Értem én, hogy villanyautó, de mi hajtja? Hát az üzemanyagcella!

A politikusokat tényekkel kell szembesíteni. A tudomány tényeket gyárt. Segíts minél többet publikálni belőlük!

Egyre népszerűbbek az elektromos autók, abba azonban nem mindenki gondol bele, hogy milyen technológiával működnek ezek a járművek. Az egyik legfontosabb fejlesztés az üzemanyagcellás hajtásrendszer, ami zöld hidrogénnel üzemeltetve klímasemleges megoldásnak számít, ráadásul tehergépjárművekben is hasznosítható. Túl jól hangzik ahhoz, hogy igaz legyen, de 2023-tól a Bosch már kereskedelmi forgalomban is terjeszteni akarja az üzemanyagcellás járműveket.

Legyen olcsó, legyen hatékony, legyen nagy hatótávolsága, ne legyen környezetszennyező – nagyjából ezt várják el a gyártók és a fogyasztók is az elektromos autóktól. A hagyományos akkumulátorokkal üzemelő elektromos autók személyszállításra jók, a tehergépjárművek azonban nagyobb kihívás elé állítják a fejlesztőket. A legnagyobb problémát a kis hatótávolság és a hosszú töltési idő jelenti, egy negyventonnás kamionnak órákon át kellene vesztegelnie a töltőn ahhoz, hogy folytathassa az útját, így egyelőre az áruszállításban továbbra is a hagyományos, fosszilis üzemanyaggal működő tehergépjárművek a legnépszerűbbek.

Vonat, komp, kamion

Ezeknek viszont magasabb a károsanyag-kibocsátása, ezért az autóipar már egy ideje igyekszik alternatívát találni a hagyományos kamionok és teherautók helyett. „A mobilitásnak óvnia kell a környezetet, azonban – gazdasági, környezeti és társadalmi szempontokra tekintettel – megfizethetőnek és vonzónak is kell lennie” – hívta fel a figyelmet Gergen Péter, a Bosch Budapesti Fejlesztési Központjának elektromobilitás fejlesztési igazgatója. Itt jön képbe a hidrogén: 2018-ban üzemelték be Németországban az első hidrogénvonatot, az Egyesült Államokban pedig 2019-ben indították útjukra az első hidrogénmeghajtású kompokat. A következő nagy vállalkozás a hidrogénmeghajtású kamionok sorozatgyártása lesz. A Bosch és a Nikola Motor Company 2019-ben mutatta be a hidrogénnel üzemelő Nikola Two nyergesvontatót.

Nem sci-fi, valóság

Erre már minden lehetőség megvan: az üzemanyagcellás technológia – amelynél a hidrogén átalakításával jön létre elektromos energia – már nem sci-fi, hanem a valóság, és nem csak az autógyártásban, hanem erőművekben vagy fűtési rendszerekben is hasznát lehet venni – igaz, vannak olyan területek, ahol egyelőre a hagyományos akkumulátorok használata kifizetődőbbnek tűnik, ebben az értelemben az üzemanyagcella nem meghaladja, hanem kiegészíti ezek használatát. A technológia jobb hatásfokkal működik, mint a robbanómotorok, minimális károsanyag-kibocsátással jár (alapesetben az üzemanyagcella csak elektromosságot, vizet és hőt termel, mást nem), abban az esetben pedig, ha az üzemanyagként szolgáló hidrogén fenntartható forrásból származik, gyakorlatilag karbonlábnyom nélkül termelhető vele energia. Ebben természetesen a kulcskérdés az, hogy hogyan állítják elő a hidrogént, a fosszilis erőművek által termelt árammal ugyanis már értelemszerűen az üzemanyag karbonlábnyoma is nagyobb lesz, a „zöld” hidrogén előállításához viszont infrastrukturális és energetikai fejlesztésekre is szükség lehet.

A fejlesztés fontossága

De ha ilyen jó a hidrogénmeghajtás, miért nem ezt használja mindenki? Bár az üzemanyagcellás járművek hatótávolsága megközelíti a hagyományos autóét, bizonyára mindenki észrevette, hogy viszonylag kevés hidrogénkút található egyelőre az utak mellett, de néhány éve még elektromos töltőből sem akadt valami sok, mostanra viszont egyre több helyen nyílik lehetőség az akkumulátor feltöltésére. A sűrített hidrogén tárolása és szállítása viszonylag egyszerű, a töltés gyors, így ha jobban elterjednek az üzemanyagcellás autók, több lesz a kút is, ezek létesítése sem túl költséges. A következő akadály az ár: kis szériában drága az üzemanyagcella legyártása, de a tömegtermeléssel az előállítás költségei is visszaszoríthatóak, így a fogyasztókhoz is versenyképes áron juthatnak majd el az újfajta járművek.

Az új idők szeleFotó: MARTIN STOLLBERG

Uwe Gackstatter, a Bosch hajtásrendszer-megoldások üzletágának elnöke szerint az üzemanyagcellás konstrukció nagyjából ugyanannyira bonyolult, mint a dízelbefecskendező rendszerek, a nagybani gyártás sem jelenthet majd túl nagy kihívást – ami egyúttal azt is jelenti, hogy az eddig dízelbefecskendezőket készítő gyárakat át lehet majd állítani az új technológia alkalmazására, ezzel pedig a munkahelyek is fenntarthatók. 

A zöld forrás

De honnan lehet ennyi hidrogént szerezni? Erre is van megoldás: ahhoz, hogy az üzemanyagcellák valóban környezetbarát módon működhessenek, fenntartható forrásból kell megszerezni az anyagot. A hidrogén előállításához áram kell, viszont ha egyszer kész van a sűrített gáz, sokáig tárolható, majd szabadon felhasználható szükség esetén – erre pedig a szél-, víz- és napenergia felesleges üresjáratai tökéletesen alkalmasak, az ilyenkor megtermelt plusz energiát hidrogén formájában el lehet tárolni, nem vész kárba.

A melléktermékként megjelenő víznek sem kell kárba vesznie, a NASA az elmúlt években azzal kísérletezik, hogy ivóvízként hasznosítsa az űrhajósok számára.

Csodák persze nincsenek: a hidrogén termelése csak akkor környezetbarát, ha az ehhez szükséges áramot megújuló forrásokból fedezik, az üzemanyagcellák előállítása pedig nem olcsó mulatság. Az üzemanyagcellák szélesebb körű elterjedéséhez a befektetői mellett politikai akarat is szükséges, legalábbis ami a szabályozást és az infrastruktúra kiépítését illeti, sokan pedig azért aggódnak, mert attól tartanak, hogy a gyúlékony hidrogén használata balesetveszélyessé teheti a közlekedést (ennek megfelelően a helyi szabályozásoknak is ki kell térniük majd a biztonsági előírásokra). Valójában hétköznapi körülmények között az üzemanyagcellás meghajtás nem balesetveszélyesebb, mint a most bevett üzemanyagok, a benzin, a gázolaj vagy az akkumulátorok.

Fokozódó nemzetközi érdeklődés

Nem csoda, ha a NASA mellett a befektetők és a kormányok is érdeklődnek az új technológia iránt: a fő cél egyelőre az energiacellák hatékonyságának növelése és a gyártáshoz használt drága alapanyagok (mint például a platina) helyettesítése. Az Európai Unió célkitűzései szerint 2050-re a tagországok energiamixének 13-14 százalékát teszi majd ki a hidrogén, de egyelőre nehéz megítélni, hogy az egyes tagországok mennyiben támaszkodnának az energiacellás áramtermelésre. Németország, Spanyolország, Franciaország az eddigi bejelentések szerint nagyban támaszkodik majd a hidrogénre, ahogyan Japán és az Egyesült Államok is komoly terveket dédelget az üzemanyagcellás energiatermeléssel kapcsolatban. A BusinessWire becslései szerint az üzemanyagcellák piacán robbanásszerű növekedésre lehet számítani: míg a terület 2020-ban mindössze 2,78 milliárd dolláros forgalmat bonyolított, a várakozások szerint ez az összeg 2025-re már a 16,50 milliárdot is elérheti. A Bosch becslései szerint a „zöld” hidrogénnek 2030-ra mintegy 40 milliárd eurós piaca lesz az Európai Unióban, a cég 2021 és 2024 között összesen egymilliárd euró befektetést tervez az üzemanyagcella-technológiába. Az üzemanyagcellás hajtás komponenseinek fejlesztésében a Bosch Budapesti Fejlesztési Központja is részt vesz, ahol háromezer szakember dolgozik a mobilitás új útjainak kidolgozásában. 

Az üzemanyagcellás hajtás elképzelése nem új gondolat, és a hidrogén energiaforrásként történő felhasználása nem indult egészen zökkenőmentesen, az elmúlt években viszont politikai és üzleti körökben is hihetetlen népszerűségre tett szert a technológia. A Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) jelentése szerint viszont ez jelentheti a környezetbarát közlekedés és energiatermelés jövőjét – amihez a fejlesztési központban történő munkához hasonló munka elengedhetetlennek számít. A Boschnak egyébként nem titkolt célja, hogy Budapest Kelet-Közép-Európa kutatás-fejlesztési központja legyen az elektromos és hibrid hajtásláncok terén.

(A cikk megjelenését a Bosch támogatta.)