Kas ir elektriskais ceļš?
Elektrisko ceļu, eroad, eHighway vai elektrisko ceļu sistēma (ERS) ir sistēma, kas nodrošina jaudas pārvadi starp transportlīdzekli un ceļu, pa kuru tas pārvietojas. Elektriskie ceļi ir iedalīti trīs kategorijās atkarībā no uzlādes veida:
- Gaisa kontaktvadi: šāda veida uzlādes gadījumā jauda tiek nepārtraukti pārnesta no gaisa kontaktvadiem uz transportlīdzekli caur pantogrāfu. Uzlāde no gaisa kontaktvadiem ir vispiemērotākā kravas automašīnām un autobusiem, kas ir pietiekami augsti, lai sasniegtu elektriskās līnijas. Tas darbojas arī labāk ar transportlīdzekļiem, kas pārvietojas pa iepriekš noteiktu ceļu, lai tie varētu būt nepārtraukti savienoti ar elektropārvades līnijām.
- Vadītspējīga jaudas pārnešana no ceļa: tas ir līdzīgs gaisa kontaktvadu tehnoloģijai, izņemot to, ka pantogrāfa vietā jauda tiek nodota transportlīdzeklim pa sliedēm, kas iestrādātas ceļa segumā vai virs tā. Tehnoloģija ietver iebūvētu mehānisko sviru, kas savienojas ar barošanas avotu.
- Induktīvās jaudas pārnešana no ceļa: šeit jaudas pārnešana notiek starp spolēm, kas iestrādātas ceļā, un spolēm transportlīdzeklī bez vadiem. Tīkla jauda tiek pārveidota par augstfrekvences maiņstrāvu, lai izveidotu magnētisko lauku, ko pēc tam uztver spoles zem transportlīdzekļa, lai radītu spriegumu.
Kad automašīna vai kravas automašīna pārvietojas pa ceļu, kas aprīkots ar kādu no šīm tehnoloģijām, enerģija nonāks tieši piedziņas sistēmā vai tiks izmantota borta akumulatoru uzlādēšanai. Bet, tiklīdz transportlīdzeklis atrodas uz parastā ceļa, tas pārslēgsies uz elektrisko vai hibrīda motoru vai iekšdedzes dzinēju.
Elektrisko ceļu izmantošana mūsdienās ir diezgan ierobežota, lai gan ir daži izmēģinājuma projekti, kas notiek sadarbībā ar automobiļu ražotājiem, pētniecības institūtiem, valdībām un enerģētikas uzņēmumiem. Viens no šādiem projektiem notiek Lundē, Zviedrijā, bet Itālijā valdība plāno uzstādīt 6 kilometrus garu eHighway valsts ziemeļos. Kalifornijā demonstrācijas projekts notiek netālu no Losandželosas un Longbīčas ostām.
Elektriskie ceļi: plusu un mīnusu izsvēršana
Elektriskie ceļi ir izdevīgi, jo nodrošina tīrāku alternatīvu iekšdedzes dzinējam, jo īpaši, ja izmantotā enerģija nāk no atjaunojamiem avotiem, piemēram, vēja vai saules. Vadītspējīgās uzlādes gadījumā arī elektriskie ceļi ir diezgan efektīvi. Piemēram, uzņēmums Elways AB ziņoja par 85–95% efektivitāti segmentētam vadītspējīgam risinājumam vieglajām un kravas automašīnām, kas tagad tiek testēts kā daļa no eRoadArlanda projekta.
Bet ar to gandrīz visas elektrisko ceļu sistēmu priekšrocības beidzas. Lai gan gandrīz visas dīzeļdegvielas alternatīvas ir tālu no populārākajām, daudzas ir tikušas daudz tālāk par ERS. Mūsdienās nav daudz reālu datu, kas apstiprinātu tās uzticamību, un, izņemot pantogrāfu (kas ir 100 gadus vecs), visi pārējie uzlādes veidi ir jaunas, nenobriedušas tehnoloģijas.
eHighways ir arī dārgi; uzlādes infrastruktūras ierīkošana nozīmē ievērojamus ieguldījumus ceļu ierīkošanā, elektrības līniju ierīkošanā un arī to uzturēšanā. Tie arī var radīt ilgstošus traucējumus esošajā satiksmes plūsmā, kamēr infrastruktūra tiek atjaunināta. Viens pētījums lēš, ka dinamiskas induktīvās sistēmas uzstādīšana būtu 3 nedēļas uz 100 metriem, savukārt gaisa kontaktvadu sistēmas uzstādīšana 10 kilometru garumā varētu aizņemt 1 mēnesi. Traucējumus varētu samazināt, ja ERS būvniecība sakristu ar plānotajiem apkopes darbiem, taču tas patiešām ierobežotu tehnoloģiju ieviešanas ātrumu.
ERS sarežģītība nozīmē arī to, ka daudziem dalībniekiem, tostarp valdībām, pašvaldībām, elektroenerģijas piegādātājiem un kravu pārvadājumu uzņēmumiem, būtu jāsadarbojas. Tam būtu nepieciešama arī zināma pārrobežu sadarbība tādās vietās kā ES, kur kravas automašīnas, kas pārvietojas pa reģionu, būtu jāpielāgo ar tādu pašu tehnoloģiju, lai varētu izmantot ceļus. Tiek izstrādāti uzlādes standarti, lai jebkura veida transportlīdzekļi varētu izmantot elektriskos ceļus.
Vai EV varētu nākt palīgā?
Viens no galvenajiem argumentiem par elektriskajiem ceļiem ir to nozīme, lai samazinātu attālumu, ko rada elektriskās kravas automašīnas vadīšana. Domājams, ka EV varētu nobraukt lielākus attālumus un izmantot mazākus akumulatorus, ja elektriskos ceļus izmanto, lai pārvadītu enerģiju tieši uz transportlīdzekļa piedziņu vai uzlādētu iebūvēto akumulatoru. Tas izklausās kā praktisks risinājums, taču, rūpīgi pārbaudot, tas ātri sabrūk.
Pirmais izaicinājums ir savietojamība, kas nozīmē, ka elektrisko ceļu sistēmai būtu jāspēj apgādāt jebkura veida transportlīdzekli. Mūsdienās nav standartu un sistēmas arhitektūras enerģijas pārnešanai no tīkla uz ERS uz vairākiem transportlīdzekļiem. Otro izaicinājumu rada elektrisko kravas automašīnu akumulatoru klāsta uzlabojumi, kas varētu ātri padarīt ERS uzlādi lieku. Ņemiet vērā faktu, ka mūsdienās pilnībā uzlādēta elektriskā kravas automašīna var nobraukt 300 kilometrus, kas nosedz aptuveni 40% no visa transporta darba ES. Paredzams, ka šis attālums tuvākajā nākotnē pagarināsies, uzlabojot litija jonu akumulatorus, atklājot jaunus elementu materiālus, uzlabojot akumulatoru pārvaldības sistēmas un dzesēšanas tehnoloģijas. Ir arī lielas cerības uz cietvielu akumulatoriem, kuras varētu palielināt attālumu līdz 1600 kilometriem ar vienu uzlādi.
Trešais izaicinājums ir statiskās vai pievienojamās uzlādes sistēmas, kas ir vienīgā sistēma ar noteiktiem globāliem standartiem un pārbaudītām tehnoloģijām. Piespraužamo uzlādes staciju skaits strauji pieaug; uz 2019. gadu tādi bija vairāk nekā 170 000 uzlādes staciju Eiropā un vairāk nekā 68 000 Amerikas Savienotajās Valstīs. Lai gan lielākā daļa šīs infrastruktūras ir paredzēta automašīnām, ir svarīgi atzīmēt, ka barošanas dozatoru tehnoloģija ir kombinētā uzlādes sistēma (CSS), ko var izmantot gan vieglajām, gan kravas automašīnām. Kravas automašīnu ražotāju konsorcijs jau strādā kopā, lai palielināt CSS uzlādes jaudu no viena līdz trim megavatiem, lai esošā infrastruktūra varētu atbalstīt komerciālos transportlīdzekļus. Valdības visā pasaulē arī plāno paplašināt tīklus un standartizēt CSS uzlādes tehnoloģiju. Nav tik skaidru norādījumu no valdībām, kad runa ir par ERS.
Pēdējais, bet ne mazāk svarīgais, ir tas, ka ceļu izmantošana EV uzlādēšanai šķiet diezgan maz ticama, ņemot vērā tādu alternatīvu kā ūdeņraža degvielas elementu pieaugumu. Par ūdeņradi ir bijis daudz ažiotāžu, jo īpaši prasīgā un tālsatiksmes transporta jomā, kur to var izmantot kā elektrisko kravas automašīnu attāluma pagarinājumu. Ūdeņradim ir vairākas priekšrocības, piemēram, īss un vienkāršs degvielas uzpildes process un augsts enerģijas blīvums. Tikai ar 80 kg ūdeņraža kravas automašīna var nobraukt līdz 800 kilometriem! Ar to pietiktu lielākajai daļai tālsatiksmes uzdevumu, un, ja ir izveidota pietiekama ūdeņraža uzpildes infrastruktūra, braukšanas laikā kravas automašīna nebūtu jāuzlādē.
Daži iespējamie lietošanas gadījumi
Vai tas viss nozīmē, ka elektriskajiem ceļiem transporta nākotnē nav vietas? Ne pilnībā. ERS varētu būt piemērots konkrētiem maršrutiem vai slēgtām sistēmām ierobežotās vietās, kur ceļu elektrifikācija un kravas automašīnu izmantošana būtu laba alternatīva. Tie varētu būt arī piemērots risinājums autonomām kravas automašīnām, kas veic pārvadājumus starp konkrētām vietām.
Alternatīvo degvielu detalizētāka apskate
Ņemot vērā visas problēmas, kas saistītas ar ERS, es uzskatu, ka nozarei būtu jāmeklē daudz reālākas iespējas, piemēram, elektromobilitāte, ūdeņradis, bioloģiskā sašķidrināta dabasgāze (LNG) un dažas biodegvielas, piemēram, HVO, lai dekarbonizētu transportu. Lai palīdzētu pārvadātājiem labāk apgūt alternatīvās degvielas, es izveidoju ceļvedi, kurā aplūkoti katra degvielas avota plusi un mīnusi. Rokasgrāmatā ir iekļauts arī kontrolsaraksts ar visām lietām, kas transporta uzņēmuma īpašniekiem būtu jāapsver, pirms investēt kravas automašīnā ar alternatīvu spēka pārvadu.
