3.1 Autobusy CNG
CNG (ang. Compressed natural gas) to gaz sprężony do 20 MPa, składający się w 83-99% z metanu. Jest to jeden z rodzajów paliwa niskoemisyjnego. Zasięg autobusów zasilanych tego typu paliwem to nie mniej niż 450 km po pełnym tankowaniu, co sprawia, że idealnie nadają się one do taboru transportu publicznego. Głównym atutem transportu zasilanego CNG, w porównaniu do transportu zasilanego benzyną, jest prawie trzykrotnie mniejsza suma emitowanych do atmosfery zanieczyszczeń, w tym:
– do 85% mniejsza emisja tlenków azotu i węgla
– bliska zeru emisja cząstek stałych i związków siarki.
Ponadto, do głównych zalet stosowania CNG zalicza się:
– nietoksyczność składników,
– spalanie bez wydzielania cząstek sadzy czy dymu,
– spalanie bezzapachowe,
– niewielkie ryzyko wybuchu, wynikające z wysokiej temperatury samozapłonu (537◦C)
– obniżony poziom natężenia dźwięku (o około 5-7 dB mniej w porównaniu z autobusami tradycyjnymi).
Rozwój tego typu pojazdów w Polsce jest jednak ograniczony ze względu na wysoki koszt instalacji w pojeździe, a przede wszystkim koszt infrastruktury w postaci stacji ładowania, które wymagają rozwiniętej sieci podziemnych rurociągów gazowych.
3.2 Autobusy hybrydowe
Innym rodzajem transportu niskoemisyjnego są autobusy z napędem hybrydowym. Metoda działania autobusów hybrydowych opiera się na współpracy pomiędzy silnikiem spalinowym i silnikiem elektrycznym. W zależności od sposobu połączenia tych dwóch silników wyróżnia się trzy rodzaje napędów hybrydowych: szeregowy, równoległy i mieszany.
Napęd szeregowy
W przypadku napędu szeregowego, silnik elektryczny napędzany jest silnikiem spalinowym, który w układzie pełni funkcję generatora. W takiej konfiguracji napędzanie kół odbywa się za pomocą silnika elektrycznego, a w momencie gdy akumulator się rozładowuje, jednostka spalinowa włącza się i za pomocą generatora doładowuje baterię. W napędzie szeregowym możliwe jest także odzyskiwanie energii w czasie hamowania, która po przekonwertowaniu na prąd napędza koła pojazdu.
Napęd równoległy
W równoległej odmianie napędu hybrydowego, zarówno silnik spalinowy, jak i elektryczny jest połączony mechanicznie z kołami, a do napędzania pojazdu może służyć indywidualnie zarówno silnik spalinowy, jak i elektryczny, a także oba naraz. W pojazdach o napędzie równoległym silnik elektryczny ma zazwyczaj niewielką moc i wspiera jedynie silnik spalinowy, dodając moment obrotowy w trakcie przyspieszania, a także odzyskując energię podczas hamowania.
Napęd mieszany
Napęd mieszany stanowi połączenie napędu szeregowego z napędem równoległym. Jest to rozwiązanie zaawansowane, które pozwala korzystać z wydajności systemu szeregowego przy niewielkich prędkościach oraz z oszczędności układu równoległego przy większych prędkościach. W układzie mieszanym możliwe jest pokonywanie niewielkich odległości tylko przy użyciu silnika elektrycznego.
Napęd PHEV
Rozszerzeniem napędu mieszanego jest układ plug-in (PHEV). Jest to najbardziej zaawansowany napęd hybrydowy, łączący ze sobą rozwiązania pojazdu hybrydowego i elektrycznego. Istotną różnicą między napędem typu plug-in, a klasycznym napędem hybrydowym jest możliwość doładowywania akumulatora „z gniazdka”. Zasięg pojazdu hybrydowego z wtyczką plug-in na samym silniku elektrycznym jest znacznie większy niż w typowej hybrydzie i wynosi około 50 km, co pozwala przejechać większość trasy w systemie bezemisyjnym.
Jako główne zalety pojazdów hybrydowych względem pojazdów z napędem spalinowym należy wskazać:
– zmniejszenie zużycia paliwa o 40% i zmniejszenie emisji szkodliwych substancji o 40-50% w typowych napędach hybrydowych oraz
– zmniejszenie zużycia paliwa o 60% i zmniejszenie emisji dwutlenku węgla o 75-90% w napędach typu plug-in.
3.3 Autobusy elektryczne
Pojazdy elektryczne zgodnie z nomenklaturą należą do taboru bezemisyjnego. Głównym elementem pojazdów elektrycznych, oprócz samego silnika, są akumulatory energii. W elektrobusach zastosowanie znajdują dwa rodzaje baterii: litowo-jonowe z dwutlenkiem tytanu (LTO) oraz litowo-żelazowo-fosforanowe (LFP).
Baterie LTO to baterie o mniejszej pojemności i niższej gęstości energetycznej. Wykorzystywane są na trasach, na których istnieje możliwość częstego podładowywania, np. za pomocą pętli indukcyjnych lub pantografów. Ich zasięg waha się od 80 do 180 km.
Baterie LFP to baterie o znacznie wyższej pojemności i gęstości energetycznej. Stosowane są w autobusach, gdzie na trasie nie ma możliwości podładowania ani rozbudowy takiej infrastruktury, a ich ładowanie odbywa się w zajezdni i trwa kilka godzin. Ich zasięg po pełnym naładowaniu to około 350 km.
Głównymi zaletami autobusów elektrycznych jest brak bezpośrednich emisji zanieczyszczeń, obniżenie kosztów eksploatacyjnych oraz obniżony poziom natężenia hałasu. Należy jednak pamiętać, że pomimo braku emisji bezpośrednich, autobusy ładowane energią elektryczną w Polsce odpowiadają za pośrednią emisję zanieczyszczeń, co wynika z polskiego mixu energetycznego dla sieci elektroenergetycznej, gdzie około 90% energii wciąż pochodzi z węgla. Dużym problemem pozostaje również utylizacja lub recykling wysłużonych baterii.
3.4 Autobusy wodorowe
Pojazdy wodorowe, to tak naprawdę pojazdy elektryczne. Inne jest jedynie pochodzenie prądu zasilającego silnik elektryczny. W przypadku napędu wodorowego prąd wytwarzany jest stale, za pomocą ogniwa paliwowego, w wyniku reakcji wodoru z tlenem. W pojazdach wodorowych nie występuje reakcja spalania, a jedynym emitowanym produktem jest para wodna.
Z uwagi na charakterystykę zasilania autobusów wodorowych są one całkowicie bezemisyjne. Pojazdy wodorowe charakteryzują się również krótkim czasem tankowania, wynoszącym około 15 minut, a przy pełnym baku osiągają zasięg nawet 450 km.
Istotnymi minusami autobusów wodorowych jest cena samych autobusów, a także utrudniona dostępność wodoru i stacji napełniania zbiorników.
3.5 Trolejbusy
Trolejbusy, podobnie jak autobusy elektryczne, wyposażone są w silnik elektryczny. Różni je natomiast sposób zasilania. W trolejbusach silnik centralny zasilany jest z sieci trakcyjnej na prąd stały o napięciu 600 woltów. Tak samo jak w przypadku pojazdów elektrycznych, w trolejbusach nie następuje bezpośrednia emisja zanieczyszczeń związana ze spalaniem, a jedynie pośrednia związana z wytworzeniem energii służącej do napędu.
Jako główne zalety tego rodzaju transportu należy wskazać niższe koszty eksploatacji oraz większe przyspieszenie. Ponadto nowoczesne trolejbusy wyposażone są w systemy rekuperacji energii, co pozwala na wprowadzenie do sieci trakcyjnej energii odzyskanej w trakcie hamowania i możliwość jej wykorzystania przez inne pojazdy. W trolejbusach istnieje także możliwość zastosowania napędu hybrydowego, co pozwala im pokonywać trasy mieszane, nie tylko te objęte siecią trakcyjną.
Pomimo licznych zalet, głównym ograniczeniem w stosowaniu trolejbusów w miastach jest nieopłacalność budowy specjalnej sieci trakcyjnej. Obecnie sieci trolejbusowe znajdują się jedynie w trzech miastach w Polsce: Lublinie, Gdyni i Tychach.
