Elektromos autókról reálisan
Egyelőre még nem árasztják el az utakat
Realista forgatókönyv szerint 2023-ra 52 000, többségében hibrid, kisebb részben tisztán hálózatról tölthető autó futhat Magyarországon, mely az akkori gépjárműpark 1,35%-a lehet. Ahhoz, hogy ez a számérték teljesüljön, számos problémát kell megoldania a műszaki és gazdasági szakembereknek.
Az elektromos autók elterjedésében az egyik gátló tényező, hogy még kevés töltőállomás áll rendelkezésre. A „tyúk vagy a tojás volt-e előbb” kérdéssel találjuk magunkat szemben a probléma vizsgálata során; minek a töltő, ha nincs autó, hogyan használjam az autómat, ha nincs hozzá töltőinfrastruktúra. Az Európai Unió Tiszta Üzemanyag stratégiája 2020-ig több mint 10 ezer, közülük legalább 7 ezer nyilvános, mindenki számára elérhető e-autótöltő telepítését rója Magyarországra. Arra vonatkozóan, hogy hazánkban jelenleg mennyi a töltőállomások száma, és azok hol helyezkednek el, nincs pontos és könnyen elérhető információ. Az ELMŰ 29 töltőpontot telepített Budapesten, Miskolcon kettőt, Sopronban egyet, ezen kívül a Magyar Villamos Műveknek és az E.ON Hungária Zrt.-nek vannak töltőállomásai. Dénes Sándor, az ELMŰ vállalatfejlesztési igazgatóságának szakembere Magazinunknak elmondta, hogy a töltőállomások mindegyike háromfázisú, 400 V, 3×62 A töltési kapacitású, oszloponként két autó egyidejű töltésére alkalmas „okos” berendezés. Ezzel a teljesítménnyel egy átlagos, 20 kWh kapacitású autó nulláról 100%-ra 1–2 óra alatt feltölthető. A berendezések attól okosak, hogy azonosítani tudják a csatlakoztatott autót, így téve lehetővé az egyedi mérést. Integrálhatók a számlázási rendszerbe, ennek köszönhetően a villanyszámlával együtt lehet fizetni a tankolást. Bár jelenleg még minden kútnál ingyenes a töltés, hamarosan a fizetés egyszerűsége, bonyolultsága is fontos kérdés lesz. Sőt, egy új fejlesztésnek, az RWE-rendszernek köszönhetően az összes hasonló töltőállomás könnyen megtalálható, foglaltságuk ellenőrizhető, sőt az autóst egy eszköz oda is navigálja a kiválasztott kúthoz.
Sokáig tart a töltés
Fontos azt tudni, hogy ennek a villamos teljesítménynek az igénybevételére alkalmasnak kell lennie a csatlakozó kábeleknek és természetesen az e-autónak is. A nyilvános töltők mellett az otthoni töltést is meg kell oldani. Ehhez a fogyasztó saját elektromos hálózatának kell alkalmasnak lennie arra, hogy a szükséges teljesítmény rendelkezésre álljon az autók számára. Egy átlagos családi ház elektromos hálózatát bizony át kell alakítani, nagyobb áramot kell igényelni a szolgáltatóktól. Az e-autókhoz jelenleg alapáron adott csatlakozók az otthoni használatra alkalmasak, és azokkal 6–8 óra alatt lehet feltölteni a kb. 20 kWh energiaigényű telepet. Az elektromos autók tömeges elterjedése esetén – amire azért még várnunk kell – párhuzamosan nőne a fogyasztók energiaigénye is. Az autók töltéséhez szükséges villamosenergia abban az esetben nem jelentene erőművi többletkapacitást, ha a járműveket nem az áramfogyasztás csúcsidejében töltenék, hanem pl. az éjszakai órákban, amikor a villamosenergia-rendszer teljesítményigénye alacsonyabb. A háztartás energiaszükségletét is megduplázhatja, ha valaki mindennap otthon tölti fel az elektromos autóját.
A világ leggyorsabban feltölthető akkumulátorával felszereltbuszt mutattak be Kelet-Kínában, ahonnan a járművet európai exportra is szánják. A jármű tíz másodperc alatt feltölthető – állítják a gyártók.
Visszatáplál az elektromos hálózatba?
Első hallásra futurisztikusnak tűnhet az elképzelés, hogy az autók vissza is táplálnak a hálózatra, ha ott kapacitáshiány keletkezik. Elméletben vezérelt töltő alkalmazásával lehet energiagazdálkodást végezni, azonban ahhoz, hogy ez rendszerszinten értelmezhető és érzékelhető legyen, nagyszámú, folyamatosan használt e-autóra van szükség. Egy autó a már példaként említett 20 kWh energiaigénnyel 150 km-t tud megtenni a városban 6–7 menetóra alatt. Ez nagyjából számítható és tervezhető a villamos-energetikai menetrend szempontjából. De a visszatápláló hatás akkor volna teljes körű, ha a töltőre csatlakoztatott autókból visszafelé, a hálózat felé is áramolhatna az energia. Ismereteink szerint egyik jelenlegi e-autó modell sem képes még erre. Másrészt ez gazdasági kérdéseket is felvetne, nevezetesen a járműtulajdonos hajlandó-e eladni, és mennyiért, az akkumulátorban lévő energiát, valamint az autó akkumulátorának élettartamát ezzel csökkenteni, ugyanis a megnövekedett töltés-kisütés ciklusszám jelentősen igénybe veszi a szerkezetet.
Egészen elképesztő új érv került napvilágra azzal kapcsolatban, hogy miért nem fogy a Tesla modellje Kínában: túl olcsó. Elon Musk ugyanis törekszik arra, hogy a Model S a világ minden táján nagyjából azonos áron jusson el a fogyasztókhoz.
Egyedül nem megy
A gyorsan fejlődő és kiépülő infrastruktúra magával vonhatja az elektromos autók elterjedését is. Várhatóan a nyilvános töltők száma növekedhet az elkövetkezendő időkben, de az autópályák mellett jellemzően a gyorstöltő állomások megjelenésének van létjogosultsága, melyek kevesebb, mint egy óra alatt is képesek feltölteni a villanyautó akkumulátorait. Az otthoni töltők felfutása attól függ, hogy az állam és az Európai Unió milyen ösztönző rendszert, támogatást ad a létesítésekre. Számítások szerint a beruházás 120 millió eurót igényelhet az egyes tagállamokban. Az EU egyes országaiban a személygépkocsik és kisteherautók esetében 5000 euró, a motorkerékpárok esetén 300 euró a pénzügyi támogatás.
Az akkumulátor mindennek a kerékkötője
Az akkumulátor az elektromos autók leggyengébb láncszeme, mely a gyors elterjedés útjában áll. Itt kell tennünk a legnagyobb kompromisszumokat, és ez a legdrágább, ráadásul a leghamarabb elhasználódó alkatrész is. Az autógyártó cégek többsége emiatt részben kivár, részben az e-autók helyett más alternatívában is gondolkodik. Jelenleg a lítium-alapú akkumulátorok köré a legcélszerűbb elektromos autót építeni, mert viszonylag nagy energiasűrűségűek és egyre elterjedtebbek, de két komoly probléma van velük. Az egyik a töltési idő, ami még speciális gyorstöltőn is fél-egy órát vesz igénybe, a másik a költség: még a Nissan Leaf-ben használt, 200 km alatti hatótávot biztosító akkumulátor is megduplázza az autó árát. Környezeti szempontból pedig az elhasznált akkumulátorok kezelése is gondot jelent, mert csak részben újrahasznosítható termékről van szó. A forradalmi áttörést az akkuk esetében a General Electric legújabb találmánya jelentheti. Az elképzelések szerint az akkumulátor elektródáinak helyére kétféle folyadék kerülne. Annak összetételéről, milyenségéről a GE egyelőre semmit nem árult el, csak annyit, hogy szervetlen, vízbázisú oldatokat használnának. A vállalat állítása szerint az új technológiával jelentősen csökkenhet az ár, és nőhet a hatótávolság. A két folyadék külön tartályban helyezkedik el az autóban, és ezeket áramoltatják az akkumulátorban, ahol egy szemipermeábilis (féligáteresztő) membránon keresztül érintkeznek. A fejlesztők azt állítják, hogy a technológia lényege a folyamatos áramlás: ezzel érhető el az eddig megszokottnál nagyobb energiasűrűség. A cég közleménye szerint így akár 380 km feletti távolságra is eljuthatnak egy töltéssel az e-autók, szemben a jelenlegi 120–160 km-es hatótávolsággal. Az „akkumulátor” kimerülése esetén nincs szükség hosszadalmas töltésre, átfejtő állomásokon elég lenne csak a két folyadékot lecserélni, ez pedig olyan gyorsan mehetne végbe, mint a hagyományos tankolás a fosszilis üzemanyagok tekintetében. A technológiát a két folyadék milyensége, kezelhetősége határolhatja be, ami attól függ, hogy mennyire környezetkárosító, illetve veszélyes az oldat. A nagy kérdés az, hogy az elviekben laboratóriumi körülmények között már működő rendszer mennyi idő alatt kerülhet át az iparba, és onnan a tömeges felhasználásba. Az ilyen „szolgálati utak” akár 15–20 évet is igénybe vehetnek, bár ez az idő elenyésző a több mint száz esztendős egy helyben topogáshoz képest, melyet a hagyományos elektróda-elektrolit akkumulátorok jelentenek.
Bükkaranyoson adták át az ABB legújabb egyenáramú gyorstöltő állomását. Ez az első olyan gyorstöltő Magyarországon, amelynek villamosenergia-ellátása szélerőműhöz kapcsolódik. Az 50 kW-os egyenáramú gyorstöltő oszlop mindössze 15–30 perc alatt képes menetkészre feltölteni egy elektromos autó akkumulátorát.
Csökkenhet a szén-dioxid kibocsátás
Bár az akkumulátorok területén van mit fejlődnie az elektromos autóknak, vitathatatlan tény, hogy jelentősen csökkenthető a károsanyag – elsősorban a CO2 – kibocsátás. Az erőművi kapacitások intelligens és ésszerű használatávalis jelentős javulás érhető el ezen a területen. Magyarországnak az e-autók terjedésével a következő évtizedben akár 170 ezer tonnával is csökkenhet a CO2-kibocsátása. Nemzetgazdasági szempontból ennek ott van jelentősége, ha ez a mennyiség az európai kvótarendszer keretében értékesítésre kerül, mert akkor 2023-ig 7 millió eurós bevételt jelenthet ez az országnak. A villanykocsik használata azonban hátránnyal is jár, hiszen a gázolaj és a benzin értékesítéséből származó jövedéki adók bevételei jelentősen csökkenhetnek az országnak. Ezt kompenzálhatják azok a nem számszerűsíthető előnyök, melyek az európai autógyártásban betöltött szerepünkből, a kutatás-fejlesztésből, beszállítói hálózatok, kapcsolatok kiépüléséből keletkezhetnek.
Egyelőre több lesz a hibrid
A hálózatról tölthető villanyautók elterjedését vizsgálva egyelőre úgy tűnik, több lesz az ún. plug-in hibrid (a 2023- ra jósolt 52 000 e-autó 88%-a), mint a tisztán elektromos jármű. A konnektoros hibridekbe elsősorban benzint, gázolajat, esetleg LPG-t tankolunk, de villanymotoruk akkumulátora a hálózatról tölthető, így e-autós hatótávval rendelkeznek. A robbanó- és elektromos motorok teljesítményei modellenként, gyártónként igen eltérők. Szélsőséges példákat tekintve a BMW ActiveHybrid 7 monstrumában a 450 lóerős benzinmotor mellé 20 lóerős villanymotort szereltek, ezzel szemben a Lexus GS 450h 290 lóerős benzinmotorjának üzemét 200 lóerős villanymotor segíti. A hibridek működésük szerint három fő csoportba sorolhatók. Lehetnek soros, párhuzamos vagy Range Extender (hatótáv növelő) típusúak.
Soros üzem esetén a belsőégésű motor nem az autót hajtja közvetlenül, hanem egy beépített generátort, amely a meghajtáshoz szükséges villanymotor számára termeli az áramot. Fékezéskor a villanymotor generátoros üzemben működik, és a beépített akkumulátort tölti. Nagy teljesítmény esetén a villanymotor a generátorból s az akkuból is használ fel áramot. Párhuzamos működésről akkor beszélhetünk, amikor a belsőégésű motor és a villanymotor egyaránt rádolgozik a hajtásra, és forgatja a kerekeket. A ma kapható hibridek többségére ez a megoldás a jellemző. Bár bonyolultabb elrendezésű, jobb szabályozhatósága nagyobb üzemanyagmegtakarítást eredményez.
A Range Extender hibridek üzeme során a hajtásban a belsőégésű motor soha nem vesz részt, csak a beépített akkumulátorokat tölti, ha arra szükség van. Így a hatótávolságot, csekély benzin elégetésével, akár a tízszeresére is lehet növelni.
A hibrid technológia egyelőre jó átmeneti megoldásnak látszik az elektromos autók valódi elterjedése előtt. Látható, hogy rengeteg probléma áll a műszaki szakemberek útjában, amelyeket egy évtizeden belül meg kell oldani. Tudni kell azonban azt, hogy a nagyobb autógyártók más alternatív meghajtások után is kutatnak, amikkel a hagyományos fosszilis energiahordozókat ki lehet váltani. Hogy mennyire lehet a jövő az elektromos autóké, az néhány év elteltével biztosan kiderül. De nem távoli annak a lehetősége, hogy intelligens szupersztrádákon hangtalanul, baleseti kockázatok nélkül suhanjanak a futurisztikus külsejű e-autók.
Lantos Tivadar