Fot. Kazimierz Netka.

Krakowianie chcą mieć autobusy na wodór, magazyny tego gazu, ale też własną fabrykę wodoru z wody

Południe Polski jest najbardziej zaawansowane we wdrażaniu komunikacji wodorowej? Kraków staje się wzorcem dla Polski w autobusach na prąd, w tym na wodór. Doświadczenia, jakie w tym zakresie ma stolica Małopolski, przedstawił Kazimierz Fudala – Dyrektor ds. Technicznych MPK S.A. w Krakowie, podczas Pomorskiego Eko Forum, 16 listopada 2021 roku, w Gdańsku, w AmberExpo:

Fot. Kazimierz Netka.

– Autobusy na wodór u nas jeszcze nie jeżdżą. Przymierzamy się do wprowadzania pojazdów wykorzystujących ten gaz do napędu. Chcę przedstawić państwu, jak będziemy próbowali ten projekt realizować – mówił Kazimierz Fudala – dyrektor ds. technicznych Miejskiego Przedsiębiorstwa Komunikacyjnego S.A. w Krakowie. W swym wykładzie, pt. „Autobusy wodorowe – rozwiązanie dla gmin na przykładzie MPK S.A. w Krakowie”, wygłoszonym w Gdańsku, 16 listopada 2021 roku, podczas Pomorskiego Eko Forum, pan dyrektor zaprezentował jednak szerszy zakres przechodzenia krakowskiej komunikacji pasażerskiej na transport zeroemisyjny.

Pan Dyrektor Kazimierz Fudala przekazał wiadomości, które mogą być bardzo przydatne dla każdego samorządu, przedsiębiorstwa, każdej instytucji pragnących uruchomić u siebie komunikację z wodorem, jako źródłem energii. Poinformował o szansach i trudnościach; o zaletach i wadach komunikacji wodorowej – w porównaniu z innymi rodzajami napędów. Mówił też o kosztach. Uczestnicy Pomorskiego Eko Forum uzyskali więc dużo cennych wiadomości na temat napędów elektrycznych, w tym wodorowych, w zbiorowej, publicznej komunikacji pasażerskiej.

Kraków od wielu lat wprowadza do swej komunikacji miejskiej autobusy z napędem elektrycznym i pokazuje, jak to się odbywa. Mieliśmy przyjemność podróżować taki autobusem, podczas sesji wyjazdowej, zorganizowanej przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej (NFOŚiGW) w grudniu 2017 roku:

Fot. Kazimierz Netka.

W Gdańsku, 16 listopada 2021 roku, podczas Pomorskiego Eko Forum, poznaliśmy kolejne plany stolicy Małopolski.

Stan, plany, strategie

Miejskie Przedsiębiorstwo Komunikacyjne (MPK) gminy Kraków posiada  3 zajezdnie autobusowe, z których korzysta 620 autobusów. Przegubowych jest 265, w tym 55 elektrycznych. Standardowych, 12-metrowych kursuje po Krakowie 310 sztuk, w tym 19 elektrycznych. Oprócz tego Kraków ma 45 autobusów midi, w tym 4 elektryczne. Średni wiek krakowskich autobusów wynosi 5,8 lat. W sumie, Kraków dysponuje 79 autobusami elektrycznymi, w tym jeden jest wypożyczony.

Poprzez wprowadzenie do eksploatacji autobusów elektrycznych zmniejszono roczną produkcję spalin, a także przewiduje się dalsze osiągnięcia w następujących ilościach:

Źródło ilustracji: Prezentacja, którą przedstawił Kazimierz Fudala – dyrektor MPK w Krakowie.

Wprowadzenie kolejnych autobusów bezemisyjnych, pozwoli osiągnąć zakładany ustawowy wskaźnik 30%. Reguluje to Ustawa z dnia 11 stycznia 2018 r. o elektromobilności i paliwach alternatywnych, zobowiązująca miasta (z wyłączeniem gmin i powiatów, których liczba mieszkańców nie przekracza 50 000) do zagwarantowania następującego udziału pojazdów bezemisyjnych w miejskim transporcie zbiorowym: 10% – od 1 stycznia 2023 r.; 20% – od 1 stycznia 2025 r.; 30% – od 1 stycznia 2028 r. Kraków przewiduje, że zmniejszy emisję o kolejne: 7 465,52 Mg – CO2; 39,49 Mg – CO; 9,98 Mg – NOx; 2,66 Mg – PM (pyłu zawieszonego).

Jak widać, Kraków stworzył u siebie dość rozbudowany system transportu bezemisyjnego, jednak władze tego miasta chcą, by było lepiej.

Fot. Kazimierz Netka.

MPK S.A. w Krakowie realizując obowiązek ustawowy, wprowadziło już do eksploatacji 12,6% bezemisyjnych elektrycznych autobusów, tym samym zmniejszając emisję szkodliwych związków do atmosfery – poinformował Kazimierz Fudala – dyrektor ds. technicznych Miejskiego Przedsiębiorstwa Komunikacyjnego S.A. w Krakowie.

Zwiększenie udziału autobusów zeroemisyjnych w swej flocie Kraków chce urzeczywistnić, realizując dwie strategie: kupowanie autobusów elektrycznych i kupowanie autobusów wodorowych. To dość kosztowna operacja, gdy porówna się ceny netto: Solaris Urbino 8.9E (dostawa w 2016 roku) – 1.432.250 zł; Solaris Urbino 12E (dostawa w 2017 roku)   – 2.008.794 zł; Solaris Urbino 18E (dostawa w 2017 roku)   – 2.575.247 zł; Solaris Urbino 18E (dostawa w 2021 roku)   – 2.690.000 zł.

Dla porównania: autobusy wodorowe są jeszcze droższe: pojazd ten, długości 12 metrów długości kosztuje około – 3 500 000 – 4 500 000 zł.

Rozpoznanie rynku, czyli za i przeciw

Fot. Kazimierz Netka.

MPK S.A. realizując politykę miasta o zmniejszaniu emisji szkodliwych związków do atmosfery, 7 lipca 2021 r. ogłosiło wstępne konsultacje rynkowe / dialog techniczny, dotyczący zamówienia pt.: „Dostawa 30 sztuk zeroemisyjnych niskopodłogowych standardowych autobusów komunikacji miejskiej i 10 sztuk zeroemisyjnych niskopodłogowych przegubowych autobusów komunikacji miejskiej zasilanych wodorem”.

Dlaczego Kraków chce mieć autobusy wodorowe? Władze tego miasta rozważyły argumenty za i przeciw. Oto zalety tego rodzaju komunikacji: napęd bezemisyjny; nie generuje hałasu; szybkie jest tankowanie (około 15 minut); duży zasięg na jednym tankowaniu (około 350 km).

Kupowanie i obsługa autobusów wodorowych ma też następujące, znaczące wady: duże koszty początkowe (kupno autobusów, koszty budowy stacji tankowania i warsztatu obsługowego); duże koszty paliwa w przeliczeniu na wzkm (wozokilometr); brak powszechniej dostępności do paliwa wodorowego odpowiedniej jakości; stosunkowo niska trwałość ogniwa paliwowego.

Dlatego, celem konsultacji rynkowych było między innymi: zapoznanie się z budową autobusu wodorowego; z wymaganiami producenta dotyczącymi obsługi i eksploatacji tego rodzaju pojazdów; z przepisami oraz normami.

Do dialogu przystąpiło siedem firm. Zadano im kilkadziesiąt pytań. Celem tych konsultacji było m.in. zapoznanie się z budową, przepisami, wymaganiami producenta w stosunku do autobusów wodorowych. Przeanalizowano też budowę zespołu napędowego w autobusie wodorowym.

Oto, najważniejsze części składowe takiego pojazdu: butle do magazynowania wodoru (maksymalne ciśnienie: 350 barów); ogniwo paliwowe; chłodnica ogniwa paliwowego; kontener trakcyjny (przetwornica, falownik); bateria trakcyjna; chłodnica baterii i silników elektrycznych; oś z silnikami trakcyjnymi.

Odpowiedzi z rynku

Przykładowe pytania zadane w trakcie konsultacji:

1. Ile lat powinien wynieść okres eksploatacji autobusu wodorowego, przy założeniu średniorocznego przebiegu 80.000 km? Odpowiedź: od 10 do 12 lat.

2 Jaki jest preferowany rodzaj paliwa wodorowego (minimalne wymagania)? Odp: wymagane jest spełnienie normy SAE J2719, ISO 14687:2019, PN-EN 17124

3 Jakie są propozycje określenia zużycia wodoru w celu porównania autobusów pochodzących od różnych producentów (test drogo wy, symulacja, parametr)? Odp.: brak wypracowanych standardów.

4 W jaki sposób może być rozliczany autobus z zużytej energii, jakie informacje mogą być wyświetlane na pulpicie kierowcy?Odp.: Zużycie wodoru w kg, zużycie energii w kWh.

5. Jaki jest preferowany standard złącza tankowania wodoru? Odpowiedź: preferowane jest zastosowanie normy ISO 17268 dotyczącej urządzeń podłączających (…) w pojazdach silnikowych.

6 Jaka jest preferowana lokalizacja na autobusie złącza tankowania wodoru? Odp.: preferowana jest lokalizacja nad I osią z prawej strony.

7 Jaka jest maksymalna trwałość ogniwa paliwowego? Odp.: od 30 do 40 tys. godzin. Jest to mniej więcej 5 – 6 lat trwałości takiego ogniwa. Ale padały też stwierdzenia, że ogniwo wodorowe wystarczy na 20 000 godzin, zależnie od rodzaju ogniwa. Dlatego, w ramach eksploatacji 12-letniej jeden raz ogniwo będzie wymieniane – mówił dyrektor Kazimierz Fudala.

8 Jakie czynniki eksploatacyjne, na które ma wpływ użytkownik, obniżają trwałość ogniwa paliwowego? Odp.: jakość wodoru, czystość powietrza. W układzie zastosowano wydajny filtr powietrza.

9 Jakie są wytyczne reagowania na wypadek pożaru autobusu zasilanego wodorem? Odp.: opracowano odpowiednie instrukcje, zamontowano czujniki detekcji wodoru, czujniki temperatury, zastosowano zawory odcinające przy butlach dające czas na bezpieczną ewakuację.

Przepisy i normy dotyczące wodoru

Ministerstwa: Klimatu i Środowiska; Rozwoju i Technologii oraz Urząd Dozoru Technicznego (UDT), Główny Urząd Miar (GUM) i Straż Pożarna wydały stanowisko dotyczące stosowania przepisów i norm w zakresie: budowy i projektowania stacji wodorowych; ochrony pożarowej; użytkowania infrastruktury wodorowej; transportu wodoru; jakości/czystości wodoru; prawnej kontroli metrologicznej – mówił w Gdańsku dyrektor Kazimierz Fudala. Podał też niektóre przepisy i normy dotyczące wodoru:

Budowa stacji wodorowych:

1. Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. — Prawo budowlane (Dz.U. z 2020 r., poz. 1333 z poźn. zm.)

2. Ustawa z dnia 21 grudnia 2000 r. o dozorze technicznym (Dz.U. z 2021 r. poz. 272 tj.)

3. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U z 2019 r., poz. 1065 z późn. zm.)

4. Rozporządzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 9 lipca 2003 r. w sprawie warunków technicznych dozoru technicznego w zakresie eksploatacji niektórych urządzeń ciśnieniowych (Dz.U. 2003 nr 135 poz. 1269)

5. Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 7 grudnia 2012 r. w sprawie rodzajów urządzeń technicznych podlegających dozorowi technicznemu (Dz. U. z 2012 r., poz. 1468)

Normy

1. Norma ISO 19880-1:2020 — norma określająca minimalne wymagania dotyczące projektowania, instalacji, rozruchu, eksploatacji, kontroli i konserwacji, mające na celu zapewnienie bezpieczeństwa oraz, w stosownych przypadkach, wydajności publicznych i niepublicznych stacji paliw zaopatrujących lekkie pojazdy drogowe (np. pojazdy elektryczne wyposażone w ogniwa paliwowe) w wodór gazowy

2. Norma ISO 17268 — norma dotycząca urządzeń podłączających i służących do tankowania wodoru w stanie gazowym w pojazdach silnikowych

3. Norma ISO 22734-1 — norma określająca konstrukcję, wymogi bezpieczeństwa i wymagania eksploatacyjne dla urządzeń do wytwarzania wodoru za pomocą elektrolizy wody

4. Norma SAE J2579 — norma określająca wymogi dla zbiorników przechowujących wodór.

Jak więc widać, Kazimierz Fudala – dyrektor ds. technicznych Miejskiego Przedsiębiorstwa Komunikacyjnego S.A. w Krakowie, dostarczył uczestnikom Pomorskiego Eko Forum, konkretną wiedzę, niezbędną miastom zamierzającym wprowadzić u siebie pasażerski transport zbiorowy napędzany przy użyciu wodoru. Bardzo cenne były też następujące informacje:

Działania zmierzające do pozyskania wodoru

MPK S.A w Krakowie rozpoczęło opracowanie koncepcji i budowę elektrolizera (we współpracy z Krakowskim Holdingiem Komunalnym) wykorzystującego energię elektryczną ze spalarni śmieci.

– Spalarnia wytwarza dość dużo energii. Chcemy wykorzystać ją poprzez przeprowadzenie kabla zasilającego do zajezdni, gdzie zamierzamy uruchomić elektrolizę – powiedział dyrektor Kazimierz Fudala.

W planach jest opracowanie koncepcji i budowa stacji tankowania wodoru, a także pozyskanie tymczasowej stacji wodorowej. Podpisany został list intencyjny z PKN ORLEN, dotyczący rozwoju stacji wodorowych i dostawę wodoru dla Krakowa.

Założenia MPK Kraków dotyczące budowy elektrolizera:

Wodór musi spełniać normę czystości dotyczącą wodoru PN-EN 17124. Zakładany maksymalny przebieg dzienny autobusu – do 500 km. Przewidywane zużycie jednostkowe wodoru: ok. 10 kg/100 km. Pierwszy etap dziennego zapotrzebowania wodoru to ok. 500 kg. Musi być zapewniona niezawodność możliwości tankowania, zarówno w okresie letnim (wysokie temperatury) jak i zimą (niskie temperatury). Infrastruktura tankowania winna umożliwiać rozliczenie ilości pobranego paliwa.

Źródło ilustracji: Prezentacja, którą przedstawił Kazimierz Fudala – dyrektor MPK w Krakowie.

Wybrano wstępnie miejsce budowy stacji tankowania wodoru. Najprawdopodobniej obiekt ten powstanie na terenie Zajezdni Wola Duchacka. Opracowywana jest koncepcja budowy stacji obsługi autobusów wodorowych.

Szacunkowe koszty. Zielony wodór nie taki różowy

Budowa elektrolizera 2 MW – 10 ÷ 15 mln zł; budowa stacji tankowania – 18 – 25 mln zł; budowa stacji obsługi autobusów wodorowych – około 100 mln złotych.

Co z krakowskich analiz wynika?

Dyrektor Kazimierz Fudala przedstawił to w podsumowaniu swego wykładu:

1. Odejście od paliw ropopochodnych w pojazdach komunikacji miejskiej jest koniecznością dla zachowania zdrowia mieszkańców przyszłych pokoleń;

2. Napęd wodorowy jest paliwem alternatywnym, w którym w okresie długofalowym upatrujemy największe efekty użytkowe;

3. Brak jest w Polsce doświadczenia w dziedzinie transportowych technologii wodorowych, które jako „dobre praktyki” byłyby możliwe do wykorzystania przez inne podmioty;

4. Rozwój napędów wodorowych wymaga wsparcia instytucjonalnego, finansowego, które zrównoważy ekologiczne zalety tego rodzaju paliwa, da przewagę nad paliwami kopalnymi;

5. Należy łączyć wysiłki i doświadczenia różnych podmiotów pracujących nad wdrażaniem napędów wodorowych by przyśpieszyć osiągnięcie wspólnego celu (dlatego warto organizować konferencje, seminaria, wspólne projekty, wymiany doświadczeń);

6. Brak ujednoliconych przepisów dotyczących wymagań dla autobusów wodorowych.

– Chcielibyśmy odejść od paliw kopalnych – powiedział na zakończenie Kazimierz Fudala – dyrektor ds. technicznych Miejskiego Przedsiębiorstwa Komunikacyjnego S.A. w Krakowie. – W napędzie wodorowym upatrujemy szansę, bo chodzi o szybkość tankowania i nie potrzeba budować stacji tankowania na mieście. Rozwój napędów wodorowych wymaga wsparcia; bez niego nie da się zrealizować tego wszystkiego.

Fot. Kazimierz Netka

Kraków może rozwijać swą komunikacje elektryczną dzięki współpracy m.in. z Narodowym Funduszem Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Podstawą wsparcia są umowy zawierane przez MPK z NFOŚiGW w ramach programu „Zielony Transport Publiczny”.

Warto pamiętać, że Kraków posiada też komunikację tramwajową: 311 pociągów tramwajowych, liczących razem 382 wagony. Obsługuje je jedna stacja remontowa i 2 zajezdnie.

Kazimierz Netka

Czytaj również na portalu: netka.gda.pl