EKOLOGICKÉ AUTOBUSY V PŘÍMĚSTSKÉ HROMADNÉ DOPRAVĚ SMĚRNICE PRO NOSITELE ÚKOLŮ A DOPRAVNÍ SPOLEČNOSTI

Transkript

1 EKOLOGICKÉ AUTOBUSY V PŘÍMĚSTSKÉ HROMADNÉ DOPRAVĚ SMĚRNICE PRO NOSITELE ÚKOLŮ A DOPRAVNÍ SPOLEČNOSTI

2 PŘÍMĚSTSKÉ VEŘEJNÉ DOPRAVY NEVYHNUTELNÁ PODMÍNKA 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. 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. 2 Foto: connel_design /Fotolia

3 Špatný vzduch 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. od od od od průměr v PM 10 NO 2 PM 2,5 období od 24 h 50 µg/m³ (1) rok 40 µg/m³ h 50 µg/m³ (1) h 200 µg/m³ (2) - 1 rok 40 µg/m³ 40 µg/m³ - 1 rok µg/m³ 1 rok µg/m³ (1) Maximálně 35 dnů s překročením limitu/rok (2) Maximálně 18 dnů s překročením limitu/rok Saze jsou škodlivinou vznikající zejména při spalování motorové nafty a kromě dalších je součástí jemného prachu (PM 10 ). Světová zdravotnická organizace zařadila spaliny z motorové nafty mezi rakovinotvorné látky. Jemný prach a tím i saze jsou vdechovány se vzduchem. Zatímco větší částice (PM 10 ) jsou často zachyceny v nosních dutinách, mohou malé částice (PM 2,5 ) proniknout až do průdušek a plicních sklípků. Ultrajemné částice (PM 0,1 ) 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 (NO 2 ). 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 NO 2 a nadprůměrnou celkovou úmrtností nebo zvýšeným příjmem pacientů v nemocnicích. 3

4 Kvalita ovzduší v České republice Více než 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 PM 2,5 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 PM 10, které tyto hodnoty překračují. EMISE Z AUTOBUSŮ PODCEŇOVANÝ PROBLÉM Význam městských autobusů pro kvalitu ovzduší 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 PM 10 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 NO X. 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 Krajská vláda Düsseldorf: Plán pro udržení čistoty ovzduší Düsseldorf Správa senátu pro rozvoj města a životní prostředí v Berlíně, přednáška Martina Lutze v rámci kulatého stolu Ekologické autobusy ze dne

5 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 (PM 0,1 ). Jsou-li hodnoty až částic/cm3 pro centra měst normální, byly při měřeních ve Varšavě zjištěny hodnoty až , při přejetí autobusů bez filtru dokonce koncentrace až částic/cm3. Snižování emisí škodlivin autobusového parku 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. Měření koncentrace částic ve Varšavě; foto: VCD 5

6 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 pro nové typy autobusů a od 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. 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. Foto: VCD 6

7 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 CO 2. 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 NO X. 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 NO X ještě značně vyšší. To jednoznačně ukazuje na skutečnost, že provozní podmínky autobusu vedou ke zchladnutí výfukové soustavy a tím zhoršují funkčnost zařízení SCR. 7

8 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 autobusů na 700 linkách s téměř zastávkami, které přepraví 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 vozidel. Pro nové autobusy se záhy staly sériové filtry pevných částic povinnými. Díky těmto opatřením klesly emise PM 10 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 jeho aktivní zdolání bylo v r započato s dovybavením cca 900 autobusů systémy SCRT, které bylo ukončeno v roce 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. 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. 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. 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. 3 Emisní chování linkových autobusů - část 3; zemský úřad pro přírodu, životní prostředí a ochranu spotřebitelů Severní Porýní - Vestfálsko; Recklinghausen Měření emisí ve spalinách u autobusů dovybavených systémy SCRT ve srovnání sesériovými vozidly na vyhledané trase v Berlíně; TÜV NORD,

9 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

10 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. Systém filtrování pevných částic CRT (Continuous Regeneration Trap) 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 PM 10. 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

11 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 500 autobusů dovybaveno systémy SCRT. Tímto způsobem se emise pevných částic ročně snižují o 10 tun, u NO X 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 parku další vozy. 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. 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. 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 11

12 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 až 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 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

13 SCR (selektivní katalytická 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 NO X, 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 vlastními autobusy a 100 autobusy od subdodavatelů největší autobusovou síť v Německu a jednu z největších v Evropě. Pro řešení 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 podíl 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. 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. V zásadě má jednotka SCR tři součásti: V prvním kroku se do výfukového plynu vstřikuje redukční činidlo AdBlue podle množství NO X v něm. Přitom se AdBlue přeměňuje hydrolýzou na čpavek a CO 2. Ve druhém kroku dojde v katalyzátoru SCR k vlastní redukci NO X 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. 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

14 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. Foto: Peter Smola / Pixelio 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 NO X o 80 %, u druhého to bylo o 54 %. V Londýně bylo u dovybaveného patrového autobusu dosaženo dokonce snížení NO X 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 NO X 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 a euro na autobus. 5 Euro-V-hybrids-if-retrofitted-with-new-aftertreatment/ 14

15 SCRT (Selective Catalytic Reduction Technology) = CRT+SCR 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 euro. SMF - filtr částic ze sintrovaného kovu oxidační katalyzátor systém SCR Stupeň 1 systém SCR Stupeň 2 vstřikování močoviny (AdBlue ) katalyzátor SCR blokovací katalyzátor Schematické zobrazení systému SCRT ; zdroj: HJS Doplňková opatření Ekologické zóny 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

16 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 (v České republice). 16

17 Podpora dovybavení 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. 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. Foto: Rudolpho Duba / Pixelio 17

18 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 smlouvy s 10 podniky, které momentálně provozují autobusů. Autobusy v roce 2004 měly na svědomí téměř čtvrtinu emisí PM 10. 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 autobusů. Do roku 2018 má být všech předpokládaných autobusů vybaveno filtrem. Transantiago pak počítá se snížením emisí PM 10 o cca 113 tun ročně. 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 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. 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. Kromě PM 10 se i oxid dusíku stává stále větším problémem. Pro jeho vyřešení má být v roce 2015 zahájeno dovybavování vozidel systémy SCRT. 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

19 Kontaktní partner a další informace Gregor Kolbe Projektový manažer Saubere Busse Verkehrsclub Deutschland e.v. (VCD) Telefon: gregor.kolbe@vcd.org Další informace na téma autobusy, ekologické zóny a čistý vzduch ve městech najdete na naší internetové stránce: , Verkehrsclub Deutschland e.v. VCD ekologický dopravní klub Od r správná alternativa pro všechny ekologicky uvažující. Foto na titulní straně: zettberlin / Photocase 19

20 Clean 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. 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. a project by co-financed by the EU`s LIFE financial instrument associated campaign project coordination