Operacyjny na baterie

Państwowa Straż Pożarna jako formacja ratująca życie i zdrowie ludzkie, a także środowisko, dokonując zakupu pojazdów elektrycznych, wpisuje się w już powszechnie przyjęty trend proekologiczny. To doskonały przykład dla społeczeństwa. Ograniczanie hałasu i emisji dwutlenku węgla w transporcie drogowym ma już za sobą pierwsze kroki i nic nie wskazuje na to, by zostało zahamowane. Tym bardziej że wymuszają to unijne i państwowe regulacje prawne.
Pojazdy elektryczne to jedna z alternatyw wprowadzanych na rynek motoryzacyjny. Działalność ta jest konieczna ze względu na przepisy dotyczące ochrony środowiska, w tym ograniczenia emisji CO2, które wynikają z rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2018/842 z dnia 30 maja 2018 r.
Państwa członkowskie Unii Europejskiej zaangażowane są w rozwój elektromobilności i wdrożenie zmian polegających na dostosowaniu się do przepisów unijnych, m.in. ograniczenie transportu drogowego dla pojazdów napędzanych paliwami kopalnymi i wytwórczość energii elektrycznej na potrzeby ładowania pojazdów elektrycznych z paliw kopalnych.
Transport samochodowy jest najmniej ekologicznym środkiem lokomocji. Dlatego wprowadzenie na rynek pojazdów zeroemisyjnych pozwala na realizację wytycznych unijnych związanych z ochroną środowiska. Szybki rozwój technologii związany z ulepszaniem pojazdów elektrycznych oraz magazynów energii elektrycznej, które mają być coraz bardziej wydajne i pojemne w porównaniu do akumulatorów poprzednich generacji, dają możliwość coraz szerszego wykorzystania tych pojazdów w przemyśle.

Zdrowszy transport

Transport drogowy w dużej mierze uzależniony jest od paliw ropopochodnych. Coraz więcej uwagi poświęca się skali emisji do atmosfery szkodliwych substancji powstających ze spalania paliw. Przemysł motoryzacyjny wciąż poszukuje nowych źródeł napędu dla pojazdów, cechujących się niską szkodliwością dla środowiska, wysoką sprawnością urządzeń przetwarzających energię mechaniczną oraz niskimi kosztami pozyskania źródła energii (np. paliwa). Poszukiwania rozwiązań zamiennych zmierzają w kierunku pojazdów o napędach z minimalną lub zerową emisją szkodliwych gazów spalinowych.
Od 1 stycznia 2021 r. na terenie UE obowiązuje nowa norma emisji spalin - Euro 6D ISC-FCM, która nakłada na państwa członkowskie obowiązek zmniejszenia do 2030 r. emisji gazów cieplarnianych o 40% poniżej poziomów z 2005 r. Jednym z rozwiązań mających zapewnić osiągnięcie tego wskaźnika jest wprowadzana od kilku lat na europejskim rynku motoryzacyjnym szeroko pojęta elektromobilność. To ona po części ma się przyczynić do spełnienia norm emisyjności gazów cieplarnianych. Ma być też sposobem na uniezależnienie się od ropy naftowej.

Polska nie ma swoich producentów aut osobowych, dostawczych ani ciężarowych. Ma za to jednego z największych producentów pojazdów elektrycznych na świecie produkowanych w firmie MELEX Sp. z o.o. w Mielcu. W powstałym 1970 r. wydziale fabryki samolotów WSK Mielec rozpoczęto produkcję małych pojazdów, mających zastosowanie w wielu branżach, np. zakładach przemysłowych, supermarketach, służbach komunalnych, firmach turystycznych, lotniskach, dworcach kolejowych i autobusowych, czy obiektach sportowych i rekreacyjnych. Od ponad 50 lat fabryka w Mielcu utrzymuje produkcję pojazdów elektrycznych i wciąż rozwija nowe technologie w dziedzinie elektromobili. Jest to jednak znikoma część rynku motoryzacyjnego i to pojazdów wolnobieżnych klasy L7e.

Konfrontacja

W KM PSP w Chorzowie porównano dwa samochody operacyjne tej samej klasy: samochód o napędzie spalinowym (benzynowym) marki Citroen model C-Elysee wyprodukowany w 2013 r. i samochód o napędzie elektrycznym BEV marki Nissan model Leaf z w 2019 r. Oba wykorzystywane są jako samochody operacyjne w Komendzie Miejskiej PSP w Chorzowie. Analiza porównawcza danych dotyczących rozpatrywanych modeli obejmuje okres od października 2020 r. do końca 2022 r., pozwala więc miarodajnie porównać koszty związane z eksploatacją i użytkowaniem pojazdów.
Dla uproszczenia nie brano pod uwagę kosztów ich zakupu. Nie jest tajemnicą, że ceny katalogowe pojazdów elektrycznych są wyższe od cen pojazdów o napędzie konwencjonalnym. Przy obecnej cenie energii elektrycznej w taryfie Komendy zakup byłby nieopłacalny. Związane jest to po części z okresem użytkowania pojazdów wynikającym z zarządzenia komendanta głównego Państwowej Straży Pożarnej w sprawie gospodarki transportowej w jednostkach organizacyjnych PSP. Okres ten zakłada możliwość wymiany pojazdu operacyjnego po 10 latach. Nie jest to przymusem, jednak gdyby okazało się, że jest nieuniknione, to istnieje prawdopodobieństwo, że całkowite koszty posiadania pojazdu elektrycznego przekraczałyby oczekiwania. Rozwiązaniem mogłoby być zamontowanie paneli fotowoltaicznych (na budynku lub otwartej przestrzeni), które generowałyby energię na potrzeby ładowania pojazdu.
W porównaniu nie uwzględniliśmy kosztów ubezpieczenia. Płatnikiem tego zobowiązania jest Komenda Główna PSP, która w formie ubezpieczenia flotowego zabezpiecza pod tym względem wszystkie komendy w Polsce. Głównym zamiarem było przeprowadzenie analizy związanej z kosztami serwisowania, naprawami i pracą pojazdów, dotyczącej zużycia paliwa i energii elektrycznej.
Pojazdy te wykorzystywane są głównie do obsługi komórek organizacyjnych KM PSP w Chorzowie, zazwyczaj w godzinach pracy komendy (7.30-15.30). Zdarzają się sytuacje, gdy funkcjonariusze wykorzystują pojazdy w godzinach popołudniowych i nocnych.

Eksploatacja

Podstawowym trybem użytkowania tych samochodów jest tryb miejski, górnośląsko-zagłębiowska metropolia to bowiem region mocno zurbanizowany. Przejazd między miastami można porównać do przejazdu między dzielnicami Warszawy. To element, który w największym stopniu wpływa na tryb użytkowania samochodów. Rzadko się zdarza, aby któryś pojazd w ciągu dnia został użyty do przejechania trasy o długości ponad 100 km. Jest to zmienna, która powoduje większe spalanie w samochodzie spalinowym, a nie ma przełożenia na zużycie energii elektrycznej.
Kolejnym aspektem jest zróżnicowana kultura jazdy kierowców, przekładająca się na różne progi zużycia paliwa i energii. Warunki atmosferyczne także nie są obojętne. Pojazd spalinowy ma większe zużycie paliwa w warunkach zimowych oraz letnich, w pojeździe elektrycznym w niskiej lub wysokiej temperaturze spada sprawność akumulatorów, co wiąże się z ich częstszym ładowaniem.

Przeglądy i serwis

Koszty związane z serwisowaniem pojazdów w autoryzowanym salonie samochodowym zmieniały się na przestrzeni 2 lat. Najbardziej widoczne były podczas przeglądu pojazdu z napędem spalinowym.
W 2020 r. koszt przeglądu wynosił 800 zł i zawierał pełny pakiet serwisowy, tj. wymianę wszystkich filtrów i płynów eksploatacyjnych oraz przegląd i sprawdzenie klimatyzacji wraz z podpięciem komputera diagnostycznego, analizę komputera pokładowego pojazdu pod względem usterek i wpis diagnostyczny w system pojazdu. Kolejny rok to wydatek 1350 zł, a 2022 r. już 1700 zł za cały pakiet serwisowy. Są to bardzo duże różnice, jednak w poprzednich latach, niebranych pod uwagę, kwoty serwisowania pojazdu spalinowego utrzymywały się na stałym poziomie. Duże zmiany cen mogą być podyktowane zmianami na rynku praktycznie w każdej dziedzinie, a przyczynić się mogła do tego pandemia COVID-19 oraz trwająca od początku 2022 r. wojna na Ukrainie.
Koszty serwisowania pojazdu o napędzie elektrycznym nie zmieniały się na przestrzeni tego okresu. Przegląd techniczny w autoryzowanym salonie samochodowym to wydatek 1000 zł. Kwota ta nie ulegała zmianom, co sprawia, że SE zaczyna mieć w tej kwestii dużą przewagę nad pojazdem spalinowym. Być może jest to podyktowane mniejszą liczbą części i materiałów eksploatacyjnych potrzebnych do przeprowadzenia takiego przeglądu.
Na przestrzeni wybranego do analizy okresu nie przeprowadzano napraw pojazdów. W tabeli 1 zestawione zostały koszty związane z przeglądami serwisowymi.
Podstawowe koszty przeglądów serwisowych i technicznych pojazdów świadczą na korzyść pojazdu elektrycznego.

Zużycie energii elektrycznej oraz paliwa do zasilania pojazdów

W ostatnich latach, tj. pomiędzy 2019 r. a 2022 r., na rynku polskim panowała duża zmienność cen, zarówno paliwa, jak i energii elektrycznej. Dawało to użytkownikom pojazdów impuls do szukania rozwiązań jak najbardziej ekonomicznych. W KM PSP w Chorzowie także rozważano, czy bardziej opłaca się jeździć pojazdem elektrycznym, czy spalinowym. Tym bardziej że ciągłe poruszanie się w trybie miejskim nie wpływa korzystnie na zużycie paliwa przez silniki spalinowe.
Według danych producentów zużycie paliwa (benzyny) i energii elektrycznej dla rozpatrywanych pojazdów przedstawia się następująco:

• Citroën C-Elysée - 8,7 l/100 km w trybie miejskim,
• Nissan Leaf - od 16,6 do 17,1 kWh/100 km.

Są to dane, dzięki którym można odnieść się do rzeczywistego zużycia energii i paliwa przez pojazdy użytkowane w Komendzie.
Zużycie paliwa i energii elektrycznej jest uzależnione od pory roku, ale też od kultury jazdy osób użytkujących pojazdy i nie ma możliwości określenia, w którym momencie pojazd spalał czy zużywał energię na poziomie wskazań producentów, kiedy jazda była wykonywana w trybie ekonomicznym, a kiedy nie. Wobec powyższego dane na potrzeby dalszej analizy należy uśrednić. Korzystając z rzeczywistej ilości pobranego paliwa w stosunku do przejechanych kilometrów oraz rzeczywistego poboru energii elektrycznej na potrzeby ładowania zespołu bateryjnego, określono średnie spalanie i zużycie energii elektrycznej na 100 km.
Uśredniając dane, otrzymujemy koszt związany z przejechaniem dystansu 100 km. Jak wskazują wartości, w przypadku samochodu o napędzie elektrycznym jest on ponad trzy razy mniejszy niż przy pokonaniu tej trasy pojazdem spalinowym.
Przyjmując średni roczny przebieg pojazdów 3000 km (przy średnim zużyciu paliwa 8,6 l/100 km i 19,6 kWh/100 km, oraz średnim koszcie zakupu paliwa (benzyny) na poziomie 5,6 zł/l i energii - 0,76 zł/kWh) - średni koszt paliwa (benzyny) i energii dla średniego rocznego przebiegu wyniósł w przypadku samochodu spalinowego 1417,80 zł, a auta elektrycznego - 446,88 zł. Średni koszt przeglądów technicznych i diagnostycznych w obu przypadkach to 150 zł. Średni całkowity koszt użytkowania tych pojazdów wyniósł odpowiednio 2851,13 zł i 1596,88 zł. Już tylko z uśrednionych wartości widać, jak duża jest różnica w kosztach dla przyjętego rocznego przebiegu.
Użytkowanie pojazdu o napędzie elektrycznym okazuje się o prawie połowę tańsze niż użytkowanie pojazdu o napędzie spalinowym. Jednak jak wynika z najnowszych danych, tj. za styczeń 2023 r., gdy średnia cena paliwa (benzyny) wynosiła 6,48 zł/l, a koszt zakupu energii elektrycznej wynosił 2,166 zł/kWh, różnice pomiędzy pojazdami nie są już tak duże. Podstawiając je do powyższych wartości zużycia paliwa i energii elektrycznej na 100 km, osiągnięto wynik 55,08 zł dla samochodu spalinowego i 42,45 zł dla samochodu elektrycznego. Mimo wysokiej ceny energii auto elektryczne jest nadal korzystniejszym wariantem. Rynek energetyczny zmienia się dynamicznie i jeżeli cena paliwa utrzyma się na podobnym poziomie, a cena energii elektrycznej będzie wzrastała, może się okazać, że w najbliższej przyszłości koszty użytkowania pojazdu elektrycznego wyrównają się z kosztami użytkowania pojazdu spalinowego lub je przekroczą.
Samochód Citroën C-Elysée charakteryzuje się emisyjnością CO2 na poziomie 148 g/km, natomiast Nissan Leaf nie generuje w trakcie jazdy emisji dwutlenku węgla. Jest to wskaźnik przemawiający na korzyść elektryka. Ważny aspekt stanowi pozyskiwanie energii do ładowania pojazdu. W Polsce 70% produkowanej energii pochodzi z elektrowni węglowych. Dopóki to się nie zmieni, ogólny rozrachunek emisyjności pojazdu elektrycznego jest zbliżony do emisyjności pojazdu spalinowego i wynosi ok. 137g/km.

Możliwości wykorzystania podczas działań ratowniczych

Pojazdy operacyjne osobowe zazwyczaj nie biorą czynnego udziału w działaniach ratowniczych. Służą głównie do codziennej obsługi komórek organizacyjnych komend. Jeśli akcja wymaga przyjazdu na miejsce osoby odpowiedzialnej za przejęcie kierowania działaniami ratowniczymi, pojazd dojeżdża do miejsca zdarzenia i staje zgodnie z przepisami ruchu drogowego z włączonymi światłami mijania lub postojowymi, a w związku z prowadzonymi działaniami ma cały czas uruchomiony silnik. Powoduje to pewne straty energii i paliwa.
W przypadku pojazdu o napędzie spalinowym nie jest to wielki problem. Pojemność standardowa zbiornika paliwa w takim aucie to ok. 50 l. Taki też zbiornik ma analizowany Citroën C-Elysée. Jak wynika z danych norm spalania ustalonych na poziomie Komendy, samochód ten zużywa ok. 0,03 l/min podczas pracy silnika na postoju. Przeprowadzając krótką analizę i przyjmując przejazd od jednostki do miejsca zdarzenia na odcinku 5 km, możemy określić szacunkowy czas pracy pojazdu na postoju przy działaniach. Samochód zgodnie z przedstawionymi danymi spala 8,5 l / 100 km, pokonanie trasy 5 m generuje zużycie paliwa na poziomie 0,4 l. Przy wyjeździe z jednostki z pełnym zbiornikiem paliwa po dojeździe na miejsce zdarzenia pozostanie 49,6 l paliwa. Na powrót do bazy należy również zarezerwować 0,4 l. Do dyspozycji zostaje 49,2 l. Daje nam to 1640 min pracy silnika, czyli ok. 27 godz.
W przypadku pojazdu elektrycznego Nissan Leaf mamy do czynienia z procentowym spadkiem sprawności baterii. W pełni naładowany ma do dyspozycji moc 40 kW. Na pokonanie trasy 5 km przy średnim zużyciu energii na poziomie 19,6 kWh / 100 km pojazd zużyje 0,98 kWh. I ponownie drugie tyle należy pozostawić na powrót do bazy. Wobec tego do dyspozycji pozostanie 38,04 kWh.
W teście przeprowadzonym w Komendzie samochód przy włączonym systemie oraz uruchomionych światłach ostrzegawczych, mijania i z pracującym radiotelefonem przewoźnym wykazywał 5% spadek energii w ciągu 60 min. Powodowało to zużycie na poziomie 1,9 kWh od wartości bazowej, tj. 38,04 kWh. Czas, na jaki starczyłaby energia w baterii przy takim spadku, to ok. 1201 min, czyli ok. 20 godz. pracy.
Czas pracy silnika pojazdu spalinowego na postoju jest zatem znacznie dłuższy od czasu pracy na postoju pojazdu elektrycznego. Są to oczywiście teoretyczne rozważania, w których nie brano pod uwagę warunków meteorologicznych. W zależności od temperatury panującej na zewnątrz czasy te ulegną zmianie.
Kolejnym ważnym elementem jest prawdopodobieństwo udania się na miejsce prowadzonych działań pojazdem, który nie będzie miał pełnego zbiornika paliwa lub w pełni naładowanej baterii. W tym przypadku należy mieć to na uwadze i monitorować stan pojazdu.
Opierając się na wartościach czasowych, można stwierdzić, że wykorzystanie pojazdów w działaniach ratowniczych w ten sposób jest możliwe.
Operacyjne pojazdy osobowe służą również do transportu ratowników podmienianych na miejscu akcji oraz podczas zabezpieczenia logistycznego prowadzonych działań. Są to jednak krótkotrwałe czynności i nie ma znacznych obaw o brak możliwości powrotu do jednostki.
Jak pokazuje doświadczenie, pojazdy osobowe operacyjne mimo nieczęstego wykorzystania znajdują zastosowanie w działaniach ratowniczych. Nawet kiedy znajdują się na miejscu zdarzenia, którego charakter wskazuje długotrwałe prace, są parkowane w miejscu bezpiecznym, po czym silnik zostaje wyłączony, a samochód zamknięty.

Porównywane samochody: spalinowy Citroën C-Elysée (z lewej) oraz elektryczny Nissan Leaf (z prawej)

fot. Michał Adamek / KM PSP w Chorzowie

Podsumowanie

Perspektywa rozwoju technologii i wykorzystania pojazdów elektrycznych uzależniona jest od wielu czynników. Między innymi od postępu technologicznego, rozbudowy infrastruktury ładowania, sieci dróg komunikacyjnych oraz przebudowy sieci energetycznej. Rozwój tych czynników spowoduje to, że na co dzień będziemy widywali na naszych drogach coraz więcej pojazdów elektrycznych, zeroemisyjnych.
Największy wpływ na rozwój elektromobilności w Europie mają regulacje prawne UE dotyczące ochrony środowiska. Zakładają, że to pojazdy zeroemisyjne
i energooszczędne odegrają kluczową rolę w realizacji celów polityki klimatyczno-energetycznej Unii Europejskiej.