Pred kratkim končan sejem IAA Transportation v Hannovru, ki je tudi največji sejem gospodarskih vozil na svetu, je nazorno prikazal korenito preobrazbo, skozi katero gre sektor komercialnega prevoza. Govorilo se je le o elektrifikaciji z namenom zmanjševanja onesnaževanja, torej predvsem izpustov ogljikovega dioksida, ki jih povzročajo gospodarska vozila, kar pomeni približno osem odstotkov vseh izpustov ogljikovega dioksida.
Čeprav se je od šestdesetih let prejšnjega stoletja, ko so se začele prve meritve, zgodil velikanski napredek tako pri zmanjševanju onesnaževanja kot tudi pri zmanjševanju porabe goriva, torej posledično tudi izpustov ogljikovega dioksida, je nenehno povečevanje števila vozil in prevoženih kilometrov učinke tega napredka korenito zmanjšalo. Zato je pritisk po občutnem zmanjšanju izpustov ogljikovega dioksida tako rekoč čez noč izjemno velik in vemo, da bodo morali proizvajalci vozil do leta 2025 njihove izpuste zmanjšati za 15 odstotkov, do leta 2030 pa za skupno 30 odstotkov.
Trenutno sta na voljo dve možnosti, v obeh primerih gre za električni pogon, le da pri BEV (baterijska električna vozila) motor dobiva energijo iz baterije, pri FCEV (električna vozila na gorivne celice) pa električno energijo pridobivamo z reakcijo med vodikom in kisikom. Čeprav se obe metodi hitro razvijata, so tovornjaki BEV na trgu in jih večina proizvajalcev že ponuja, medtem ko bomo na vodikove tovornjake FCEV morali še malo počakati.
Polnjenje v 45 minutah
Največja težava električnih vozil je omejen energijski potencial baterije, ki lahko hrani največ za nekaj sto kilometrov energije. Vseeno so največji delež tovornjakov (približno dve tretjini) distribucijska, gradbena ali komunalna tovorna vozila, ki dnevno ne prevozijo veliko kilometrov. Njihove dnevne potrebe po energiji je mogoče pokriti s polno baterijo in polnjenjem v garaži čez noč. V tem primeru uporabljamo polnilnice z močjo od 22 do 50 kilovatov, ki so danes standardne in jih je mogoče dobiti na trgu.
V prometu na dolge proge vozi približno tretjina tovornjakov in ti v povprečju dnevno prevozijo približno 600 kilometrov, kolikor dovoljujejo predpisi o obveznih odmorih. Kot vemo, morajo vozniki v Evropi vsakih 24 ur počivati vsaj 11 ur, ta čas pa lahko izkoristijo tudi za polnjenje baterij. Glede na to, da je za ta namen na voljo razmeroma veliko časa, lahko vozila polnimo na 50- do 100-kilovatnih polnilnicah.
Prav tako morajo vozniki na vsake štiri ure in pol počivati 45-minut, ta čas pa je odločilen. Logisti poudarjajo, da bodo prehod na električna vozila sprejeli le, če se zaradi tega transportni čas ne bo podaljšal. Roki so izjemno kratki in natančno določeni, dodatna ura ali dve za polnjenje baterij pa v njihovem primeru nista sprejemljivi. Kako baterije dovolj napolniti v 45 minutah in kakšno moč potrebujemo za to?
Za doseganje ustrezne polnilne moči (ali hitrosti) je potreben vsaj en megavat (tisoč kilovatov) električne moči ali več. Pri trenutnem standardu polnjenja v Evropi CCS2 je tok omejen na 500 amperov, kar ni dovolj za doseganje zahtevane polnilne moči. Spomnimo se, moč polnjenja je jakosti toka in napetosti (P=U×I), zato lahko pri napetosti 800 V in toku 500 A dosežemo največ 400 kW moči.
Da bi povečali polnilno moč, so razvili nov standard MCS (Megawatt Charging System), pri katerem tečejo tokovi od tisoč do tri tisoč amperov pri napetosti do 1.250 voltov, kar bo zadoščalo za polnilne moči do štiri megavate. Za ponazoritev: kapaciteta baterij v Mercedes-Benz eActosu LongHaul znaša 600 kWh, kar pomeni, da bi na polnilnici moči 1 MW v 45 minutah baterije lahko skoraj popolnoma napolnili. Ocenjujemo lahko, da bi bila povprečna hitrost polnjenja v praksi okoli 600 – 700 kW, kar bi zagotovilo skoraj popolno napolnjenost, v najslabšem primeru pa več kot dovolj za naslednje 4 in pol ure.
Velike moči, velike težave
Ker gre za izjemno velik tok, mora biti presek kabla v primerjavi s CCS-polnilniki trikrat večji. Kabli morajo biti tudi izjemno dobro izolirani in hlajeni, kar precej poveča njihovo maso, oteži manipulacijo in omejuje dolžino. Prav tako polnilna moč en megavat (ali več) pomeni pomembno segrevanje vseh komponent v procesu, saj v enem polnilnem ciklu nastane več kot 50 kilovatnih ur toplote, ki jo je treba odvesti.
Koliko takšnih polnilnic potrebujemo? Ocene kažejo, da bi bilo do leta 2030 na cestah okoli 15 odstotkov električnih tovornjakov, kar bi zahtevalo približno pet tisoč priključnih točk na približno 1.500 lokacijah. Morda se zdi veliko, a vedeti moramo, da imamo danes ob evropskih avtocestah že približno 30 tisoč hitrih polnilnic (moč 50 kilovatov in več).
Ostaja vprašanje oskrbe z električno energijo, saj bi vsaka lokacija potrebovala okoli 10 megavatov, medtem ko tipične lokacije avtomobilskih polnilnic potrebujejo od dva do tri megavate. Zato intenzivno razmišljajo o postavitvi velikih baterijskih hranilnikov, ki bi se polnili v času manjših obremenitev omrežja, kar bi zmanjšalo sicer zelo visoke konične obremenitve in s tem znižalo stroške.
Posebna zgodba so konektorji, priključki, ki morajo prenesti toliko moči. Dobra novica je, da bodo trikotni konektor, ki ga proizvajalci že uporabljajo pri testiranjih, prihodnje leto sprejeli kot standard.
Polnjenje tovornjakov bo pomenilo dodaten stres za voznike, ki bodo poleg prostora za odmor po novem morali poiskati tudi prosto polnilnico in napolniti baterije, sicer ne bodo mogli nadaljevati poti. Zato bo treba razviti zelo zanesljiv sistem, ki bo omogočal rezervacijo polnilnih terminov. Težav je veliko, a jih bomo morali rešiti.