Hledání nových způsobů snižování dopadů dopravního provozu na životní prostředí je jedním z prioritních současných témat vědeckých pracovišť, průmyslových institucí, firem a vlád. V závěru loňského roku se sešli ministři životního prostředí EU v Lucemburku, kde přijali usnesení, podle nějž by v příštích letech měly osobní automobily vypouštět o 35 % CO2 méně, v případě nákladních automobilů pak o 30 %. Jedním z pracovišť, kde se problematice snižování emisí intenzivně věnují, je Centrum vozidel udržitelné mobility založené na Fakultě strojní Českého vysokého učení technického v Praze. V této oblasti zároveň velmi úzce spolupracuje s certifikační a homologační společností TÜV SÜD Czech.
O výsledcích jejich činnosti a o dalším vývoji motorových vozidel jsme hovořili s Ing. Vojtěchem Klírem, Ph. D., technickým ředitelem Centra vozidel udržitelné mobility (CVUM) při FS ČVUT Praha, a Ing. Lubošem Trnkou, ředitelem sekce vlivu vozidel na životní prostředí, TÜV SÜD Czech:
V. Klír: Šíře problematiky emisí odpovídá rozsahu činností a aktivit, kterým se věnujeme ve specializované laboratoři CVUM při FS ČVUT Praha v Roztokách u Prahy. Vycházíme ze záměru prof. Jana Macka z FS ČVUT koncentrovat k výzkumu odpovídající vybavení a odborníky "pod jednou střechou".
Využíváme tak špičkové pracovníky nejenom z fakulty strojní, ale i dalších fakult ČVUT v Praze. V mnoha řešených projektech dochází k provázání s ostatními vysokými školami, výzkumnými organizacemi a samozřejmě průmyslovými partnery. Za významnou považuji také skutečnost, že na řešení se podílejí velkou měrou i studenti v různých studijních programech. Velmi důležitá je pro nás také výchova mladých vědeckých pracovníků – absolventů doktorského studijního programu. To je samozřejmě důležitá podmínka, umožňující dynamický rozvoj pracoviště s ohledem na jeho kompetence a portfolio řešených aktivit. Výzkumné činnosti jsou orientovány na problematiku dopravních prostředků a jsou úzce provázány s potřebami a požadavky českého automobilového průmyslu a praxe s propojením na řadu evropských projektů. V moderních laboratořích je možné provádět zkoušky spalovacích motorů, elektromotorů včetně využití simulátoru baterií, převodových ústrojí a mnohých dalších komponent. V emisní laboratoři s válcovou brzdou jsou koncentrovány aktivity související s experimentálním popisem složení spalin u konvenčních vozidel, hybridních vozidel či stanovení dojezdové vzdálenosti elektrických vozidel. Právě zde se využívá odbornosti a kompetencí společnosti TÜV SÜD Czech. Pro mnohé výzkumné a vývojové úkoly se používají simulační modely řešené s využitím výkonných výpočetních serverů. Moderní pracoviště tak v současné době vytváří pracovní příležitost pro několik desítek různě kvalifikovaných pracovníků.
L. Trnka: Volba partnera nebyla náhodná, protože fakulta dosahuje historicky dlouhodobě v modernizaci klasických i leteckých motorů nesmírně významných výsledků nejen u nás, ale i ve světovém měřítku. Proto se spolupráce nabízela a jsme rádi, že se můžeme na společném výzkumu a zmiňované výzkumné laboratoři spolupodílet.
**Výzkum je jedna věc, jakou úlohu má nezávislé testování?
L. Trnka: Naše úloha spočívá především v ověřování vlastností výrobků, které musíme dělat zcela nezávisle na zákazníkovi, výrobci motorů nebo vozidel.
V. Klír: Testování, experimentálním činnostem přikládáme velkou roli, protože nám pomáhají udělat si představu, zda prototyp, finální výrobek, technické dílo nebo technologické řešení plní své vlastnosti v souladu s daným očekáváním. Platí to i v oblasti bezpečnosti, provozní spolehlivosti a mnoha dalších parametrech.
L. Trnka: Dovolím si doplnit kolegu Klíra. Do mé gesce spadají zkoušky hluku a především emisí, které uskutečňujeme ve Vědeckotechnickém parku v Roztokách u Prahy. Jsou podmínkou nutnou k tomu, aby výrobek, např. v našem případě spalovací motor nebo celé vozidlo vybavené spalovacím motorem, mohl být typově schválen, homologován, a tudíž uveden na trh. Bez této dílčí certifikace z hlediska emisí nemůže být automobil schválen jako celek, tudíž ani povolen k prodeji a provozu například v Evropské unii.
**Kolik těch dílčích zkoušek musíte provádět?
L. Trnka: Je jich přes sedmdesát z hlediska škodlivých emisí či spotřeby paliva, které musíme vyzkoušet.
**Když jste zmínili výzkum a vývoj motorů, přesuňme pozornost k automobilům.
V. Klír: Nejčastěji diskutovaným tématem je v poslední době tzv. e-mobilita a její masivní nasazení v individuální přepravě osob. Občas se mi i zdá, že je prezentována, jako by to bylo něco zcela nového. Což samozřejmě není pravda – taková vozidla již existovala téměř v počátku rozvoje automobilismu. Paradoxně se tehdejší technici zabývali stejnými problémy jako dnes – dojezdem vozidla a potřebnou infrastrukturou pro dostatečně rychlé nabíjení. Za současných podmínek je podle mého názoru nutné pracovat s více možnými technickými řešeními, a ne se ubírat pouze jedním směrem. Vždyť koneckonců elektromobil řeší jenom problém lokálně vznikajících emisí – elektrickou energii někde vyrobit musíme! Prostor pro použití spalovacích motorů, i přes stále se zpřísňující limity na složení spalin, tady zcela určitě je. Jejich využití pro hybridní vozidla či případně jako prodlužovače dojezdu jistě bude účelné i nadále. Stále je zde prostor pro výzkum nekonvenčních způsobů spalování, využití nových kapalných i plynných paliv, intenzifikace výkonu… Věřím, že nás čeká spousta další zajímavé práce.
**Jak na tuto schizofrenní situaci reagují výrobci, automobilový průmysl?
V. Klír a L. Trnka: Automobilový průmysl se snaží být v pozici, aby dokázal rozumným způsobem vozidla konstruovat a vyrábět. Proto je třeba optimální průnik mezi tím, co je technicky realizovatelné, a co je ještě rozumné.
**Pracujete jenom pro český průmysl?
V. Klír: Hlavním naším cílem bylo a je podpořit domácí průmysl a české výrobní podniky, prostě přenášet výsledky našeho výzkumu co nejrychleji do praxe.
**Jaké "zákazníky" máte? L. Trnka: Je to zejména automobilový průmysl. Výrobci aut, motocyklů, jejich vymezených komponent, případně konstrukčních řešení spadajících do oblasti výroby vozidel.
Jak se změnily emisní a homologační testy za poslední období?
V. Klír: To je otázka směřující spíše do legislativy. Jak jsme již uvedli, záleží na podmínkách, které definuje. Za poslední dva, tři roky zde došlo k významné, rapidní změně zákonných požadavků v oblasti emisí a souvisejících disciplín. Když se podíváme na celé spektrum vozidel všech kategorií, vybavených spalovacími motory, pak nejčastějším a typickým příkladem jsou osobní vozidla. U nich se změnila zákonná norma pro provádění jízdních zkoušek v laboratoři – silniční předpis WLTP, který nahrazuje dřívější zastaralý NEDC. Zde nedošlo pouze ke změně jízdní křivky. Ta byla požadovaná při reálném testu v laboratoři z pohledu zatížení vozidla a produkce emisí, ale souvisí s tím i měření dalších škodlivin, monitorování energetické bilance vozidel. Současně je třeba připomenout, že k tomu přibyl i zcela nový test, kde se nad rámec dřívějších požadavků měření emisí produkovaných spalovacím motorem musí navíc provádět testování za provozu vozidla, v reálném silničním provozu. K měření se používá speciální emisní přenosné zařízení PEMS.
Před tím se vozidla testovala pouze v laboratoři při kontrolovaných a předvídaných podmínkách.
**Co to vyžaduje od automobilového průmyslu?
L. Trnka a V. Klír: Především důraz na požadovanou kvalitu. Od toho se odvíjejí zřejmě vyšší náklady věnované na vývoj a doplňkové technologie. Týkají se například spalovacího motoru, jeho přeplňování, snižování výfukových plynů a další. To bude klást vyšší nároky nejen na konstruktéry, ale i subdodavatele, zkrátka na celou finální výrobu automobilů z pohledu komplexního výrobku.
Automobilový průmysl, jak vyplývá ze závěrů jednání ministrů životního prostředí zemí EU v Lucembursku, čeká při snižování emisních limitů náročná cesta. Od politiků se očekávají náležité a reálné požadavky a zadání. Jak si techniku pro splnění tohoto zadání podmanit, bude ale vždy především úkolem vědců a vědeckých pracovišť, zda budou schopny pružně a rychle přenášet dosažené výsledky do průmyslové praxe. Je pozitivní, že při výzkumu ke snižování emisí v automobilovém průmyslu se to daří FS ČVUT Praha a TÜV SÜD Czech díky řešení společných projektů. A zároveň tak v této oblasti využití výsledků vědy v praxi sehrává náš stát významnou úlohu i ve světovém měřítku.
V moderních laboratořích
je možné provádět zkoušky spalovacích motorů, elektromotorů včetně využití simulátoru baterií, převodových ústrojí a mnohých dalších komponent.
Ing. Vojtěch Klír: V mnoha řešených projektech dochází k provázání s ostatními vysokými školami, výzkumnými organizacemi a samozřejmě průmyslovými partnery. Za významnou považuji také skutečnost, že na řešení se podílejí velkou měrou i studenti v různých studijních programech.
Ing. Luboš Trnka: Zkoušky hluku a především emisí, které uskutečňujeme ve Vědeckotechnickém parku v Roztokách u Prahy, jsou podmínkou nutnou k tomu, aby výrobek, např. v našem případě spalovací motor nebo celé vozidlo vybavené spalovacím motorem, mohl být typově schválen, homologován, a tudíž uveden na trh.