A környezet védelme és a kimerülő félben lévő kőolajkészletek miatt egyre nagyobb teret kap a buszok károsanyag kibocsájtásának és a kőolaj felhasználásának minimalizálása. A hagyományos dízelmotorokat kiegészítve villamos motorokkal lehetővé válik a mozgási energia egy részének a visszanyerése, elraktározása és újbóli felhasználása, csökkentve ezzel a gázolajfogyasztást. A hibrid buszok gyártói általában 20-30%-os fogyasztás csökkenést ígérnek. A károsanyagok kibocsájtása is nagymértékben csökken. Ezen felül a hibrid buszok csendesebbek hagyományos társaiknál és a hagyományos fékberendezés is kevésbé kopik.
Legnagyobb hátrányuk, hogy a beszerzési költségük jóval magasabb a hagyományos buszokénál, az ígért fogyasztás csökkenést nem mindig tudják produkálni és az energiatárolók élettartama egyelőre a jövő homályába vész.
Lássuk a konkrét megoldásokat:
A képre kattintva műszaki adatokat összefoglaló táblázat nyílik, forrás: saját gyűjtés
Solaris
Európában a Solaris lépett a leghamarabb, már 2006-ban bemutatta saját hibrid buszát. A hajtásláncot az amerikai Allison cégtől vásárolták meg. Az Allison hibridrendszere ekkor már több száz buszban működött sikeresen az amerikai kontinensen. Azonban Európában az első buszok próbafutásai nem hozták meg a várt 20-30%-os fogyasztáscsökkenést, ezért átdolgozták a rendszert.
A hagyományos dízelbusz átlagos 57,1 literes fogyasztásához képest 49,3 litert mértek Drezdában, több vonal átlaga alapján, ami 13,7%-os megtakarítást jelent.
A kezdetben használt 8,9 literes, 330 lóerős Cummins dízelmotor helyett egy kisebb, 6.7 literes 250 lóerős került és az akkumulátorok töltési stratégiáját is az európai viszonyokhoz igazították. Motor elhelyezése is megváltozott, az alacsonypadlós buszoknál szokatlan középmotoros elrendezés helyett vevői kérésre visszatértek a farmotoros kialakításhoz.
A fogyasztás javult, azonban pár városban még jelenleg se váltja be a hozzá fűzött reményeket. Münchenben az MVG csak tíz százalékos fogyasztáscsökkenést tapasztalt a dízel buszokhoz képest, de a szintén müncheni MVV már 25% megtakarítást tudott elérni.
A fogyasztást általában azonos típus dízelmotoros verziójához hasonlítják, vagy azonos kategóriájú buszokhoz.
Németországban több helyen is közlekednek Urbino hibrid buszok, Brémában 8-11% közötti megtakarítást, Münster városában egy hetes tesztfutás alatt 13-15% , Genfben szintén pár hetes tesztüzem alatt 7%-os megtakarítást mértek.
A hibrid rendszer felára 170000euró, a körülbelül 300 ezer euróba kerülő dízel busz ára így 470 ezer euróra növekszik hibrid meghajtás esetén.
A kis képekre kattintva galéria nyílik
A Solaris karosszáló, ezért nem kötelezte el magát egyetlen rendszer mellett. A tavaly Kortrijkban bemutatott 12m-es szóló buszukba már a szintén amerikai Eaton rendszerét építették be. Ennek a busznak az a különlegessége, hogy az akkumulátorokat sikerült az utastérben elhelyezni anélkül, hogy a dízel változattól számottevően több dobogó lenne az utasterében és a tetőre nem került semmi. Ebben a buszban már start-stop rendszer van beépítve, azaz a motor a megállókban leállhat. Ennek az a feltétele, hogy a segédüzemek(légsűrító, szervó szivattyúk) villamos meghajtásúak legyenek.
A valós fogyasztásáról a rövid ideig tartó tesztüzemek miatt még korai lenne nyilatkozni, azonban az utasok és a járművezetők sok helyen a busz gyenge gyorsulására panaszkodtak.
A Solaris további hibrid hajtásláncok beépítésétől sem riad vissza, 50db Voith párhuzamos rendszerrel felszerelt buszra van megrendelése és a tervek között szerepel egy Vossloh-Kiepe gyártmányú, soros hibrid rendszerrel szerelt Urbino 18-as busz megépítése is.
Mercedes
Citaro hibrid tekereg Rotterdam utcáin
A Mercedes a Citaro csuklós változatába építette be először a hibrid hajtást, a busz neve Citaro G BlueTEC Hybrid. Egy soros hibrid rendszert használ. A hagyományos dízel csuklós buszokban használt, 6 hengeres, 12literes 300-350lóerő teljesítményű dízelmotor helyére egy 4,8literes 160kW(218LE) teljesítményű motor került, mivel nincs szükség a 12literes motor nagy indítónyomatékára.
Ezzel 450kg tömeget sikerült megtakarítani. Ez a motor egy generátort hajt, a tetőre pedig 170kW teljesítményű, 27kWh energiát tárolni képes 330kg-nyi litium-ion akkumulátort helyeztek. Az akkumulátorokat folyadék hűti. A busz hajtásáról 4db kerékagy motor gondoskodik, amelyeket az utolsó 2 darab portáltengelybe építettek be. A motorok egyenként 80kW teljesítményűek, folyadékhűtéssel. 650V-os feszültségről működnek,
A villamos motorok a dízelmotortól független hűtőkörről üzemelnek, mert az üzemi hőmérsékletük 73°C szemben a dízelmotor 95°C-os hőmérsékletével.
A villamos motorok a portáltengelybe vannak integrálva, a tengely szállítója a ZF. A tengely egy módosított változata bármely karosszéria építőnek elérhető, típusa AVE130, a beépített villamos motorok teljesítménye 2*80kW nyomatékuk 2*10500Nm.
A Mercedes hibrid buszban a segédüzemek villamos meghajtásúak, így a busz tisztán elektromos haladásra is képes. A busz tömege kb 1 tonnával több a dízeltől, a kisebb dízel erőforrás ellenére. A fejlesztése a busznak nehezen haladt, az ígért első közforgalmú próbákkal egy évet csúsztak. Jelenleg már folyik a buszok próbaüzeme Stuttgart, Hamburg és Rotterdam városokban.
Utazás a Citaro hibirden
MAN
Az MAN is a soros hibrid rendszerre szavazott, a hajtást szállító partnere a Siemens.
A visszatáplált energia tárolásáról itt nem akkumulátorok, hanem ultrakapacitások gondoskodnak. Ezeknek nagyobb a várható élettartamuk az akkumulátoroktól és a környezeti hőmérsékletre is kevésbé kényesek. A busz fejlesztése sokáig tartott, azonban az MAN nem szeretne a Solaris hibájába esni, így a hajtást megpróbálják a lehető legjobban összehangolni és a várt 25-30%-os megtakarítást minden körülmény között elérni. Bár a városi buszok esetében a légellenállás többnyire elhanyagolható, mégis jól jelzi a fejlesztés aprólékosságát, hogy a busz alaktényezője a tetőre szerelt légterelővel cw=0,51 lett, ez a hagyományos buszoktól kb.20%-al kedvezőbb.
Egyelőre csak a hibrid prototípusának Nürnberg városában zajlott próbáiról vannak adataink. A hajtásra fordított energia fogyasztása átlagosan 1,3kWh/km volt.
A segédüzemek (légsűrítő, szervoszivattyú, egyenáramú átalakítók) fogyasztása 0,33kWh/km
A kapacitásokba való visszatáplálás átlagos hatásfoka 43%, a maximális visszatáplálási érték 47,% volt. A 36-os vonalon végzett próbafutás során a hagyományos buszok 50,8liter gázolajat fogyasztanak 100 kilométerenként, az előző generáció hibrid buszok 41,18litert, a start-stop automatikával is felszerelt prototípus 34,8litert fogyasztott. Az egyik előszériás példány az elmúlt hetekben állt forgalomba München városában, München után Hágában, Párizsban, Barcelona, Milánó, Bécs városokban hamarosan forgalomba állnak.
Van Hool
A Siemens ELFA II rendszerét építi be a buszaikba, ez az MAN-nél használt megoldással nagyrészt megegyezik, eddig 105db buszra van megrendelés, több mint húsz már üzembe állt. A hibrid hajtás a midibusztól kezdve a városi szólón és csuklóson át az elővárosi le buszig szinte az összes városi modelljükbe beépítik. Az AG300 csuklós Genfben 17%-os fogyasztás csökkenést tudott felmutatni.
A középmotoros elrendezésű, 11,5m hosszú A300H típusú szóló buszok ára 375 ezer Euró, ebből a hibridrendszer többletköltsége 155 ezer Euró. A buszokban 191kW teljesítményű MAN D0836 motor hajtja meg a Siemens generátort, az energiát Maxwell ultrakapacitások tárolják.
Scania
A Voith soros rendszerét használja, az energiatárolók ultrakapacitások, a generátort meghajtó motor etanollal működik, így a busz igen tiszta üzemű.
A Scania soros hibridrendszerének működése
Volvo
Önjáró B5L híbrid alvázak gyártása és a prototípus 7700 hibrid
A Volvónak az alvázgyártása is igen hangsúlyos a komplett buszok mellett, így a hibrid rendszerét alváz formájában is be lehet építeni idegen karosszéria alá. A Volvo fejlesztése igen gyorsan haladt. A megoldás a párhuzamos hibridek elvét követi, azonban számos érdekes és egyedi megoldást is felvonultat. A dízelmotor csak 5 literes lökettérfogatú és 850Nm nyomatékú. Ilyen mértékben „alulméretezett”(downsizing) motor a párhuzamos hibridekben ritka. A motorhoz tengelykapcsoló keresztül kapcsolódik egy integrált indító-villanymotor(I-SAM). A villanymotor képes önállóan is mozgatni a buszt, a dízelmotor start-stop automatikával fel van szerelve. Az I-SAM egységet a kanadai TM4 cég szállítja, az energiát Li-ion(LiFePO4) akkumulátorok tárolják, ezeket az A123 Systems cég gyártja.
Jelenleg 17db jármű készült el, a genfi közlekedési vállalat az EU-ban tesztelésen lévő 4db 7700 hybrid busz egyikén 26%-os fogyasztás csökkenést mért, a dízel buszokhoz képest. A Volvo Londonba szállított hibrid B5L alvázakat, ezekre helyi gyártó emeletes karosszériát épített. Következő cikkünkben ezekről részletesen is lesz szó.
Típus | Város | Üzemeltető | Mért fogyasztás |
Solaris U18 Allison I. | Drezda | DVB | -13,7% |
Solaris U18 Allison II. | München | MVG | max. -10% |
Solaris U18 Allison II. | München | MVV | -25% |
Solaris U18 Allison II. | Bréma | BSAG | -8-11% |
Solaris U18 Allison II. | Münster | -13-15% | |
Solaris U18 Allison II. | Genf | TPG | -7% |
Van Hool AG 300 Siemens | Genf | TPG | -17% |
Volvo 7700 Hybrid | Genf | TPG | -26% |
MAN Lion’ City Hy. Siemens | Nürnberg | -30% |
A buszgyárak a sorozatgyártásra készülnek fel, a most bemutatott buszok előszériás járművek, kiterjedt tesztelésük zajlik. Azonban ez a tesztüzem nem olcsó, és nem csak a hibrid rendszer többletköltsége miatt van. A buszok folyamatos felügyelete, a járművezető kiképzése, a hajtáslánc optimalizálása mind pénzbe kerül. Például egy Dél-Hollandiában zajló tesztüzem 4db Van Hool A300H típusú busszal történik. A buszok beszerzési ára egyenként 375000 Euro (~101-105millió forint) volt, a két évig tartó(2010.12.31-ig) projekt teljes költségét 2 millió 900 ezer euróra becsülték. Ebből 500 ezer eurót tesz ki a buszok hajtásláncának finomhangolása. A nagy gyártók általában saját maguk végzik a hajtáslánc hangolását, a hagyományos automata váltók automata terepfelismerő programjához hasonló megoldásokat keresve. Ugyanis a beszerzési árban mutatkozó felárat az akkumulátorok élettartama alatt (ez 5-7évre becsülhető) a kisebb fogyasztásnak kell kompenzálnia, ehhez a csökkenés mértékének nem árt 20% körül, vagy inkább e fölött mozognia.
Összességében még drága játék a hibrid buszok üzemeltetése, azonban a technika fejlődésével egyre megbízhatóbbak lesznek ezek a járművek. Nyugat-Európában a következő években valóságos hibrid boom várható, a főegységek gyártói évente több ezer hibrid busz eladására készülnek fel.
Felhasznált irodalmak:
-Dr. Stefan Kerschl, Eberhard Hipp, GeraldLexen : Effizienter Hybridantrieb mit Ultracaps für Stadtbusse; http://www.aachener-kolloquium.de/pdf/Vortr_Nachger/Kerschl.pdf
-Robert Roch : Diselebus-Hybridbus-Elekrobus Die Evolution des Busses oder? DVB AG <http://www.messeoffenburg.de/dynamic/dokumentenarchiv/8_Roch,%20Robert.pdf -Thierry Wagenknecht: Autobus Hybrides http://www.voev.ch/dcs/users/117/2_7_Volvo_Edward_Jobson.pdf -www.mvg.de -Tramgeschichten.de -http://www.zuid-holland.nl/apps_sis-single.htm/2008/8_Oktober_2008/opendocument.htm?llpos=82686079&llvol=-2000