EKONOMIKA ZAVÁDĚNÍ ALTERNATIVNÍCH PALIV V DOPRAVĚ A MOŽNOSTI INTERNALIZACE EXTERNÍCH NÁKLADŮ DOPRAVY V ČESKÉ REPUBLICE

EKONOMIKA ZAVÁDĚNÍ ALTERNATIVNÍCH PALIV V DOPRAVĚ A MOŽNOSTI INTERNALIZACE EXTERNÍCH NÁKLADŮ DOPRAVY V ČESKÉ REPUBLICE ROČNÍ ZPRÁVA K ŘEŠENÍ PROJEKTU MINISTERSTVA DOPRAVY ČR Grant MD ČR č. 1F44E/022/210 FAKULTA DOPRAVNÍ ČVUT PRAHA KATEDRA EKONOMIKY A MANAGEMENTU DOPRAVY A TELEKOMUNIKACÍCH UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE CENTRUM PRO OTÁZKY ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ Praha, leden 2005

EKONOMIKA ZAVÁDĚNÍ ALTERNATIVNÍCH PALIV V DOPRAVĚ A MOŽNOSTI INTERNALIZACE EXTERNÍCH NÁKLADŮ DOPRAVY V ČESKÉ REPUBLICE ROČNÍ ZPRÁVA K ŘEŠENÍ PROJEKTU MINISTERSTVA DOPRAVY ČR Grant MD ČR č. 1F44E/022/210 Prof. Ing. Bedřich Duchoň, CSc. a kol. FAKULTA DOPRAVNÍ ČVUT PRAHA KATEDRA EKONOMIKY A MANAGEMENTU DOPRAVY A TELEKOMUNIKACÍCH UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE CENTRUM PRO OTÁZKY ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ Leden 2005, Praha 2

OBSAH 1. Úvod...4 2. Výchozí stav...5 3. Doprava, vývoj a důsledky...8 3.1 Vývoj počtu vozidel...9 3.2 Energetická náročnost dopravy...10 3.3 Vývoj vybraných emisí z dopravy v České republice...14 3.4 Vývoj cen automobilového benzínu a motorové nafty...20 4. Plyny...23 4.1 Zemní plyn...23 4.2 Uplatnění LPG, CNG a LNG v provozu motorových vozidel...25 4.3 Bioplyn, jeho vznik, výroba, zpracování a využití...32 5. Biopaliva, bioetanol, ETBE, MTBE...36 5.1 Pojem biopaliv...36 5.2 Využití biomasy, suroviny a jejich přeměny...37 5.3 Využití biopaliv v dopravě...41 5.4 Bioetanol...45 5.5 Bioetanol - oxigenát BA...49 5.6 Emisní charakteristiky biopaliv...51 5.6.1 Biopaliva na bázi metylesterů...52 5.6.2 Biopaliva na bázi alkoholů...55 5.6.3 Srovnání paliv na bázi metylesterů a alkoholů...58 5.7 Případová studie - Využití biopaliv ve Francii...61 6. Vlastnosti alternativnich paliv a spalovací motory...70 6.1 Základní technologické požadavky při používání alternativních paliv...70 6.2 Alternativní paliva pro spalovací motory...71 7. Právní rámec podpory alternativních paliv v EU...76 7.1 Obecné zásady pro státní podporu k ochraně životního prostředí...76 7.2 Národní dimenze...82 8. Zhodnocení a doporučení...93 Příloha 1 Řetězce přeměn energie pro silniční dopravu Příloha 2 Schéma výroby bioplynu anaerobní fermentace organických látek Příloha 3 Výsledky laboratorních zkoušek automobilových benzínů s obsahem lihu Tabulky finančního vypořádání 3

1. ÚVOD Tato zpráva představuje výsledky práce týmu katedry ekonomiky a Managementu dopravy a telekomunikací FD ČVUT a Centra pro otázky životního prostředí UK. Práce byly započaty 1.4.2004 a podle zpracovaného harmonogramu akcí byly splněny čtyři aktivity: zřízení webových stránek grantu na stránkách katedry, přehled průzkumu literárních pramenů a rešeršovaných zdrojů, založení databáze s cílem průběžného doplňování po dobu zpracovávání tématu a konečně vypracování Dílčí zprávy za dobu od 1.4. do 31.12.2004. Práce je strukturována podle předcházejícího obsahu a je ukončena shrnutím podstatných závěrů, které jsou vztaženy ke čtyřem oblastem reprezentovanými Ministerstvem dopravy, Ministerstvem průmyslu a obchodu, Ministerstvem zemědělství a Ministerstvem životního prostředí. Jde zejména o shrnutí výhod a nevýhod nasazení alternativních paliv, ale jsou zejména akcentovány otázky a problémy spojené s řešením úspěšného nasazení alternativních paliv. Nutno zdůraznit, že zavádění alternativních energetických zdrojů a využívání alternativních paliv v silniční a městské dopravě je navýsost systémová záležitost a je potřebné hledat syntézu prvků technických a technologických, ekonomických, ekologických a legislativních. 4

2. VÝCHOZÍ STAV Trh pohonných hmot vstoupí do začátku roku 2005 se dvěma významnými změnami. Prvá změna se týká kvality benzinu a motorové nafty. Nejpozději od 1.1.2009 mají být plošně zavedeny benziny a motorová nafta, které by měly obsahovat nejvýše 10 mg síry/kg a u benzinů navíc snížený obsah aromátů. Tím dochází k aplikaci směrnice 2003/17/ES z 3. března 2003. Od 1.1.2005 budou na trh plošně uvedeny benziny a motorová nafta s obsahem síry nejvýše 50mg/kg. U benzinů se tak obsah síry sníží třikrát a u motorové nafty sedmkrát. U nově konstruovaných motorů se tak zlepší kvalitativní vstupy paliva a podstatně se sníží emise do ovzduší. Provozní zkoušky potvrzují, že větší váhu na emise výfukových plynů má právě nižší obsah síry. Ve zbývajících letech do roku 2009 pak dojde k náhradě paliv s 50mg/kg palivy s požadovanými 10mg/kg síry. Rafinerie v Kralupech i v Litvínově by mohly dodávat motorovou naftu s 10 mg/kg ještě letos. Druhá změna se týká používání biopaliv případně jiných obnovitelných zdrojů v dopravě. Jde zejména o realizaci směrnice 2003/30/ES z 8.května 2003. Tato směrnice se snaží podpořit používání obnovitelných zdrojů pro paliva, která by nahradila stávající benziny a motorovou naftu. Cílem této směrnice je dosáhnout snižování emisí oxidu uhličitého, podpořit zemědělský sektor a v neposlední řadě snížit stupeň závislosti evropských zemí na dodávkách ropy. Směrnice však neukládá povinný přídavek biopaliv do benzinů ani neurčuje výši tohoto přídavku. Stanovuje pouze povinnost členských zemí podporovat použití biopaliv v dopravě s cílem dosažení určitého podílu těchto paliv na trhu pohonných hmot. Tohoto podílu lze dosáhnout buď míšením biopaliv s klasickými palivy nebo spálením čistého biopaliva nebo případnou přeměnou např. bioethanolu na vhodnější formu (ETBE). Biopaliva v nízkých koncentracích ve směsích s fosilními pohonnými palivy je možné použít ve stávajících vozidlových parcích s předpokladem budoucí konstrukce motorů umožňující využít i vyšších koncentrací biopaliv ve směsi fosilními palivy na bázi ropy. Uvedená směrnice 2003/30/ES doporučuje využití následujících typů biopaliv: biomethanol, bioethanol, bionafta (methylester na bázi rostlinného nebo živočišného oleje), bioplyn, biodimethylether, bioethylterciární butylether (bio-etbe), biomethylterciární butylether (MTBE), synthetická biopaliva, biovodík a čistý rostlinný olej. Jejich použití může být jak ve směsích tak i v čisté formě. Směrnice 2003/30/ES je v České republice transponována zákonem č.92/2004 Sb. Tento zákon stanoví povinnost zajistit využívání biopaliv výrobcům, dovozcům a distributorům tak, aby sortiment motorových benzinů a motorové nafty dodávaný na trh motorových paliv obsahoval minimální množství biopaliv nebo jiného obnovitelného paliva. Tato podmínka byla dána prováděcím předpisem v podobě nařízení vlády ČR. Dále je výše uvedená směrnice ES podpořena Vyhláškou Ministerstva průmyslu a obchodu ČR č. 229/2004 Sb. Vyhláška jednak definuje pohonné hmoty, které se mohou používat na pozemních komunikacích ČR, jednak stanovuje kvalitativní parametry a jejich sledování. Vedle současně používaných fosilních paliv je možné použít motorové benziny podle normy ČSN EN 228, kde MTBE je nahrazen ETBE, který je vyroben na bázi bioethanolu a směs benzinu s bioethanolem jehož maximální obsah může být 5%. Obdobně lze motorovou naftu podle normy ČSN 590 použít ve směsi s MEŘO max. 5%. Podle ČSN 65 6511 je možné použít směsné palivo s obsahem MEŘO s více než 31% hmot a čistá biopaliva např. bioethanol. Normou ČSN EN 14 214 je dáno použití bionafty, což je čisté MEŘO. 5

Uvedené skutečnosti charakterizují stav využívání alternativních paliv v dopravě. Jedním z problémů evropských zemí, Českou republiku nevyjímaje, je nárůst silniční dopravy. Tento nárůst vyvolává řadu problémů: vyšší energetickou spotřebu, stále se zvětšující zátěž životního prostředí plynnými a hlukovými exhalacemi a sílícími kongescemi na dopravní cestě extravilánu i intravilánu. S růstem energetických nároků se zvyšují i nároky na primární energetické zdroje. Zpracování uvedeného tématu v podstatě sleduje záměry Evropské unie v oblasti silniční dopravy: zajistit čistý a klimaticky vhodný dopravní systém tak, aby bylo zabezpečeno zásobování Evropy energií při rostoucí efektivnosti ekonomiky. Hospodářský, resp. průmyslový vývoj nemusí být doprovázen růstem základních výrobních faktorů, tudíž i růstem spotřeby energie. Úsporná (konzervační) opatření v technologických postupech, zvyšování energetické účinnosti, palivová substituce, racionální projektová a konstrukční činnost, výzkum zaměřený na úsporná opatření, zaměření na palivové cykly, cenová politika, to vše vedlo k tzv. dematerializaci ekonomiky a společnosti jako celku. Další hospodářský a společenský vývoj je bezesporu závislý na energetických zdrojích, které budou bezpečné, spolehlivé, pro životní prostředí nezávadné a hlavně jich bude dostatek. Žádný ze současných energetických zdrojů však není schopen vyhovět všem uvedeným požadavkům. Z světového vývoje existují dva problémy: globální klimatické změny, které jsou způsobeny užíváním fosilních paliv jako dominujícího primárního energetického zdroje a energetický problém, čím tato fosilní paliva nahradit tak, aby relativně dostačující objem těchto paliv byl nahrazen jinými palivy s odpovídajícím zajištěním energetických potřeb. Jedním z faktorů klimatických změn je tvorba skleníkového efektu. Na tuto tvorbu má dominující efekt dioxid uhlíku. Z analýzy faktorů, které ovlivňují emise dioxidu uhlíku lze vyjádřit makroekonomický vztah pro velikost emisí: CO 2 = POP. h. en. e C02 (1) kde CO 2 množství emisí oxidu uhlíku POP počet obyvatelstva h velikost hrubého domácího produktu na hlavu en energetická náročnost ekonomického systému e CO2 množství emisí CO 2 na jednotku nositele energie (uhlíková náročnost) Emise rostou s růstem obyvatel, s růstem ekonomiky, s vysokým energetickým vybavením ekonomiky a s vysokým podílem paliv s velkým obsahem uhlíku na jednotku nositele energie. Vysoký obsah uhlíku vede k velkým emisím oxidu uhlíku. Růst populace a ekonomický růst bude doprovázen růstem emisí, pak snížit emise lze snížením energetické náročnosti a uhlíkové náročnosti. Snížit uhlíkovou náročnost znamená přejít od fosilních paliv k takovým palivům, kde je nízký nebo vůbec žádný obsah uhlíku. 6

Na konferenci v Kjótu v roce 1997 byl potvrzen vzrůst emisí a konstatováno, že cíle předchozí konference v Rio de Janeiro v roce 1992 snížit emise oxidu uhlíku na úroveň roku 1990 zůstaly nenaplněny. Je pouze otázkou času konstatovat zda cíle stanovené v Kjótu byly brány vážně a jak budou splněny. Problém není v zajištění příslušných dohod, ale v tom, jaká je struktura spalovaných paliv. Jde v prvé řadě o obnovitelné zdroje a o technologie, které jsou schopny odstranit dioxid uhlíku. Skutečnost je taková, že tento oxid stále vzrůstá, protože se nadále využívá zdrojů s větším či menším obsahem uhlíku. Stabilizovat uhlíkové emise znamená nahradit fosilní paliva alternativními zdroji, tzn. obnovitelnými zdroji. Pokud nebudou k dispozici taková množství, která budou schopna tuto náhradu zajistit, lze stěží plnit dohody z Kjóta. Naskýtá se otázka, zda obnovitelné zdroje budou dostatečné, aby nahradily současnou spotřebu fosilních paliv. Obnovitelné zdroje zatím nemohou ekonomicky soutěžit s fosilními palivy, protože jejich cena je nižší s ohledem na jejich současný relativní nadbytek. V mnoha případech však možnost soutěže existuje. I tato práce by měla na tuto otázku odpovědět. 7

3. DOPRAVA, VÝVOJ A DŮSLEDKY Vývoj dopravy a s ním související statistiky vyšší spotřeby PHM, vlivu na životní prostředí a energetické náročnosti jsou charakteristickým rysem dopravy po přechodu od centrálně řízené ekonomiky na trží mechanismus. To je možné např. ilustrovat na vývoji osobní dopravy, která je v letech 1995 2002 charakterizována počátečním poklesem výkonů veřejné osobní dopravy a jejich stabilizací v konci tohoto období. a) Po poklesu železniční dopravy v období 1995 1999 dochází ke stabilizaci a přes kolísání v periodě 1999 2002 se přeprava stabilizuje. Z toho lze dedukovat, že cestující zvolil dopravu a nedojde li ke změně v dosavadním vývoji vnějších faktorů, do roku 2010 by osobní doprava na železnici neměla významně klesnout, závěr opíráme o stabilizaci celkové hybnosti (tab. 3) a vývoj přepravy za dopravy uvedené v tab. 3.1. V důsledku rostoucích výkonů IAD klesá podíl železniční dopravy na celkovém objemu přepravy, ale výkony železnice na vybraných tratích a v dálkové přepravě není možné efektivně nahrazovat jiným druhem dopravy. b) Analogické konstatování můžeme uvést u pravidelné autobusové dopravy. Po počátečním poklesu v období 1995 1999 dochází ke zmírnění snižování přepravy a nedojde-li k nepředvídatelným změnám, v příštích letech by výkony neměly klesnout pod 415 mil. osob za rok. Na pokles osobní přepravy ve veřejné dopravě měla vliv restrukturalizace ekonomiky a vznik malých podniků, které zaměstnávají pracovníky z blízkého okolí, kteří buď veřejnou dopravu nepotřebují nebo volí IAD. Uvedené faktory se promítají především do přepravních výkonů autobusové dopravy ve venkovském osídlení. c) IAD zaznamenala zvýšení výkonů v celém sledovaném období, i když se dynamika mezi roky 1999 2002 výrazně zpomalila (příčinou je postupná saturace osobními automobily, svou roli sehrálo také prudké zvýšení cen PHM v roce 2002). Za rozhodující příčinu zvyšování výkonů považujeme stoupající počet osobních automobilů, jak uvádí tabulka 3.2. 8

Přepravní objem (mil. osob) 1995 1999 2002 2002 % % % 1995 2002 1999 železniční doprava 227,1 8,83 175,0 6,90 175,0 6,49 77,06 100,00 pravidelná autobusová doprava 644,2 25,05 430,0 16,96 426,6 15,82 66,22 99,21 IAD 1 700,0 66,11 1 930,0 76,13 2 095,0 77,69 123,24 108,55 Celkem 2 571,3 100,00 2 535,0 100,00 2 696,6 100,00 104,87 106,37 Přepravní výkon (mil. oskm) železniční doprava 8 005,0 10,78 6 930,0 9,22 6 562,0 8,42 81,97 94,69 pravidelná autobusová doprava 11 763,2 15,84 5 950,0 7,92 6 255,0 8,03 53,17 105,13 IAD 54 500,0 73,38 62 250,0 82,86 65 089,0 83,55 119,43 104,56 Celkem 74 268,2 100,00 75 130,0 100,00 77 906,0 100,00 104,90 103,69 Průměrná přepravní vzdálenost (km) železniční doprava 35,2 39,6 37,5 pravidelná autobusová doprava 18,3 13,8 14,7 IAD 32,1 32,3 31,1 Tab. 3.1 Srovnání přepravních výkonů veřejné os. dopravy v letech 1995 2002 Zdroj: Ročenky dopravy ČR 1995 1999 2002 Počet osobních automobilů 3113 3625 3738 index (1995=100) 100 116,4 120,1 index přepravy IAD (1995=100) 100 114,2 119,4 Tab. 3.2 vývoj počtu osobních automobilů v ČR (1995 2002) Zdroj: Ročenky dopravy ČR Podobný vývoj bylo možné sledovat i v dopravě nákladní, tedy přesun značné části přeprav na dopravu silniční, především kamionovou. Celkově tedy v tomto období bylo možné sledovat následující důsledky výše zmíněných trendů. 3.1 VÝVOJ POČTU VOZIDEL Počet motorových vozidel v České republice se od roku 1990 stále zvyšuje. Stupeň motorizace, vyjádřený počtem automobilů do 3,5 t na 1 000 obyvatel, má tak trvale stoupající tendenci. Nejvýraznější je tento růst v období let 1993 1999. Do roku 2001 v porovnání s rokem 1990 vzrostl tento ukazatel o více jak 60 %. Tempo růstu se však počínaje rokem 2000 v důsledku nasycení trhu zmírňuje. Popisovaný vývoj je patrný z následujícího grafu: 9

5500 Počty motorových vozidel do 3,5 t v ČR (tis. vozidel) 5000 4500 4000 3500 3000 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Obr. 3.1 - počet vozidel v České republice, Zdroj: CDV 3.2 ENERGETICKÁ NÁROČNOST DOPRAVY Spotřeba energie a podíly emisí plynoucí z využívání spalovacích procesů závisí na mnoha faktorech a činitelích, které se mohou navzájem ovlivňovat a doplňovat. Lze je soustředit do tří základních skupin: technické a technologické faktory ( konstrukce a technologie dopravních prostředků, typ motorů, druhy paliv, rozsah oprav a údržba), ekonomické podmínky (tržní principy, finanční a daňová opatření), legislativní a regulační opatření (regulativní a normativní podmínky pro kontrolu emisí, technického stavu, kvality paliv). Nárůst soukromé osobní a nákladní dopravy způsobuje problémy zejména v městských centrech, kde k uvedeným emisním problémům přistupuje hluk a kongesce, které zesilují působení emisí. Problémem energetických scénářů zůstává nerovnoměrnost ve spotřebě mezi zeměmi s nízkými a středními příjmy a zeměmi s vysokými příjmy. Je pochopitelné, že země, které patří do prvně jmenované skupiny, budou chtít zvyšovat svoji spotřebu. Budeme-li chtít akceptovat podmínky udržitelného vývoje, pak při neměnné účinnosti využívání primárních zdrojů energie by se růst spotřeby musel zajistit např. tím, že spotřeba ve druhé skupině zemí by zůstala konstantní. Scénáře s nižšími nároky na spotřebu energie zpravidla vyžadují podstatné změny v energetických přeměnách a účinnostech. Pokračující trendy vyšších energetických spotřeb pak nutně povedou k dalšímu vyčerpávání stávajících energetických zdrojů a ke znečišťování životního prostředí. Zajišťování vyšších trendů spotřeby energie je samozřejmě problematické i z hlediska ekonomického. Vzrůst celkové spotřeby energie znamená zejména pro rozvojové země, že nebudou schopny ze svého HDP tyto potřeby vůbec investičně pokrýt. V souvislosti se znehodnocováním životního prostředí se často hovoří i o alternativách k současným používaným palivům. 10

Od poloviny devadesátých let dochází i v České republice ke snižování spotřeb energií ve všech oblastech kromě jedné. Pouze v dopravě spotřeba energie po poklesu v roce 1991 stoupá. Tyto skutečnosti dokládá i následující graf. Ke stálému téměř lineárnímu růstu spotřeby energie v silniční dopravě, největší nárůst má individuální automobilová doprava a silniční nákladní doprava. Naopak v železniční dopravě dochází ke stálému snižování. Spotřeba energie v letecké dopravě v letech 1990 až 1994 klesala a od tohoto roku se spotřeba téměř nemění. Energetická náročnost vodní dopravy se od roku 1990 téměř nezměnila. 190000 Energetická náročnost dopravy 179000 168000 157000 Letecká doprava Vodní doprava Železniční doprava Silniční doprava 146000 TJ 135000 124000 113000 102000 91000 80000 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Rok Obr. 3.2 energetická náročnost dopravy, Zdroj: CDV Spotřeba energie v dopravním sektoru národního hospodářství zahrnuje především energii spotřebovanou ve spalovacím procesu. Nejvyšší nárůst vykazuje silniční doprava. V roce 1990 byla energie spotřebovaná v silniční dopravě 100 000 TJ, z toho individuální automobilová doprava 50 000 TJ. V roce 2000 je tato spotřeba již 160 000 TJ a individuální automobilová doprava má spotřebu 80 000 TJ. Trend spotřeby energie silniční dopravy se od roku 1997 stabilizoval na hodnotě okolo 90 % celkové spotřeby energie v dopravě. Prodej motorové nafty od roku 1990 nejprve klesal a to do roku 1994 a od roku 1995 stále stoupá a letech 1999 a 2000 je tento růst velmi výrazný což má negativní dopady na emisní bilanci. Prodej benzínu natural, který je v prodeji od roku 1991, dosáhl v roce 2001 téměř 2 milionů tun. Prodej olovnatých benzínů od roku 1990 stále klesal a roce 2001 již v prodeji nebyl. Dále roste spotřeba LPG, značně vzrostla až na 72,4 tis.t. prodaných v roce 2001. Vývoj prodeje pohonných hmot je znázorněn v následujících grafech: 11

2000 Prodej benzínu v ČR (tis. Tun) 1800 1600 1400 1200 1000 800 Benzin bezolovnatý Benzin olovnatý 600 400 200 Prodej v roce 2000 zastaven 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2800 Prodej motorové nafty a benzínu v ČR (tis. tun) 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 Benzín celkem Nafta motorová 1200 1000 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Obr. 3.3 prodej pohonných hmot, Zdroj: CDV Spotřeba nafty jednotlivými druhy dopravy v roce 2001 je následující: silniční nákladní doprava 54% silniční veřejná doprava 16% individuální automobilová doprava 10% železniční motorová trakce 10% městská hromadná doprava autobusy 9% vodní doprava 1% Spotřeba zkapalněného ropného plynu (LPG), stlačeného zemního plynu (CNG) a bionafty v dopravě činila 18% celkové spotřeby těchto paliv. 12

Ve sledovaném období 1990 2001 došlo k velkému rozvoji automobilové dopravy na území České republiky. S ním je spojen především velký nárůst osobních automobilů a malých dodávkových vozů o hmotnosti do 3,5 t. Zároveň ale dochází k technickému pokroku v oblasti snižování emisí škodlivých látek vznikajících při spalování pohonných hmot a následnému uplatnění těchto nových technologií u nových vozů. Při současném průběhu těchto dvou protikladným jevů došlo k poklesu emisí olova, oxidu uhelnatého a těkavých organických látek. Největší pokles zaznamenaly emise olova, protože byl postupně utlumen prodej olovnatého benzínu a k 1.1. 2001 byl prodej olovnatého benzínu zcela zastaven. Produkce oxidů síry, oxidů dusíku a pevných částic se ale zvýšila. 150,00 140,00 Vývoj emisí škodlivých látek z dopravy v procentech 130,00 120,00 110,00 100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 NOX SO4 CO2 Pb VOC PM CO 0,00 1 990 1 991 1 992 1 993 1 994 1 995 1 996 1 997 1 998 1 999 2 000 2 001 Obr. 3.4 vývoj emisí vybraných látek v dopravě, Zdroj: CDV 13

3.3 VÝVOJ VYBRANÝCH EMISÍ Z DOPRAVY V ČESKÉ REPUBLICE K vybraným emisím podrobněji: Oxid uhličitý CO 2 Během období od roku 1990 dochází k růstu emisí CO 2 u všech druhů dopravy kromě městské hromadné dopravy, vnitrostátní vodní dopravy, silniční veřejné dopravy a železniční motorové trakce, u které dochází k pomalému poklesu produkce CO 2. V roce 1990 doprava vyprodukovala doprava 9987 tis. tun CO 2 (oxid uhličitý), v roce 1991 došlo k poklesu na 8271 tis. tun, ale od následujícího roku dochází ke stálému růstu a v roce 2001 již je to 14359 tis. tun. Nejvíce se na této produkci podílí individuální automobilová doprava. Železniční motorová trakce a silniční nákladní doprava měly v roce 1990 přibližně stejnou úroveň produkce CO 2, ale v roce 2001 má silniční nákladní doprava již 7 krát vyšší produkci než železniční motorová trakce. Produkce CO2 z městské hromadné dopravy se od roku 1990 téměř nezměnila a je 672 tis. tun v roce 2001. 13000 Produkce CO 2 v dopravě (tis. tun) 10400 7800 5200 2600 Železniční motorová trakce Silniční doprava Ostatní doprava 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Obr. 3.5 - Produkce CO2, Zdroj: CDV Metan CH 4, Oxid dusný N 2 O V důsledku zlepšení spalovacího cyklu u nových vozidel dochází ke snižování obsahu metanu (CH 4 ) ve výfukových plynech vozidel. Stejný trend mají i ostatní uhlovodíky. Zlepšení spalovacího cyklu má však za následek také zvýšenou produkci oxidu dusného (N 2 O). Dá se předpokládat, že v následujících letech budou růst emise tohoto plynu úměrně s obměňováním vozového parku za nová vozidla. Největšími producenty těchto plynů jsou zážehové motory. U vznětových motorů dochází k mírnému poklesy emisí uhlovodíků i oxidu dusného. 14

Oxid uhelnatý CO Na emisích oxidu uhelnatého (CO) se nejvíce podílí individuální automobilová doprava, protože používá zážehové motory. S růstem počtu vozidel vybavených katalyzátorem však dochází k poklesu emisí tohoto plynu. Naopak u nákladní silniční dopravy dochází k jejich trvalému růstu, souvisejícímu s růstem přepravních výkonů. 300 000 Produkce CO jednotlivými druhy dopravy v tunách 250 000 200 000 150 000 IAD Silniční nákldní doprava Železniční motorová trakce Vodní a letecká doprava MHD silniční veřejná doprava 100 000 50 000 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Obr. 3.6 - Emise oxidu uhelnatého, Zdroj: CDV 15

Oxidy dusíku NO X Na produkci emisí oxidů dusíku z dopravy se nejvíce podílí silniční nákladní doprava a individuální automobilová doprava. Pokles produkce v posledních letech u osobních automobilů souvisí především s vlivem zvyšujícího se podílu vozidel vybavených katalyzátory. Nárůst této produkce u silniční nákladní dopravy je způsoben růstem přepravních výkonů. Pokles produkce oxidů dusíku je též u železniční motorové trakce. Za tímto trendem stojí pokles přepravních výkonů na železnici a též postupná elektrifikace. 50 000 Produkce NO X jednotlivými druhy dopravy v tunách 45 000 40 000 35 000 30 000 25 000 IAD Silniční nákldní doprava Železniční motorová trakce Vodní a letecká doprava MHD silniční veřejná doprava 20 000 15 000 10 000 5 000 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Obr. 3.7 Produkce oxidů dusíku, Zdroj: CDV 16

Těkavé organické látky (TOL) Největšími producenty těkavých organických látek v dopravě jsou opět individuální automobilová doprava a silniční nákladní doprava. U individuální automobilové dopravy dochází od roku 1997 ke snižování produkce organických těkavých látek. Tento pokles je způsoben zvyšujícím se podílem automobilů vybavených katalyzátory. U silniční nákladní dopravy dochází ke stálému nárůstu těchto plynných emisí v důsledku rostoucích přepravních výkonů. Železniční motorová trakce má stále stejnou produkci organických těkavých látek. 60 000 Produkce VOC v dopravě v tunách 50 000 40 000 30 000 IAD Silniční nákladní doprava 20 000 Železniční motorová trakce Ostatní doprava 10 000 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Obr. 3.8 Produkce VOC, Zdroj: CDV 17

Oxid siřičitý SO 2 Emise oxidu siřičitého jsou závislé na obsahu síry v jednotlivých palivech, proto kopírují spotřebu benzínu a motorové nafty a stále rostou. V následujících letech je předpokládán mírný pokles emisí oxidu siřičitého, neboť od roku 2001 platí nové zpřísněné emisní limity pro obsah síry v motorové naftě. 2 400 Produkce SO 4 jednotlivými druhy dopravy v tunách IAD 2 000 Silniční nákladní doprava Železniční motorová trakce Vodní a letecká doprava MHD a silniční veřejná doprava 1 600 1 200 800 400 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Obr. 3.9 Produkce SO 2, Zdroj: CDV 18

Olovo Pb a pevné částice PM Největším producentem emisí olova je individuální automobilová doprava. Od roku 1993 dochází k trvalému poklesu emisí olova a to především v důsledku zvyšování podílu automobilů využívajících bezolovnatý benzín. Od 1.1. 2001 je zcela zastaven prodej olovnatých benzínů. Tímto krokem dochází k prudkému poklesu produkce emisí olova z dopravy v roce 2001. V následujících letech lze očekávat další pokles emisí olova. Největším producentem pevných částic je silniční nákladní doprava, která má hlavní zásluhu na celkovém růstu emisí pevných částic. I ostatní druhy dopravy vykazují mírný nárůst těchto emisí. Nejvíce pevné fáze produkují starší typy nákladních vozidel bez katalyzátoru. Emitovaná pevná fáze je zdrojem intoxikace organismu i ekosystémů, neboť na pevné částice se váží další rizikové polutanty (především polycyklické aromatické uhlovodíky). 3000 Produkce PM jednotlivými druhy dopravy v tunách 2500 2000 IAD Silniční veřejná doprava Silniční nákladní doprava 1500 MHD Železniční motorová trakce Vodní doprava 1000 500 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Obr. 3.10 - produkce PM, Zdroj: CDV 19

3.4 VÝVOJ CEN AUTOMOBILOVÉHO BENZÍNU A MOTOROVÉ NAFTY Ve sledované době od roku 1990 do roku 2001 cena všech pohonných hmot na trhu neustále rostla. V letech 1990 až 1992 nebyla cena pohonných hmot zatížena daní z přidané hodnoty, od roku 1993 je cena o tuto daň zvýšena. Cena olovnatého benzínu Super byla v době od roku 1990 až do doby jeho stažení z trhu v roce 2000 mírně vyšší než-li cena bezolovnatého benzínu Natural 95. V roce 1997 došlo ke sjednocení spotřební daně u olovnatých benzínů a u bezolovnatých benzínů. Do tohoto roku byla spotřební daň u bezolovnatých benzínů nižší než u benzínů olovnatých. Následující graf zaznamenává průměrné roční ceny benzínů a motorové nafty. 32,00 28,00 24,00 Benzin 91 okt. Special Benzin 96 okt. Super Benzin 95 okt. Natural Motorová nafta Cena benzínů a mot. nafty Prodej benzínů Special a Super od roku 2001 pozastaven Kč/l 20,00 16,00 12,00 8,00 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Rok Obr. 3.11 Vývoj cen benzínu a mot. nafty, Zdroj: CDV Od roku 1991 do roku 2001 došlo k růstu průměrných ročních cen všech pohonných hmot. Tento růst byl téměř lineární a to i přes pokles cen v letech 1994, 1995 a 1998. Nejvyšší růst cen zaznamenal v tomto období olovnatý benzín Special 91 a motorová nafta. Cena Speciálu byla v roce 2001 o 77,1 % vyšší než v roce1991, cena motorové nafty stoupla oproti roku 1991 o 60,1 %, v roce 2000 to bylo ještě více. 20

% 1,8 1,7 Meziroční růst cen vybraných poh. hmot vůči roku 1991 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 Motorová nafta 1,1 Benzin 95 okt. Natural 1,0 Benzin 91 okt. Special 0,9 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Obr. 3.12 meziroční růst cen pohonných hmot, Zdroj: CDV Energetická spotřeba, emise a alternativní zdroje Zlepšit energetickou spotřebu a omezit emisi škodlivin v dopravě nelze pouze technickým a technologickým vývojem motorů a konstrukcí katalyzátorových systémů, ale je nezbytné hledat nové, alternativní zdroje energie, u kterých by byl změněn obsah uhlíku ve prospěch vodíku. Nutno zdůraznit, že jedním z podstatných alternativních zdrojů energie je uspořená energie ve spotřebě. Odhaduje se, že v současné době je celosvětově v provozu asi 600 milionů motorů zážehových i vznětových. Spotřeba benzinu odpovídá 640 milionů t/rok a pro dieslovy motory je spotřeba motorové nafty 370 milionů t/rok. Je velmi nepravděpodobné, že by byla v nejbližší budoucnosti tato množství nahrazena nějakým alternativním zdrojem energie. Jako alternativní zdroje pro zážehové a vznětové motory lze uvést následující možnosti: 1. metan a jeho formy, bioplyn 2. biopaliva se zaměřením na bioetanol a deriváty 3. vodík Je snaha zjistit, do jaké míry je využití biomasy možné v jednotlivých skupinách uplatnit. Jsou proto vždy do skupin 1. a 2. zařazeny produkty vzniklé z biomasy: bioplyn a biopaliva. V řadě států se objevují další možnosti jak nahradit fosilní paliva jinými alternativami. Jedna z nich je produkce biologických paliv. Pro podporu tohoto přístupu existuje řada argumentů: podpora zemědělství snížení emisí a podpora životního prostředí zvýšení nezávislosti v dovozech energetických zdrojů obohacení směsi s klasickými palivy a snížení spotřeby klasických zdrojů stimulace zaměstnanosti. 21

Mezi biologická paliva lze řadit např. bioplyn, výrobu etanolu a různé rostlinné oleje získané lisováním semen. Bioplyn je získáván z městských odpadů. Spíše bývá využíván pro energetické zásobování v domácnostech, ale existují pokusy využití jej jako motorového paliva. Velmi levná výroba etanolu je z řepných řízků. Dávkováním do směsi s benzinem je možné snížit celkovou spotřebu benzinu. Rovněž byly pokusy dávkovat bioetanol do dieslu. Rostlinný olej, dnes získávaný převážně ze semen řepky, může být použit za pomoci dvou technologií. Buď je použito procesu esterifikace a toto palivo užito přímo ve vznětovém motoru nebo pro základní palivo získané lisováním jsou konstruovány speciální motory. První dvě skupiny paliv budou analyzovány v následujících kapitolách, třetí skupina bude podle harmonogramu analyzována v následující etapě v roce 2005. Další možností alternativního zdroje je využití elektrické energie. Elektromobil vzbudil zájem zejména poté, co se objevil požadavek na nulové emise. Elektrickou energii pro pohon automobilu lze získat buď použitím akumulátorů, nejlépe ve spojení se spalovacím motorem nebo s použitím fotovoltaických článků pro přímou přeměnu sluneční energie na energii elektrickou. Z hlediska dlouhodobého tato alternativa představuje dobré řešení zejména pro dopravu v městském centru. Palivové články umožňují získávat energii z fosilních paliv bez spalování. Jde o technologii, která stále prochází vývojem Tato technologie se jeví jako účinná technologie zejména pro decentralizovanou výrobu energie. Palivové články přeměňují vodík, který může být získán ze zemního plynu, metanolu, zplyňováním uhlí, biomasy a organických odpadů, na elektřinu a teplo. V budoucnosti se předpokládá jejich využití rovněž pro pohon automobilů. Jednou z předností palivových článků je skutečnost, že nejsou tepelným motorem a nejsou proto limitovány Carnotovým cyklem. Dnešní účinnosti se pohybují mezi 40-60% a při využívání procesního tepla lze účinnost zvednout k 80%. Vysoké účinnosti vedou k významným redukcím dioxidu uhlíku a rovněž emise oxidů dusíku dosahují bezvýznamných hodnot. Vzhledem k tomu, že jde o přímou transformaci chemické energie na elektrickou energii, odpadají pohyblivé mechanické části. Vedle již zmíněných nízkých emisních podílů škodlivých plynů, palivové články mají i nízké emise hluku. Lze konstatovat, že v současnosti tato technologie představuje nejšetrnější uspořádání využití paliv s ohledem na životní prostředí. Vývoj palivových článků se může ubírat dvěma směry: 1. aplikace pro pohon automobilů, kde lze využít miniaturizaci článku vysokou proudovou hustotou. Tím dojde ke snížení výrobních nákladů, ale vzhledem k vyšším ztrátám je dosaženo nižší účinnosti při vyšších provozních nákladech. 2. aplikace vedoucí k lokálním energetickým jednotkám jsou naopak dány nižší proudovou hustotou s vyšší účinností a nižšími provozními náklady. 22

4. PLYNY 4.1 ZEMNÍ PLYN V této kapitole se analyzuje použití první skupiny alternativních zdrojů, tj. využití CH 4 v podobě komprimované nebo zkapalněné (CNG nebo LNG). Další formou je zkapalněný plyn LPG. Zkapalněný plyn je směsí propanu a butanu v různých mísicích poměrech. Tyto směsy jsou získávány jako vedlejší produkty při rafinaci ropy. Zemní plyn je k dispozici ve velkém množství a podobně jako v energetice může být použit přímo jako pohonné palivo. Zkapalněný plyn i modifikace zemního plynu mají vyšší oktanová čísla než benziny používané pro zážehové motory. Pokud by pro LNG nebo LPG byly konstruovány motory, mohly by mít vyšší kompresní poměr a vyšší účinnost. Použití těchto paliv ve vznětových motorech vyžaduje modifikaci spalovacího procesu. Je např. možné použít malého množství nafty, které zapálí směs vzduchu a zkapalněného plynu. Je ovšem otázka, zda využívat paliva s vysokým oktanovým číslem pro cetanové prostředí. Použití motorů na zkapalněný plyn přináší zejména následující výhody: nižší emisní hodnoty ve srovnání s dieslovými motory. U oxidů dusíku však nedošlo ke snížení a bylo nutno katalyticky upravovat spaliny. Použití třícestného katalyzátoru dává možnost snížit škodliviny o více než 80 až 90%, dobré provozní podmínky (žádná aditiva, menší hlučnost motoru, nižší tvorba sazí), opravy a údržba nákladově srovnatelná s dieslovým motorem. Nevýhody lze shrnout takto: vyšší kapitálové náklady v důsledku vyšší ceny motoru, větší prostor pro zásobníky a z toho plynoucí větší hmotnost, úprava garážových prostor, přísnější bezpečnostní předpisy a kontrola tlakových zásobníků, pravidelná kontrola směsi, vyšší spotřeba paliva ve srovnání s dieslovým motorem. Obdobné charakteristiky lze uvést i pro stlačený zemní plyn. Určitou nevýhodou je poměrně vysoký tlak v zásobnících, vyšší než je tlak při dopravě zemního plynu. Náklady na tyto zásobníky zvyšují náklady na přechod k tomuto druhu paliva ve srovnání s LPG. Odhaduje se, že je dnes v provozu kolem 5 milionů motorů na zkapalněný plyn a 600 000 na stlačený zemní plyn. Propan butan Nejrozšířenějším plynným palivem v současné době je v silniční dopravě zkapalněný propan-butan LPG (Liquified Petroleum Gas), který vzniká při zpracovávání ropy. Tato plynná směs je těžší než vzduch, a proto se při úniku drží při zemi (pod vozidlem). Úprava vozidel na LPG spočívá především v úpravě palivové soustavy. Spalováním LPG v motorové jednotce vozidla se do ovzduší uvolňuje méně škodlivých látek než při spalování automobilového benzínu v téže motorové jednotce. U karburátorových vozidel je tento rozdíl větší než u vozidel s přímým vstřikováním paliva. Motor spalující LPG má až 23

o 10 % nižší výkon a spotřeba paliva naopak vzrůstá až o 10 %. Vstupní investice na zabudování se podle typu motoru vrátí po ujetí 16 až 25 tisíci kilometrů. Hlavním důvodem používáním LPG u motoristů je nižší cena tohoto paliva oproti automobilovým benzínům a možnost stále ještě jezdit na automobilový benzín. Dalšími výhodami jsou: prodloužená životnost motorového oleje v motoru se neusazuje karbon a tím se prodlužuje jeho životnost snížená hlučnost motoru dostatečně hustá síť prodejců tohoto paliva dvě plné nádrže (LPG a automobilový benzín) Při přechodu na LPG je nutno do vozidla nainstalovat palivovou nádrž na plyn. Zástavbou dochází ke zmenšení zavazadlového prostoru vozidla. Při použití diskové nádrže, která se umísťuje na místo rezervního kola, je nutné rezervní kolo přemístit jinam. Plynofikované vznětové motory na zemní plyn vykazují v porovnání se vznětovými naftovými motory výrazně nižší obsahy škodlivých látek ve výfukových plynech.výfukové plyny z plynofikovaných motorů jsou daleko méně dráždivé, méně kouřivé a zapáchající. Kilogram stlačeného zemního plynu je přibližně 1,43 m 3, jeho cena byla v roce 2003 včetně daně z přidané hodnoty 14,70 Kč. Aktuální stav plynofikace dopravy zemním plynem V polovině roku 2003 jezdilo ve světě na zemní plyn téměř 1,5 milionu vozidel. V Evropě používá tohoto média k pohonu přibližně 390 000 vozidel. Obr 4.1 Počty vozidel na CNG na světě Zdroj: Horák, P. Netradiční a konvenční pohonné jednotky v dopravě 24

Akční plán Evrop ské unie z roku 2001 předpokládá v roce 2020 20% náhradu benzínu a motorové nafty alternativními palivy. Plán stanovuje pro zemní plyn 10% podíl, což představuje v roce 2020 23,5 milionů vozidel na zemní plyn. Spotřeba zemního plynu je předpokládána ve výši 47 miliard m 3 a počítá se sítí 20 tisíc čerpacích stanic. Tento akční plán předpokládá využití zemního plynu ve formě stlačené (CNG) a ve formě zkapalněné (LNG), ale i jako zdroje pro výrobu vodíku. V České republice se zemní plyn jako palivo do motorových vozidel začal uplatňovat již v roce 1981, kdy bylo přestavěno první motorové vozidlo. Na začátku devadesátých let patřilo tehdejší Československo a posléze Česká republika v oblasti plynofikace dopravy na přední místa v celém světě, a to i přes minimální podporu plynárenství. Dobře rozbíhající se plynofikace vozidel se ale postupně zpomalovala, až se nakonec téměř zastavila. Nastala léta stagnace, která trvají i nyní na prahu 21. století. Před nás se již dostaly a dále dostávají země, které s plynofikací dopravy začaly daleko později. V současné době využívá zemní plyn jako palivo v České republice přibližně 250 vozidel, z toho je 150 osobních a dodávkových vozidel, která jsou především v majetku následujících akciových společností: Pražská plynárenská, a. s., Západočeská plynárenská, a.s., Severočeská plynárenská, a. s., Jihočeská plynárenská, a. s., Jihomoravská plynárenská, a. s. a 100 autobusů. Jedná se o autobusy jak městské (Havířov, Frýdek Místek, Prostějov ), tak i meziměstské (ČSAD Bus Ústí nad Labem). V provozu je nyní 13 plnících stanic na stlačený zemní plyn (CNG), z toho je 8 veřejných (Praha 2x, Plzeň, Liberec, České Budějovice, Horní Suchá, Frýdek Místek, Prostějov) a 5 neveřejných stanic (především v areálech ČSAD Bus Ústí nad Labem). Existuje i jedna pomalu plnící stanice v areálu Českomoravské plynárenské, a s. v Praze. Prodej zemního plynu v České republice se již několik let téměř nemění a činní 2-3 miliony m 3. Stávající městské autobusy na stlačený zemní plyn dožívají a není jisté zda je jejich provozovatelé vymění též za vozidla na zemní plyn, nebo zda se vrátí zpět k motorové naftě, jak to již učinily v Uherském Hradišti, kde zavřeli v srpnu roku 2003 plnící stanici a autobusy přebudovaly zpět na naftový provoz. Obdobné nebezpečí hrozí v Havířově. Zde jsou nakupovány již pouze autobusy na motorovou naftu. Pokud bude současný stav pokračovat, dosavadní projekty skončí a nové se nerozeběhnou, tak hrozí nebezpečí, že Česká republika bude jako jedna z mála zemí v Evropě, kde zemní plyn nebude využíván pro pohon motorových vozidel. 4.2 UPLATNĚNÍ LPG, CNG A LNG V PROVOZU MOTOROVÝCH VOZIDEL Plynová verze vznětového motoru Škoda Liaz ML 637 Technická univerzita v Liberci vyvinula plynový motor na zemní plyn ML 637 NGS. Tento motor vychází z konstrukce vznětového motoru Škoda Liaz ML 637. Jedná se o nepřeplňovaný plynový zážehový motor spalující stechiometrickou palivovou směs tvořenou ve směšovači, vybaveném jednoduchým systémem elektronické regulace bohatosti směsi a třísložkovým katalyzátorem výfukových plynů. Oba motory mají vrtání válců 130 mm, zdvih pístů 150 mm a obsah válců 11,95 dm 3. 25

Obr. 4.2 Blokové schéma motoru ML 637 NGS Tyto plynové motory Škoda Liaz ML 637 NGS jsou v současné době použity k pohonu autobusů Karosa a Slovbus a u několika dopravních společností na Slovensku. Výfukové plyny tohoto plynového motoru obsahují oproti naftovému vznětovému motoru Škoda Liaz ML 637 i mezním hodnotám přípustným podle předpisu EHK č. 49, podstatně méně škodlivin. Motor Škoda Liaz ML 637 NGS je nepřeplňovaný, neobsahuje turbodmychadlo ani chladič plnícího vzduchu, což ho činí levnějším a usnadňuje jeho zástavbu do vozidla. Výkonové parametry jsou srovnatelné s přeplňovaným plynovým vznětovým motorem spalujícím chudou palivovou směs ML 636 ND bez chladiče vzduchu. Výhodou motorů na stechiometrickou palivovou směs je jednodušší a levnější elektronický řídící systém než jaký je nutný u motorů na chudou palivovou směs. Další výhodou jsou nižší koncentrace škodlivin ve výfukových plynech a to zejména oxidů dusíku NO X. Nevýhodou je zase nižší celková účinnost a mírně vyšší teplota výfukových plynů. V následující tabulce jsou uvedeny zjištěné hodnoty škodlivin ve výfukových plynech motorů Škoda Liaz ML 637 NGS a Škoda Liaz ML 637 při testovacím režimu ESC a režimu ETC podle předpisu EHK 49. Škodlivina Jednotka EHK 49 EURO III ESC EHK 49 EURO III ETC Limit ML 637 ML 637 NGS Limit Limit pro EEVs ML 637 NGS CO g.kw.h -1 2,10 1,60 0,89 5,45 3,00 0,26 NMHC g.kw.h -1 0,78 0,4 0,08 CH 4 g.kw.h -1 1,6 0,65 0,09 THC g.kw.h -1 0,66 0,40 0,30 NO X g.kw.h -1 5,00 6,60 0,03 5,00 2,00 0,17 PM g.kw.h -1 0,10 0,15 Kouř m -1 0,80 CO 2 g.kw.h -1 745 650 PAH mg.kw.h -1 810 82 Tab 4.1 Výfukové emise motorů Škoda ML 637 NGS a ML 637 podle EHK 49 EURO III Zdroj: Horák, P. Netradiční a konvenční pohonné jednotky v dopravě 26

V České republice je nyní v provozu několik typů autobusů s nízkoemisními plynovými motory homologovanými podle předpisu EHK 49 EURO III v testu ETC. ČSAD BUS Ústí nad Labem provozuje autobusy EKOBUS s přeplňovaným šestiválcovým motorem CUMMINS BG 230 na zemní plyn. Dopravní podnik měst Mostu a Litvínova, a. s. provozuje tři městské autobusy MAN NL 243 LPG s nepřeplňovanými motory MAN G2866 DUH spalující stechiometrickou palivovou směs. Palivem je zkapalněna směs propan butanu. V následující tabulce je porovnání emisí ve výfukových plynech z motorů MAN G2866 DUH, CUMMINS BG 230 a Škoda Liaz ML 637 NGS. Limit ETC Motor Škodlivina EURO III EEVs MAN G2866 DUH CUMMINS BG 230 Škoda Liaz ML 637 NGS LPG CNG CNG CO [g.kwh -1 ] 5,45 3,00 0,97 0,01 0,26 NMHC [g.kwh -1 ] 0,78 0,40 0,01 0,08 CH 4 [g.kwh -1 ] 1,60 0,65 0,25 0,09 THC [g.kwh -1 ] 0,25 NO X [g.kwh -1 ] 5,00 2,00 0,55 2,70 0,17 Přednosti a nevýhody vozidel na stlačený zemní plyn Tab 4.2 porovnání emisí z plynových vznětových motorů Zdroj: Horák, P. Netradiční a konvenční pohonné jednotky v dopravě Vozidla poháněná stlačeným zemním plynem mají oproti vozidlům na motorovou naftu řadu výhod. Jedná se především o následující přednosti. Ekologický provoz, který je dán nízkou hladinou emisí ve výfukových plynech. Spotřeba paliva je nižší, neboť vozidla ujedou za stejnou cenu pohonných látek větší vzdálenost, než kdyby jela na motorovou naftu. Autobusy mají tlakové plynové nádrže umístěny na střeše, nádrže jsou odolné proti požáru i zásahu ze střelné zbraně. Použité palivo má dvakrát vyšší zápalnou teplotu než benzin, ale při úniku paliva nehrozí žádné znečištění životního prostření, neboť zemní plyn je látkou běžně se vyskytující ve volné přírodě. Přes zde uvedené výhody má tento způsob pohonu rovněž své zápory. Je to zejména absence sítě plnících stanic v domácích podmínkách a zejména vyšší pořizovací cena autobusu na stlačený zemní plyn proti autobusu poháněného motorovou naftou. V případě chybějících čerpacích stanic je již rozvíjena spolupráce s plynárenskými společnostmi. V druhém případě by rozdíl mezi pořizovací cenou autobusu na stlačený zemní plyn a autobusu s pohonem na motorovou naftu mohl dorovnávat stát. Toto vyrovnání by mohlo mít například formu přímé dotace ze státního rozpočtu. 27

Plynofikované autobusy U vznětových motorů LIAZ se investice plně vrátí po ujetí několika desítek tisíc kilometrů a následné náklady na ujetí jednoho kilometru jsou přibližně poloviční. Zkoušky prokázaly, že opotřebení motoru LIAZ po ujetí 100 000 km na zemní plyn je přibližně stejné jako ujetí 20 000 km na motorovou naftu. Ekobus Jedním z autobusů na stlačený zemní plyn je Ekobus od firmy NORDLogistic. Vozidla jsou stavěná na bázi osvědčeného dvounápravového autobusu SOR. Z výrobního závodu SOR v Libchavé jsou dodávány kompletní karoserie včetně pojezdové skupiny. Finální kompletace a vybavení interiéru autobusu probíhá v České Lípě v areálu garáží společnosti ČSAD BUS Ústí nad Labem, kde má své výrobní prostory firma NORDlogistik. Pro potřeby městské hromadné dopravy výrobce nabízí verzi se sníženou podlahou a s tím spojené jiné rozmístění sedadel, místa pro dětský kočárek nebo pro invalidní vozík. V prostoru středních dveří je umístěna plošina pro bezbariérový přístup. U vozidel pro městskou hromadnou dopravu je samozřejmostí vybavení odbavovacím zařízením podle přání zákazníka. Obr 4.3 Ekobus výrobek firmy Nordlogistic Ekobusy jsou určeny podle provedení pro provoz na městských regionálních i dálkových linkách. Pohon zajišťuje motor Cummins BG 230 Plus o obsahu 5900 cm 3 a výkonu 172 kw s mechanickou šestistupňovou převodovkou Praga 6 PS 90. Na následujícím obrázku jsou průběhy točivého momentu a výkonu v závislosti na otáčkách motoru. Karoserie je samonosná, panelová s velkým podílem polyesterových laminátů. 28

Obr 4.4 Charakteristiky plynového motoru Cummins BG 230 Palivové nádrže na stlačený zemní plyn jsou kompozitní zásobníky čtvrté generace umístěné na střeše vozidla. Výrobcem je francouzská firma Ullit. Jejich umístěním na střechu došlo ke změně výšky autobusu oproti klasickému vozidlu s palivovými nádržemi na motorovou naftu na hodnotu 3510 mm. Vybavení interiéru je shodné u obou variant. Změny jsou pouze na přístrojové desce. Akční rádius je přímo úměrný počtu nainstalovaných zásobníků na plyn. Výrobce udává spotřebu 23 31 m 3 plynu na 100 km u linkové verze C 10,5 G a spotřebu 21 28 m 3 plynu na 100 km u městské verze B 10,5 CNG. Ekobus vyloučí za rok při proběhu 50 000 km/rok o osm tun škodlivin méně, než kdyby byl shodný autobus poháněn motorem na motorovou naftu. První Ekobus byl dokončen a odborné veřejnosti představen na výroční konferenci Asociace provozovatelů a výrobců vozidel na zemní plyn, která se konala v červnu roku 2001 v dánském Malmö. Sériová výroba se rozeběhla ve druhé polovině roku 2002 a k březnu roku 2003 bylo postaveno celkem sedmnáct autobusů Ekobus. Tyto autobusy provozované společností ČSAD BUS Ústí nad Labem jezdí nyní v České Lípě, Litoměřicích, Prunéřově, Roudnici nad Labem a Teplicích. Společnost disponuje nyní šesti stálými a mobilními plnícími stanicemi. První továrně vyráběný plynový autobus v České Republice V roce 1997 byl ve spolupráci firem ČSAD BUS Ústí nad Labem, Škoda LIAZ Jablonec nad Nisou a Landen Autokori OY z Finska dokončen první továrně vyrobený plynový autobus v České Republice, který nesl označení LAHTI 402/CZ-B. Jedná se o vozidlo určené pro městskou a příměstskou dopravu postavené na podvozku Škoda 18.24 OB/01. Karoserie je od firmy Landen Autokori OY, pohonnou jednotku tvoří ležatý motor ML 637 NG (Euro 2) s převodovkou DIWA 3. Jedná se o kusovou výrobu. 29

Obr 4.5 Autobus LAHTI 402/CZ-B Tato výroba pokračovala i v letech 1997 a 1998, kdy byl dokončen jeden linkový autobus typově označený jako LAHTI 402/CZ-C, a dva zájezdové autobusy typu LAHTI 402/CZ-L. Celkem byly v těchto dvou letech postaveny čtyři autobusy, které jsou dnes soustředěny ve filiálce firmy ČSAD BUS Ústí nad Labem v České Lípě. City bus CNG od firmy Karosa City bus CNG od firmy Karosa je modifikací nízkopodlažního městského autobusu City bus 12m. Tato plynová verze má zásobníky na stlačený zemní plyn umístěny na střeše v prostoru mezi předními a středními dveřmi. Jedná se devět tlakových lahví zlehčených kompozitů o celkovém objemu 1 125 litrů stlačeného zemního plynu. Plnící otvor je umístěn vzadu vpravo. Délka autobusu je stejná jako u typu City bus 12m a to 1 991 mm. Pohotovostní hmotnost je 12 476 kg. V tomto typu autobusu je 26 míst k sezení a 59 míst ke stání. Obr 4.6 Karosa City bus CNG 30

Vozidlo je vybaveno čtyřdobým řadovým šestiválcovým vodou chlazeným motorem REANAULT MGDR 06.20.45 uloženým vertikálně napříč. Vybaven je přeplňovaným turbodmychadlem s mezichlazením nasávaného vzduchu. Chladící okruh je tvořen mosaznými trubkami a silikonovými armaturami, vrtule chladiče je poháněna hydrostaticky. Parametry motoru jsou následující: výkon 195 kw / 2 100 ot/min kroutící moment 1050 Nm / 1 400 ot/min zdvihový objem 9,84 litrů. Plynofikace motorových vozidel do 3,5 tun Jednou z firem zabývajících se použitím zemního plynu v dopravě je firma EKOSS CNGS ČR, spol. s r. o. Zabývá se dodávkou a montáží technologií pro plnící stanice, zajišťuje servisní služby a revize plnících stanic a provádí montáž zařízení pro alternativní pohon benzín zemní plyn do osobních vozidel, včetně výchozí revize. Následující informace o cenách přestaveb motorových vozidel, doba návratnosti investice do plynofikace vozidla a provozní náklady pocházejí z této firmy. Při spalování zemního plynu se nevytvářejí carbonové částice (uvolňují se do motorového oleje) a tím dochází k větší životnosti motorového oleje. Olej si zachovává své vlastnosti i po ujetí 75 000 km a prodlužuje se životnost motoru. K návratnosti investice do plynofikace vozidel do 3,5 t dochází již po ujetí přibližně 25 000 km. Původní pohon zůstává plně zachován. Tyto výhody provozu motorových vozidel na zemní plyn ocení především ti, pro které je používání motorového vozidla každodenní záležitostí.při přestavbě motorového vozidla na stlačený zemní plyn jsou do vozu přidány následující součásti: 1. Plnící ventil 2. Tlaková nádoba na stlačený zemní plyn 3. Propojovací vysokotlaké plynové potrubí 4. Manometr 5. Regulátor tlaku plynu 6. Krokový motorek 7. Směšovač 8. Řídící jednotka s přerušovačem vstřiku paliva 9. Přepínač plyn - benzín s ukazatelem množství paliva 10. Katalyzátor s lambda sondou 31