Při úplné elektrifikaci dopravy a převedení silných a pravidelných přeprav ze silnice na železnici lze snížit v ČR celkovou konečnou spotřebu energie v dopravě o 70 procent

Na otázky CzechIndustry odpovídá Roman Kokšal, generální ředitel Siemens Mobility, s.r.o.

V minulých dnech byla zveřejněna následující tisková zpráva: „Naplňování ambiciózních plánů Evropské unie na snížení emisí skleníkových plynů se podle odborníků těžko obejde bez útlumu letecké dopravy. Jednotlivé země se snaží přesvědčit Evropany, aby pro cesty po kontinentu vyměnili letadlo za vlak. Německo a Rakousko investují miliardy eur do zrychlení železniční dopravy. V plánu je řada dlouhých nočních linek napříč Evropou s cílem zjednodušit přesuny po kolejích a zajistit lidem pohodlí.“ Jste na tuto výzvu připraveni?

Nehovořme o útlumu letecké dopravy. Při dlouhých letech, například přes oceán, využívají letadla dlouhodobě nízký aerodynamický odpor řídkého vzduchu v letové hladině kolem 10 km, který snižuje energetickou náročnost letu na akceptovatelnou úroveň, a není za ně odpovídající náhrada. Odklon od používání letadel se týká zejména kratších a středních letů nad pevninou, u kterých má značný podíl energeticky náročná fáze vzletu, během které motory zvedají letadlo do výšky a urychlují jej, navíc v prostředí hustého vzduchu s velkým aerodynamickým odporem. Po krátké fázi ustáleného letu už následuje přistání. Proto jsou lety na kratší vzdálenosti energeticky velmi náročné a je zájem je nahradit energeticky a emisně úspornější elektrickou železnicí, což je reálně proveditelné.

Podobně působí ztrátové časy před odletem a po příletu (cesta na letiště, procesy před odletem, procesy po příletu, cesta z letiště). U dlouhých letů prodlužují dobu cestování jen o desítky procent, ale u kratších letů prodlužují dobu cestování na několikanásobek a tím snižují výslednou rychlost cestování na zlomek rychlosti letu. Nemá logiku ztratit dvě hodiny času pobytem na letištích před odletem a po přistání a dohánět to za cenu velké spotřeby energie v průběhu letu trvajícího desítky minut.

Z obou těchto důvodů jsou lety na kratší vzdálenosti neefektivní. Jsou energeticky náročné, a přitom ve výsledku pomalé.  Ale cílem není cestující násilím nutit ke změně jejich dopravního chování. Cílem je nabídnout lidem rychlé a pohodlné vlaky pro denní i noční cestování, aby energeticky, emisně i environmentálně příznivou železnici preferovali sami, aby pro ně bylo cestování vlakem výhodné. Tam směřují naše aktivity jak v oblasti vozidel, tak i v oblasti elektrického napájení železnic i řízení a zabezpečení železnic.

V souvislosti s předcházející odpovědí bych se rád zeptal, co vše dnes představuje společnost Siemens Mobility?

Siemens Mobility je samostatná společnost, která je 100% vlastněna Siemens AG. Na dopravním trhu jsme aktivní už více než 160 let, první elektrickou lokomotivu představil Werner von Siemens světu již v roce 1879. Od té doby neustále inovujeme naše portfolio v oblasti vozidel kolejové dopravy, řízení a zabezpečení dopravy a její elektrifikace, vyvíjíme systémy na klíč a poskytujeme servisní služby. Klíčová je digitalizace celého řetězce, díky které pomáháme provozovatelům trvale zvyšovat hodnotu produktů po celou dobu životního cyklu. Celosvětově zaměstnáváme zhruba 38 000 lidí. Důležitá témata jsou pro nás udržitelnost, snižování uhlíkové stopy a s tím spojené snižování energetické náročnosti našich řešení. Na dopravu připadá čtvrtina skleníkových plynů produkovaných v EU a její podíl stále roste. K dosažení klimatické neutrality je nezbytné do roku 2050 emise z dopravy snížit o 90 %. Tento cíl nám pomůže naplnit moderní železnice.

A pokud jde o českou dceru?

V České republice byla kromě prodeje a servisní a podpůrné základny postupně vybudována i konstrukční a vývojová organizace. Více jak polovina týmu pracuje na mezinárodních zakázkách a naše kompetence se neustále rozšiřují, získáváme čím dál více zodpovědnosti v rámci vývoje různých platforem a projektů. I díky tomu jsme mohli nabírat nové zaměstnance i během Covidu. Vznikají u nás nové pozice, které jsou, řekněme, v Siemens Mobility jedinečné. Zmínil bych například oddělení, které se zabývá schvalováním kolejových vozidel, nebo oddělení Human factors, zabývající se ergonomií vozidel, která hraje čím dál větší roli, protože lidé chtějí cestovat v pohodlí a odpovídající kvalitě. Nesmím však zapomenout ani na naše oddělení železniční infrastruktury, které vyvíjí systémy pro zabezpečení železnice. Největší zakázkou je digitalizace norské železniční sítě o délce zhruba 4 200 km. Mohu říct, že jsme skvělý tým a je mi ctí, že mohu s tak zkušenými kolegyněmi a kolegy pracovat. Jsou to profesionálové na svém místě.

Portfolio nabízených služeb je široké, které jsou podle Vás ty klíčové?

To nelze tak obecně říci. Každá země má svá specifika, má určité geografické podmínky. V Německu jsou například tématem regionální vlaky nejen s napájením trolej/akumulátor, ale i vodíkové, neboť zejména v přímořských oblastech je díky větrným elektrárnám k dispozici dostatek levného vodíku. Podobně již má Německo v pokročilém stavu vysokorychlostní železnice a potřebuje pro ně vysokorychlostní jednotky. V Rakousku nyní investuje dopravce ÖBB do lůžkových vozů, které mají za cíl převést cestující z letadel do vlaků a nabídnout jim pohodlné cestování po Evropě přes noc.

V naší republice řešíme zavádění ETCS, elektrifikaci tratí, dopravci postupně modernizují své vozidlové flotily a nahrazují je udržitelnými řešeními. Na konvenčních tratích v ČR je rychlost zvyšována k hodnotě 200 km/h a připravuje se výstavba vysokorychlostních tratí. S tím souvisí zakázka na 180 expresních vozů (respektive 20 devítivozových netrakčních jednotek) Viaggio Comfort, které budeme dodávat Českým drahám společně s konsorciálním partnerem Škoda Transportation. Naší vlajkovou lodí stále zůstává multisystémová lokomotiva Vectron, která umožňuje dopravcům přejíždět hranice bez přepřahání na jinou lokomotivu, šetří jim v nákladní i osobní dopravě čas a peníze. Zároveň jsme certifikovaní poskytovatelé údržby (ECM) kolejových vozidel.

Pro rychlý, pohodlný a bezemisní provoz na regionálních tratích jsme vyvinuli dvouzdrojovou elektrickou jednotku trolej/akumulátor Mireo Plus B, která ujede mimo trakční vedení až 120 km. To je velmi vhodné řešení pro částečně či postupně elektrifikovanou železniční síť, jaká právě v ČR je.

Kde všude se s nimi můžeme setkat?

Téměř po celém světě. Od Asie, přes Evropu až po Ameriku a Austrálii. Největší radost mi však dělá, když dané řešení nese českou stopu, což je například norská železniční infrastruktura a projekt Bane Nor, rychlovlaky Velaro pro Rusko či Turecko, metro pro Rijád, platforma Mireo a Desiro pro různé zákazníky v Evropě a už zmiňované expresní vozy pro České dráhy.

Řešení společnosti, jak jste uvedl, se zaměřují na kolejovou, silniční a intermodální dopravu. Silnice a železnice jsou součástí kritické infrastruktury Evropské unie i jednotlivých států. Tak by na ně mělo být pohlíženo, nicméně jejich stav je v řadě zemí nevyhovující. Je naděje na zlepšení této situace, jinak si lidově řečeno, kopeme vlastní hrob…

Železniční infrastruktura je objektem značné hodnoty. Tratě, které jedna generace postaví, další generace používají. Díky velkorysosti Aloise Negrelliho, tvůrčí invenci Jana Pernera i práci tisíců dalších bezejmenných těžce pracujících osob s motykami a kárami v 19. století máme koridor, po kterém ve 21. století jezdíme vlakem z Olomouce do Prahy rychlostí 160 km/h za dvě hodiny. Nyní je naším posláním doplnit i v České republice konvenční železniční systém nově vybudovaným vysokorychlostním železničním systémem. A to jak z kvalitativních důvodů (vyšší rychlost), tak i z kvantitativních důvodů (další kapacita). Stavíme železniční systém nejen pro současné, ale i pro další generace. Věřím, že se Správě železnic podaří postavit do roku zhruba 2028 pilotní úsek vysokorychlostní železnice trasované pro rychlost 350 km/h Polabí z Běchovic do Poříčan a někdy kolem roku 2033 až do Brna. Díky paralelní výstavbě dalšího pilotního úseku vysokorychlostní železnice Moravská Brána - Přerov - Ostrava je propojení páteřní vysokorychlostní tratě Praha – Brno – Ostrava již dost blízkou budoucností.

Výzvy jednadvacátého století je možné shrnout do 3E – energie, ekonomie, ekologie. Každá z nich by vydala na samostatný rozhovor. Nezačínáme v sektoru dopravy v EU zaostávat za asijskými tygry a Severní Amerikou?

Ano, máte pravdu, doprava jako celek jako by se technologicky zapomněla v minulém století. Ale ani tak ne ve srovnání Evropy s jinými světadíly, ale zejména ve srovnání dopravy s druhou částí komunikace, s přenosem informací. Ta udělala v během posledních dvou desetiletí velký technologický krok v před. Tradiční posílání psaných dopisů a tiskovin na papíře bylo nahrazeno digitální elektronickou datovou komunikací, která je plně funkční, rychlá, komfortní, všem a všude dostupná. Pokrok v oblasti informačních technologií, trendy v oblasti nehmotné komunikace, jsou velkou inspirací pro další vývoj i v oblasti hmotné komunikace, v přepravě osob a věcí. I ta potřebuje zásadní technologický upgrade s cílem rychlosti, pohodlí, dostupností, nízké energetické náročnosti a environmentální vstřícnosti. O to ve spolupráci s našimi partnery usilujeme. Po celém světě, Evropu nevyjímaje.

Můžete uvést příklady řešení Siemens Mobility v rámci 3E v železniční a silniční dopravě?

Určitě. Zmíněná tři E: energie, ekonomie, ekologie, jsou součástí udržitelnosti. A udržitelná multimodální mobilita je základním vývojovým trendem probíhající přeměny dopravy 20. století na dopravu 21. století: nízká energetická a emisní náročnost, vlídnost k životnímu prostředí a ekonomická efektivnost, protože i ta je podmínkou udržitelné existence.

Jakkoliv se v realizačních prostředcích železniční a silniční doprava odlišují, tak jednoznačně spějí k tomu, že jejich dopravní cesta již není jen mechanickou substancí, ale že její nedílnou součástí je i energetická infrastruktura pro zásobování vozidel elektrickou energií a informační infrastruktura pro řízení a zabezpečení dopravního provozu.

Jako konkrétní příklad bych zmínil jednotný evropský vlakový zabezpečovač ETCS, krásná ukázka Dopravy 4.0, tedy aplikace principů Průmyslu 4.0 v dopravě. Funguje na základě internetu věcí: virtuální dvojník železniční stanice předá virtuálnímu dvojníkovi vlaku oprávnění k jízdě v určitém směru, na určitou vzdálenost, po určitou dobu a předepsanou rychlostí a vlak jej poslechne.

Prostředkem k dosažení udržitelné a bezpečné dopravy jsou digitalizace, umělá inteligence a internet věcí. Když se řekne Siemens, tak se každému, kdo se orientuje v historii techniky, vybaví nejvyšší patra technického vývoje po více než 150 let. Jakým směrem se bude ubírat vývoj v dopravě v souvislosti s IoT, AI a digitalizací?

To je hezká otázka. Připravenost pro systémovou automatizaci je v pořadí již pátou systémovou výhodou kolejové dopravy:

► už staří Římané využili dlážděnou kolej ke snazší přepravě vozidel,

► v roce 1777 využil John Curr železnou kolej k nesení i vedení vozidel,

► v roce 1879 využil Werner von Siemens kolej k elektrickému napájení vozidel,

► v roce 1903 využila Studijní společnost pro vysokorychlostní elektrickou železnici (společnost Siemens byla její součástí) kolej k vedení dlouhých štíhlých vlaků s nízkým aerodynamickým odporem,

► v roce 1974 využila společnost Matra (nyní již řadu let součást Siemens Mobility) kolej (byť poněkud netypickou) k vytvoření bezobslužného dopravního systému.

Pro automatizaci kolejové dopravy je jak z technického, tak zejména z etického a právního hlediska, velice podstatná skutečnost, že kolej vede vozidlo ve směru podélné osy. Algoritmus automatického řízení vozidel kolejové dopravy řeší velmi jednoznačný rozhodovací mechanismus:

► na trati není překážka, vlak jede energeticky optimálně podle jízdního řádu, pokud nemá zpoždění, nebo co nejrychleji, pokud má zpoždění,

► vlak brzdí a zastaví, pokud je na trati překážka.

Automatizace silniční dopravy je jak z technického, tak zejména z etického a právního hlediska mnohem složitější úlohou. Vozidlo není vedeno ve směru podélné osy, proto je automatické řízení silničních vozidel náročnější, má více stupňů volnosti. Musí mimo jiné též řešit i obtížný rozhodovací mechanismus: jak (kam) změnit směr jízdy v krizové situaci v případě spatření překážky. Senzory jsou schopny překážku rozpoznat, počítač je schopen v reálném čase propočítat důsledky mnoha různých scénářů změny směru jízdy. Ale vozidlo musí se ve zlomku sekundy nevratně rozhodnout o distribuci nebezpečí. Koho poškodí, koho zachrání. To není jednoduché, distribuce nebezpečí je závažným etickým tématem, přesahujícím rámec samotné techniky.

Nemusíme se obávat, automatická auta budou bezpečnější než lidmi řízená vozidla, jejich tvůrci určitě zvládnou i tento problém. Ale nebude to snadné. Pro distribuci nebezpečí budou muset vzniknout normativní standardy i systémy kontroly.

A tak zatím, co autonomní automobily jsou stále ve fázi výzkumných projektů, tak automatické metro je již léta stavem techniky. Jiná, než automatická metra se již ve městech po celém světě nově nebudují. Starší linky metra postupně prochází rekonstrukcí, jejíž součástí je přechod na automatický provoz. Automatické tramvaje se již postupně prosazují též, železnice se rutinního automatického provozu jistě dočkají také. Ekonomika je neúprosná: čím méně lidí vlak veze, a čím pomaleji jede, tím má náhrada strojvedoucího automatem vyšší ekonomický přínos.

 A pokud jde o čistou mobilitu?

Doprava v České republice spotřebuje více energie fosilních paliv než průmysl a teplárenství dohromady. Přechod na čistou mobilitu je proto významnou součástí dekarbonizace ČR. Výchozí podmínky jsou velmi nepříznivé: uhlovodíková paliva pokrývají 98 % spotřeby energie pro dopravu a elektřina jen 2 %. Avšak tato pouhá 2 % energie zvládají zajistit 22 % veškerých přepravních výkonů dopravy v ČR (82 % osobní železniční dopravy, 87 % nákladní železniční dopravy a podstatnou část městské hromadné dopravy – metro, tramvaje, trolejbusy a elektrobusy). Tento poměr dokládá jak nízkou energetickou náročnost elektrických pohonů ve srovnání se spalovacími motory, tak i nízkou energetickou náročnost kolejové dopravy, ve které je elektrická vozba z převážné části využívána.

Základní cestou k čisté mobilitě je proto především dokončení plné elektrifikace železniční dopravy (kombinací liniového elektrického napájení a vozidel se zásobníky energie) a významné zvýšení kvality a kapacity kolejové dopravy. Tak, aby motivovala dosavadní uživatele energeticky a emisně náročnějších druhů dopravy k přechodu na bezemisní veřejnou hromadou dopravu, a aby zvýšenou přepravní poptávku zvládla. Základem jsou investice do nových tratí. Na železnici jde například o budování vysokorychlostního železničního systému, v Praze o výstavbu nových tratí metra. Paralelně s tím běží upgrade konvenčního železničního systému i systémů městské hromadné dopravy směrem k vyšší atraktivitě a k vyšší výkonosti. Důvod, proč je veřejná hromadná doprava základním pilířem čisté mobility, je i v efektivnosti investic. Vozidla veřejné hromadné dopravy jsou využívána i dvacet hodin denně, zatím co individuálně vlastněné automobily zpravidla ani ne hodinu.

Zelená dohoda pro Evropu je nesmírně ambiciózní program. Je zvládnutelné její naplnění v relativně krátkém čase tří desetiletí?

Nejde jen o program pro Evropu, ale o program pro celý svět. K závěru přestat do roku 2050 používat uhlí, ropu a zemní plyn došla i Mezinárodní energetická agentura IEA, zveřejnila ho letos na jaře v dokumentu Net-zero by 2050. V zásadě jde v obou případech o konkretizaci dohody, kterou přijali zástupci téměř všech zemí z celého světa na konferenci v Paříži v prosinci roku 2015.

Z hlediska společenské dělby práce jde o dvě úlohy:

► v odpovědnosti sektoru energetiky je náhrada fosilních paliv obnovitelnými zdroji energie,

► v odpovědnosti sektoru dopravy je zvýšení energetické účinnosti, tedy snížení konečné spotřeby energie.

Právě na příkladu dopravy je možno názorně ukázat vzájemnou součinnost těchto dvou aktivit. Ve výchozím roce 2019 spotřebovala doprava v ČR 79 TWh/rok energie, z toho 73 TWh/rok energie importovaných fosilních paliv. Nahradit takové množství fosilních paliv do roku 2050 bezemisními zdroji by nebylo snadné.

Avšak při náhradě spalovacích motorů elektrickými, a při převedení silných a pravidelných přeprav ze silnice na železnici, lze snížit celkovou konečnou spotřebu energie v dopravě v ČR ze 79 TWh/rok na 24 TWh/rok (vše elektřina), tedy na 30 %. To již je reálná hodnota, kterou lze obnovitelnými zdroji zajistit.

Siemens působil v českých zemích již za Rakouska-Uherska, dnes má v Česku řadu špičkových závodů. Jakou roli podle Vás hraje v našem průmyslu při jeho směrování do dvacítky nejinovativnějších zemí ve světě?

Průmysl je jen jeden, a to celosvětový. Doba, kdy se průmyslová výroba stěhovala do zemí s levnou pracovní silou, skončila příchodem čtvrté průmyslové revoluce (průmysl 4.0), která nahradila rutinní lidskou práci (fyzickou i duševní) stroji a umožnila lidem soustředit se na tvůrčí práci (fyzickou i duševní). Průmysl a s ním spojené bohatství, na které se navazují další oblasti lidských činností, se rozvíjí tam, kde jsou šikovní a pilní lidé. Proto je důležité vytvářet a rozvíjet kreativní pracovní příležitosti, které dávají lidem naplnění a rozvíjejí jejich schopnosti, a které též motivují mládež ke studiu technických oborů. Zde máme obecně ještě velký potenciál ke zlepšení. Naše společnost se například ve spolupráci s vysokými školami snaží studentům najít zajímavá témata ke zpracování jejich závěrečných prací (i pod naším vedením), stejně jako možnost seznámit se s moderními trendy v oblasti našeho výrobního portfolia.

Jste prakticky v nepřetržitém kontaktu s německými partnery. Jak je jimi Česko vnímáno, co na nás hodnotí pozitivně a naopak, co bychom měli změnit, zlepšit?

Řekl bych, že oceňují naše zkušenosti, znalosti a profesionalitu, se kterou k zakázkám přistupujeme. Práce na společných projektech spojuje lidi různých národností, odlišnosti ustupují do pozadí. Vždy se společně snažíme najít řešení pro uspokojení potřeb cestujících i přepravy věcí. Máme k dispozici nové technické možnosti, ale zároveň si uvědomujeme odpovědnost, kterou máme, protože naše řešení přepravují miliony cestujících denně. Jak jsem už zmiňoval, neustále se nám rozšiřuje portfolio našich kompetencí, které postupně přebíráme z centrály, přijímáme nové zaměstnance, rosteme kvalitativně i kvantitativně. Troufám si tedy říct, že kolegové jsou s našimi výkony a prací spokojeni.

Na závěr bych se rád zeptal na následující: Živě si umím představit, že Evropu brázdí expresní vlaky, takže večer nastoupím a ráno budu v cíli vzdáleném tisíc nebo i více kilometrů. Kolik let bude třeba, než se to stane skutečností? A za jakých předpokladů?

Tato otázka navazuje na jeden z Vašich předchozích dotazů ohledně náhrady létání nad kontinentem vysokorychlostní železnicí. Technické řešení existuje, všechny čtyři strukturální subsystémy interoperabilního vysokorychlostního železničního systému (tratě, elektrické napájení, řízení a zabezpečení i vozidla) jsou v Evropě standardizovány. Část evropské vysokorychlostní železniční sítě již funguje, další tratě jsou postupně budovány.

Termíny postupného vzniku evropského vysokorychlostního železničního systému jsou dány pořadím investičních priorit. Ale i ty jsou stanoveny. Ve Sdělení Evropské komise Evropskému parlamentu a radě Strategie pro udržitelnou a inteligentní mobilitu jsou uvedeny milníky k roku 2030 pro zajištění bezemisních přeprav veřejnou hromadnou dopravou na vzdálenost do 500 km a k roku 2050 je plánován provoz celé globální transevropské vysokorychlostní železniční sítě TEN-T. Pochopitelně je v zájmu ČR, aby její napojení na středoevropské rychlé železnice nastalo co nejdříve, reálně ve třicátých letech tohoto století. O to se MD ČR a Správa železnic intenzivně snaží jak interně v rámci ČR, i při jednání se sousedními zeměmi, tak i s centrálními orgány EU.

Zdroj: časopis CzechIndustry 2/2021