Elektro? Hibrid? Üzemanyagcellás? Az autóipar a mobilitás jövőjéről vitatkozik

A japánok úttörők voltak és máig vezetők az elektroautók piacán. Mégsem hisznek a technológia jövőjében. A hibridekre tesznek. Sok szakértő szerint a legkevésbé elterjedt meghajtásé, az üzemanyagcelláé a jövő. Árnyoldalai azonban ennek a koncepciónak is vannak. 

Elektroautó

Az elektroautó gyenge pontja az akkumulátor. De nem csak a súly miatt

Az autógyártás hajnalán, a XIX.-XX. század fordulóján a legtöbb autó elektromos volt. A benzinesek az 1910-es években, a nagyobb hatótávolságnak és az olcsó olajnak köszönhetően kezdték dominálni az utakat. A modern villanyautó története a kilencvenes években indult. Az áttörést a lítiumion akkumulátor kifejlesztése hozta a kétezres évek elején. Az elektroautók szériagyártását a japánok kezdték el. Máig ők uralják a piacot. A világ útjain futó 5,3 millió villanyautóból a legtöbb, 350 ezer a Nissan modellje, a 2010 óta gyártott Leaf. A legismertebb márka viszont Tesla. A kaliforniai cég csak elektroautókat gyárt.

Európában a gyártók és a politika is az elektromos meghajtásban látja a jövőt. Egy uniós rendelet értelmében 2030-tól az autók széndioxid kibocsájtása nem lehet több 59 grammnál. A követelmény teljesítéséhez a dízelek fogyasztása maximum 2,2, a benzineseké 2,6 liter lehet száz kilométerenként.

A technológia mai állása szerint elérhetetlen értékek. A hagyományos autók mégsem tűnnek el. A gyártóknak a teljes modellpalettájuk átlagát tekintve kell teljesíteniük az előírást. Az elektroautók nulla kibocsájtással vehetők figyelembe. A határértéket túllépés után büntetést kell fizetni. A környezetszennyezés tehát pénzzel jóvátehető lesz. Ezért az európai gyártók a jövőt elektroautóra és a sokat fogyasztó SUV-ra építik. Utóbbi azért, mert gyártása különösen nyereséges. Vásárlóik pedig nem árérzékenyek. Aki SUV-t akar, a büntetés miatt emelkedő ár ellenére is megveszi. Az utakról – gyanítható -, hogy pontosan a gazdaságos, sokak szerint a környezetet összességében az elektroautóknál is kevésbé terhelő benzines és dízel kisautók fognak eltűnni.

A Nissan Leaf – 2017 modell

A kínai politika is az elektroautókat favorizálja. A hatósági korlátozás miatt a nagyvárosokban éveket kell várniuk az új autóknak a rendszámra. Az elektromos meghajtásúak viszont soron kívüliséget élveznek.

A gyártásban piacvezető japánok már nem hiszik, hogy a villanyautó lenne a mobilitás jövője. A piaci igények miatt mégis gyártják őket. Három nagy problémát látnak: a növekvő, de még mindig kicsi hatótávolságot, az akku hosszú feltöltési idejét, és a hiányzó gyártási kapacitást. Utóbbi oka, hogy az akkumulátor legfontosabb alapanyaga, a lítium kevés helyen lelhető fel, bányászata drága, ezért az ára is csillagászati.

A hibrid meghajtás

A világ legnagyobb autógyártója, a Toyota a hibridben hisz. Legismertebb modellje, a Prius. 33 változatából 77 millió fut az utakon! A hibrid jármű két energiaforrással működik: hagyományossal és elektromotorral. Előbbi nagyobb sebességnél, az országon és autópályán, utóbbi a városban, araszolásnál van használatban. A villanymotor fogyasztása 120 km/h felett, tehát a hagyományosnál sokkal hamarabb drasztikusan emelkedik. Viszont a tipikus városi közlekedésben, gyorsítás-fékezés-gyorsítás esetén jóval kevesebb káros anyagot bocsájt ki, mint a benzines illetve dízel kocsik.

A 2019-es Toyota Prius

A hibridek effektívebben működnek a teljesen elektromos meghajtású autóknál. A vegyes üzemhez ugyanis elég egy harmadára csökkentett akkukapacitás is. Így orvosolható az elektroautók egyik nagy problémája, az energiatároló túl nagy súlya. Egy Tesla akkuja közel 500 kilót, a Pirusé kevesebb, mint 50-et nyom. Az akkumulátor amúgy is az elektroautók leggyengébb pontja. Előállítása környezetszennyező és költséges, hatótávolsága kicsi, feltöltése lassú, élettartama rövid, újrahasznosítása nem megoldott.

Üzemanyagcellás motor

Sokak szerint a jövő az üzemanyagcellás, más néven hidrogénmeghajtású autóé. A motor lelke az üzemanyagcella. Ez a bevezetett hidrogén mellé oxigént szív be a levegőből, majd a két anyagból áramot fejleszt. Tehát az elektroautótól eltérően nem kész áramot kell a járműbe tölteni, hanem a motor maga állítja elő azt. A működése innentől megegyezik az elektroautóéval.

A hidrogén szobahőmérsékleten gáz, ezért nagy a térfogata. Az optimális hatótávolsága eléréséhez szükséges mennyiség csak cseppfolyosítva fér el az autóban. Ez a hibrid meghajtás leggyengébb pontja. A hidrogént a cseppfolyósításhoz -240 fokra (!) kell hűteni és ilyen hőmérsékleten is kell tartani, hogy folyadék maradjon. A folyamatos hűtés rengeteg energiát emészt fel, elvenné a motor kapacitásának nagy részét. Ezért a lehűtött, cseppfolyós gáz, egy jól szigetelt, termoszhoz hasonló tartályban van a kocsiban. Szükségszerűen túlnyomás uralkodik benne. Ez a robbanást elkerülendő, nem teljesen zárt, folyamatosan hidrogén távozik belőle. Nem probléma, ha megy az autó, hisz akkor szükség van a hidrogénre az elektromosság előállításához. A mennyiséget viszont állás közben is csökkenteni kell. Kvázi ilyenkor is fogy az üzemanyag.

Egy további gond, hogy a legjobb hatásfokú üzemagyagcella gyártáshoz platina kell. Ez egy ritka fém. Kevés helyen lelhető fel, bányászata drága, ezért az ára nagyon magas.

A Tesla legfontosabb érve az üzemanyagcellás motor ellen az elektroautónál kisebb áramfelhasználási hatékonysága. Mindent figyelembe véve tehát 1 km megtételéhez a hidrogéncellás autónak több energiára, áramra van szüksége, mint az elektromosnak. A kaliforniai gyártónak igaza van. A kisebb hatékonyságnak két oka van: (1) Az energiaintenzív hűtés. (2) Hidrogén a víz bontásával nyerhető (melléktermék az oxigén). A folyamathoz energia kell. Amikor az autó hidrogéncellája újraegyesíti a két anyagot, energiát kapunk vissza (melléktermék a víz), de kevesebbet, mint, amennyi a bontáshoz kellett.

A problémák ellenére miért hisznek sokan a hidrogénmeghajtásban?

  • Akku nélkül működik. Ezzel ki van küszöbölve az elektroautók legfőbb gyengéje.
  • A hidrogén-oxigén reakció, tehát az áramelőállítás melléktermékeként kizárólag víz jön létre. Így a járás közben nincs káros anyag kibocsájtás. Az autó csak a hidrogén előállításához szükséges áramfelhasználáson keresztül terheli a környezetet.
  • A hidrogén cseppfolyósításhoz szükséges hűtés sok energiát vesz fel. Viszont az árammal szemben raktározható. Tehát bármikor elő lehet állítani. Így megoldódik a megújuló energiaforrások egyik legnagyobb problémája. Amikor erősen fúj a szél vagy tűz a nap, de nincs szükség az energiára, azt hidrogén előállítására és lehűtésére lehet használni. Az előállított cseppfolyós anyagot pedig a jövőbeli felhasználásig raktározni.
  • Hidrogént tankolni nem tart tovább, mint hagyományos üzemanyagot és a hidrogénautók hatótávolsága is megegyezik a klasszikus járművekével.

A kétezres évek elején még az európai gyártók is gondolkoztak a technológiában. Miután azonban a többség az elektroautók mellett döntött, nem épült ki az infrastruktúra. A bajor fővárosban, Münchenben például csak egy hidrogén-töltőállomás van. Így rövid életű volt az egyetlen gyártásba került európai üzemanyagcellás autó, a bajor BMW 2006-ben bemutatott 760h modellje.

Az utóbbi időben azonban a németek is újra felfedezik a technológiát. Igaz, nem személy-, hanem teherautók meghajtására használnák. Ezeknek ugyanis a méretük és a rakomány súlya miatt annyi energiára van szükségük, amely akkuval a gyakorlatban nem biztosítható, így az elektromos meghajtás nem alternatíva.

A Toyota hidrogénhajtású teherautója:

…és annak röntgenképe. Forrás: vezess.hu