo energija į transporto priemonę perduodama bėgiais, įtaisytais kelio dangoje arba ant jos. Technologija apima mechaninę ranką, kuri jungiasi prie maitinimo šaltinio.
- Indukcinis energijos perdavimas iš kelio: čia energija perduodama belaidžiu būdu tarp ričių, įtaisytų kelyje ir transporto priemonėje. Energija iš tinklo paverčiama aukšto dažnio kintamosios srovės galia, kad būtų sukurtas magnetinis laukas, kuris pasiekia po transporto priemone esančias rites ir sukuriama įtampa.
Kai automobilis ar sunkvežimis važiuoja keliu, kuriame įdiegta bet kuri iš šių technologijų, energija patenka tiesiai į varomąją sistemą arba naudojama borto baterijoms įkrauti. O transporto priemonei važiuojant įprastu keliu, ji persijungia į elektrinį, hibridinį arba vidaus degimo variklį.
Elektrifikuotųjų kelių naudojimas šiandien yra gana ribotas, nors vykdoma keletas bandomųjų projektų bendradarbiaujant su automobilių gamintojais, tyrimų institutais, vyriausybėmis ir energetikos įmonėmis. Vienas iš tokių projektų vykdomas Lunde (Švedijoje), o Italijoje vyriausybė planuoja įrengti 6 kilometrų el. greitkelį šalies šiaurėje. Kalifornijoje vykdomas demonstracinis projektas netoli Los Andželo ir Long Bičo uostų.
Elektrifikuotieji keliai: privalumai ir trūkumai
Elektrifikuotieji keliai yra naudingi, nes yra švaresnė alternatyva vidaus degimo varikliams, ypač jei naudojama energija gaunama iš atsinaujinančiųjų šaltinių, pvz., vėjo ar saulės. Laidžiojo energijos perdavimo atveju elektrifikuotieji keliai taip pat yra gana efektyvūs. Pavyzdžiui, bendrovė „Elways AB“ pranešė apie 85–95 % segmentuoto laidžiojo spendimo automobiliams ir sunkvežimiams efektyvumą, kuris dabar yra testuojamas vykdant projektą „eRoadArlanda“.
Tačiau čia elektrifikuotųjų kelių sistemų pranašumai ir baigiasi. Nors beveik visos dyzelino alternatyvos toli gražu nėra pagrindinis sprendimas rinkoje, daugelis jų pažengė daug toliau nei ERS. Šiandien nėra daug realių duomenų, patvirtinančių jos patikimumą, ir, išskyrus pantografą (kuriam 100 metų), visi kiti energijos perdavimo tipai yra naujos, neišvystytos technologijos.
El. greitkeliai taip pat yra brangūs; energijos perdavimo infrastruktūros įrengimas reikalauja didelių investicijų į kelių tiesimą, elektros linijų įrengimą ir jų priežiūrą. Infrastruktūros atnaujinimo darbai taip pat gali ilgam sutrikdyti esamą eismo srautą. Atliekant vieną tyrimą apskaičiuota, kad 100 metrų dinaminės indukcinės sistemos įrengimas truktų 3 savaitės, o 10 kilometrų laidžiojo energijos perdavimo iš viršutinės linijos sistemos įrengimas gali trukti mėnesį. Sutrikdymą būtų galima sumažinti, jei ERS įrengimas sutaptų su planuojamais priežiūros darbais, bet tai tikrai apribotų technologijos įdiegimo greitį.
ERS sudėtingumas taip pat reiškia, kad daug veikėjų, įskaitant vyriausybes, savivaldybes, energijos tiekėjus ir krovinių vežimo bendroves, turės dirbti kartu. Taip pat reikėtų tarpvalstybinio bendradarbiavimo tokiose vietose kaip ES, kur visame regione važiuojantys sunkvežimiai turėtų būti adaptuoti, kad palaikytų tą pačią technologiją ir galėtų naudotis keliais. Energijos perdavimo standartai, kad bet kokio tipo transporto priemonės galėtų važiuoti elektrifikuotaisiais keliais, kuriami.
Gal tai galėtų padėti elektrinėms transporto priemonėms?
Vienas iš pagrindinių elektrifikuotųjų kelių šalininkų argumentų yra tai, kad jie sumažintų nerimą dėl elektriniu sunkvežimiu galimo nuvažiuoti atstumo. Teigiama, kad elektrinės transporto priemonės galėtų nuvažiuoti didesnius atstumus ir naudoti mažesnes baterijas, jei būtų naudojami elektrifikuotieji keliai ir energija būtų perduodama tiesiai į transporto priemonės varymo sistemą arba baterijai įkrauti. Tai skamba kaip praktiškas sprendimas, bet atidžiau pažvelgus jis kelia daug iššūkių.
Pirmasis iššūkis yra suderinamumas. Elektrifikuotoji kelių sistema turėtų gebėti tiekti energiją į bet kokios rūšies transporto priemones. Šiandien nėra standartų ir sistemos architektūros, kad energija būtų perduota iš tinklo į ERS ir į kelias transporto priemones. Antrasis iššūkis kyla dėl elektrinių sunkvežimių baterijų gamos patobulinimų, dėl kurių ERS įkrovimas greitai gali tapti nereikalingas. Atsižvelkime į faktą, kad šiandien visiškai įkrautas elektrinis sunkvežimis gali nuvažiuoti 300 kilometrų, o tai sudaro apie 40 % visų transporto darbų ES. Tikimasi, kad artimiausioje ateityje šis atstumas padidės, nes bus tobulinami ličio jonų akumuliatoriai, atrandamos naujos elementų medžiagos, naudojamos geresnės baterijų valdymo sistemos ir aušinimo technologijos. Taip pat daug vilčių dedama į kietakūnes baterijas, kurios galėtų padidinti nuvažiuojamą atstumą iki 1600 kilometrų vieną kartą įkrovus.
Trečiasis iššūkis yra statinės arba prijungiamos įkrovimo sistemos, kurios yra vienintelės, turinčios nusistovėjusius pasaulinius standartus ir patikrintą technologiją. Prijungiamų įkrovimo stotelių sparčiai daugėja; 2019 metais buvo daugiau nei 170 000 įkrovimo stotelių Europoje ir daugiau nei 68 000 Jungtinėse Amerikos Valstijose. Nors didžioji šios infrastruktūros dalis skirta lengviesiems automobiliams, svarbu atkreipti dėmesį, kad įkrovimo įrangoje naudojama kombinuotosios įkrovimo sistemos (CSS) technologija, kuri gali būti naudojama tiek lengviesiems automobiliams, tiek sunkvežimiams. Sunkvežimių gamintojų konsorciumas jau dirba, kad CSS įkrovimo pajėgumas būtų padidintas iki vieno–trijų megavatų ir esama infrastruktūra galėtų palaikyti komercines transporto priemones. Vyriausybės visame pasaulyje taip pat planuoja plėsti tinklus ir standartizuoti CSS įkrovimo technologiją. Kalbant apie ERS, tokių aiškių vyriausybių direktyvų nėra.
Paskutinis, bet ne mažiau svarbus dalykas yra tai, kad kelių naudojimas elektrinėms transporto priemonėms įkrauti atrodo mažai tikėtinas dėl tokių alternatyvų kaip vandenilio kuro elementai populiarėjimo. Vandenilis kelia didelį susidomėjimą, ypač sudėtingoms tolimųjų reisų užduotims, kur jis gali būti naudojamas kaip elektrinių sunkvežimių nuotolio padidinimo priemonė. Vandenilis turi daug privalumų, tokių kaip trumpas ir lengvas degalų pildymo procesas ir didelis energijos tankis. Vos su 80 kg vandenilio sunkvežimis gali nuvažiuoti iki 800 kilometrų! To pakaktų daugeliui tolimųjų reisų užduočių, o esant pakankamai vandenilio degalų pildymo infrastruktūrai, nereikėtų krauti sunkvežimio važiuojant.
Keli galimi naudojimo atvejai
Ar visa tai reiškia, kad ateityje elektrifikuotiesiems keliams nėra vietos? Ne visai. ERS galėtų būti tinkama konkretiems maršrutams arba sistemoms uždarose vietovėse, kur kelių elektrifikavimas ir sunkvežimių naudojimas būtų gera alternatyva. Ji taip pat galėtų būti tinkamas sprendimas autonominiams sunkvežimiams, vykdant pervežimus iš vieno mazgo į kitą.
Žvilgsnis iš arčiau į alternatyviuosius degalus
Atsižvelgdamas į visus su ERS susijusius iššūkius, manau, kad siekdamas dekarbonizuoti transportą sektorius turėtų skirti dėmesį lengviau įgyvendinamoms galimybėms, pvz., elektromobilumui, vandeniliui, bioSkGD ir kai kuriems biodegalams, pvz., HVO. Kad padėčiau vežėjams geriau suprasti apie alternatyvius degalus, sudariau vadovą, kuriame apžvelgiami kiekvieno degalų šaltinio privalumai ir trūkumai. Vadove taip pat yra kontrolinis sąrašas su visais dalykais, apie kuriuos transporto bendrovių savininkai turėtų pagalvoti prieš investuodami į sunkvežimus su alternatyviais jėgos agregatais.
