Fogunk mi még autózni, de nagyon nem így

Hidrogénhajtás, tárolási és energetikai megoldások évtizedek múlva

2015.12.15. 07:02 Módosítva: 2015-12-15 08:56:48
A nagy autóeufóriának rövidesen vége, ha marad kőolaj, akkor is. Utolsókat rúgja August Otto és Rudolf Diesel biznisze, még ha most, a harminchét dolláros hordónkénti olajárral épp nem is így látjuk. Nem baj, van kiút, csak addig még száz hegyen kell átkelni.

Amikor az elsőt elkészítették, annyira gyenge volt, hogy egy hajszárítót alig lehetett meghajtani róla, pedig maga az automobil már közel hatvanéves múltra tekintett vissza. Ma már megvehető, autót visz 170-nel a pályán, miközben világít, fűti az utasteret, hajtja a hifit bömbölésig. Ha ezt az ívet látja valaki, elhiszi, a tüzelőanyagcella-technika, s az ilyennel hajtott kocsik előtt fényes jövő áll. És a nagy gyártók még csak most fekszenek bele igazán a fejlesztésekbe.

Lépni pedig muszáj, mert ha a készletek kitartani is látszanak még pár évtizedig, a kőolaj-alapú világrendszer napjai meg vannak számlálva. Ha ugyanis a világ nem függene ennyire a kőolajtól, az arab világ fejlődése sem vált volna ilyen aszimmetrikussáAmerika se lehetne ilyen bazi erős gazdaságilag, ugyanakkor valószínűleg az Isis-probléma sem létezne, miként pszichopata Putyinok sem tudnák sakkban tartani a világ kultúrabbik felét különféle csapok elzárogatásával. Kicsit kiegyensúlyozottabb lenne az életünk.

Ha nem benzinnel és gázolajjal mennének az autóink, hanem valami modernebb hajtással, tovább élnénk, kevesebb lenne a rákbeteg, nem kéne annyit takarítani, kisebb lenne a zaj, esetleg tudnánk síelni, szánkózni és hógolyózni télen, miközben nyáron nem kellene megküzdenünk a mind durvább özönvízszerű esőket követő 39 fokos kánikulacsúcsokkal. Mert valahol nem jó ötlet ám, hogy az évmilliók alatt a Földre sugárzott napenergiából létrejött kőolaj energiáját százötven év alatt visszapöfögjük a légtérbe. Nem működik az ötlet, s ennek mind jobban látjuk a hátrányait.

Az autógyárak stratégiai részlegében dolgozó, a szakma talán legképzettebb jövőkutató szakemberei pontosan látják, hogy ha másért nem, hát a szigorodó normák miatt a belső égésű motor napjai meg vannak számlálva. Egy gyártó termelésének átlagos emissziója egy-egy autóra vetítve ma még 130 g/km-nyi szén-dioxid lehet, a korlát 2020-ra 95 g/km-re csökken, 2030-ra reálisan 50 g/km-rel lehet számolni. Ma a szupertakarékos dízelek 100 g/km-nél, kicsit talán az alatt tartanak, de ott mindenféle trükk van már, a hibridek is hasonlóan tiszták, s ekkor a legkevésbé ártalmas autókról beszélünk, mert szinte minden más messze feljebb van a skálán.

Váltani kell. Most.

A Kia meghívott Koreába, és beengedett a Hyundai-jal közös legtitkosabb konyhájába, ahol a holnap szakácskönyvéből próbálgatják épp a recepteket.

Fotózni persze nem lehetett, az előadók viszont hátborzongatóan felkészültek, őszinték és széles látókörűek voltak – nem is tudom, mikor ültem végig ilyen élvezetes konferenciát újságírói pályafutásom során. És mindent, de tényleg kvázi mindent megtudtam, miért nem járunk még mind tüzelőanyagcellás autóval, s hogy ami már kapható a műfajból, miért olyan istentelenül drága. Tudják – e tekintetben 1895-öt írunk, ha FCV-s ésszel (Fuel Cell Vehicle, azaz tüzelőanyagcellás autó) gondolkozunk, akkor a technikát alig tíz éve találta fel Karl Benz. Hát ezzel a szemmel nézzék például a Toyota Mirait.

Ha túl tudnak lépni a „lesz-e 20 colos felni a Mondeóra” és a „jövőre mennyiért lehet sportkipufogót tetetni a tízéves 5-ös BMW-re” témakörön, s szeretnek kicsit kinézni a vödör szegélyén túl elterülő világra, tartsanak velem, nem bánják meg. Talán soha ennyit nem tudtak még meg az autógyártók kétségeiről, kínjairól és távolba tekintéséről, mint most.

Az itt szereplő infók kisebb része a namyangi kutatólabor-látogatásokból, többsége a legfontosabb előadást tartó Dr. Seung-Yong Kim beszédéből származik – utóbbi a Hyundai-Kiánál az alternatív-hajtás fejlesztési igazgatója. Középkorú csávó, igen jól beszél angolul, sokat élt és dolgozott külföldön, a tudása pedig – legalábbis amennyire az egybegyűlt, kábé száz meghívott újságíró kérdészápora után kiderült – nagyjából végtelen a témában. Nyersebben, nyíltabban, őszintébben beszél, mint a német, a japán vagy az iparágban legközvetlenebbnek tartott angol fejlesztők, érezni mögötte egy olyan cég biztonságát, amely nem a többiek után kullog és sejtelmes magyarázatokkal próbálja elmaszkírozni fejlesztésbeli hátrányosságait, hanem jégtörőként kutatja az ismeretlent.

A koreaiak sose voltak híján a nagy pofának, volt már olyan a közelmúltban, hogy alaposan le is bőgtek ezzel a hozzáállással (lásd: Daewoo, a Ssangyong első korszaka, Samsung autógyár), de ha az összképet nézzük – most bizony elég sokat rájuk figyel a világ. A gazdasági krachból fickósan jöttek ki, úgy tűnik, az „ami nem öl meg, az megerősít” elvét akkor maximálisan magukévá tették, zúznak a számaik. Most egyszerre két olyan tervük rotyog a fazékban, amelyekre azt mondaná bárki: egy fantaszta álmai azok. Az egyik a különálló, luxusautókat képviselő Genesis márka, amellyel az Audit, BMW-t, Mercedest, Lexust, Volvót akarja lenyomni a cégcsoport – most nem ezzel fogunk foglalkozni. A másik: a cég 2020-ra a világ vezető zöldautó-gyártójává akar válni, s ebbe mindent bele kell érteni – hibrideket, elektromosokat, tüzelőanyagcellásokat és a hozzájuk kapcsolódó infrastruktúrát. Persze, maradj csak nyugodtan kisfiam, mindjárt jönnek a bácsik a zubbonnyal – mondaná ilyenkor a kívülálló, de azért megremegne a hangja.

A Kia szerint egyelőre nincs nyerő technika (egyébként a Toyotánál ugyanezt állítják, csak náluk más a techno-mix), ezért mindent egyszerre kell fejleszteni. Kia Soulból egy ideje már gyártanak elektromos hajtásút, szépen fogy is, az Optima hibrid már a második generációját éri meg, s rövidesen lesz belőle a konnektoros hibrid is – egyébként Dr. Seung-Yong szerint a sima hibrid úgyis csak a jelen igényeinek felel meg, a nagyon közeli jövő már a plug-in hibrideké, mással nem lesznek ugyanis teljesíthetők a készülő normák.

Küszöbön áll az eleve hibridnek tervezett Kia Niro bevezetése is, ráadásul már 400 példány fut a Hyundai ix35 tüzelőanyagcellás autóból a világ 15 országában. Kitekintve a konkurenciára: a Toyota azt állítja, a Mirai a világ első, kereskedelmi forgalomban kapható tüzelőanyagcellás kocsija, de a Hyundai-nál ezt vitatják, hiszen az ix35 már pár éve szabadon megvásárolható: ha valaki szeretne egyet, megrendeli a márkaképviseletnél, és pár hónap alatt legyártják neki. Az elsőség kérdését döntse el majd az utókor, folytassuk a témát.

Tüzelőanyagcella-történet

A tüzelőanyagcella elvét már 1838-ban felvázolta William Grove walesi fizikus – szóban forgó cucc az az eszköz, amiből ugyanúgy jön ki az áram, mint az akkumulátorból, de emez nem tárolja, hanem valami anyagot kell átvezetni rajta, hogy működjön – általában hidrogént.

Az első, igazi teljesítmény leadására képes példányt csak 101 évvel később készítette el az angol Francis Thomas Bacon, de a ma ismert, több, platinafelülettel ellátott lemezből álló köteges (stack) változatát csak 1958-ban készítette el egy General Electricnél alkalmazott mérnök, bizonyos Leonard Niedrach – ez lett a Grubb-Niedrach-féle tüzelőanyagcella, nagyjából, amit ma is használnak. A technika első éles bevetése 1959-ben történt, a Gemini űrszondánál. E felhasználási területen a cella különös előnyének bizonyult, hogy az űrhajó eleve vitt magával egy csomó hidrogént és oxigént a rakéták működtetéséhez, a cella ebből állította elő az áramot, s közben ivóvíz keletkezett az asztronautáknak. Akkor persze még nem létezett olyan napelem ami kellő mennyiségű áramot szolgáltatott volna és nem reciklálták a pisit vízzé, mint ahogy ma, de a kor szintjéhez képest csodás megoldás volt.

Az első tüzelőanyagcellás autókísérleteket szintén az ötvenes évek végén hajtotta végre a General Motors, de az első, ténylegesen autóként működő FCV-t, a LaserCel 1-et egy amerikai hidrogéntechnika-kutató, Roger E. Billings készítette el 1991-ben. Ez az után történt, hogy említett személy 1966 és 1982 között 18 különféle járművet alakított át hidrogénüzeművé – de a többségük még primitíven, dugattyús motorban égette el az anyagot.

Az 50-es években a tüzelőanyagcella-köteg lemezeiből nyamvadt 50 mA/cm²-nyi áramot lehetett levenni (ehhez tudni érdemes, hogy egyetlen lemez feszültsége általában 0,6-0,9 volt). 2008-ra 1200 mA/cm²-nél tartottak, a mostani, kísérleti Hyundai-Kia tüzelőanyagcella 1800 mA/cm²-t tud, s 2020-ra – amikorra a konszern világelsővé akar válni ezen a területen – már 3000 mA/cm² az előirányzott érték. Mondom, csak most indult be durván a fejlesztés. Ha pedig a mostaninál három nullával több autó készülne, az előállítási költségek most is a normál kocsik szintjére tudnának süllyedni. A tüzelőanyagcellás autó nem luxus, csak el kéne már indítani a lavinát.

A korai tüzelőanyagcella-lemezek grafitos lapokkal készültek, 0 fok Celsius alatt nem működtek, de a mai, 0,1 milliméter vastag, fém alapú lemezek már -20 fokon is teszik a dolgukat. Sőt, a Hyundai ix35-ösben levő mai cella tudná helyből a -30 fokot is, csak a hidrogént a tüzelőanyagcellához vezető csövek tömítése nem felel meg még e célra. Ha ezeket kicserélik, meglesz az áhított mínusz harminc fokos működési szélsőség is, márpedig ennél hidegebbet a mai dízelek se tudnak kezelni – ez alatt egyszerűen nem indulnak be.

A távlati cél egyébként a -35 fok elérése, annál lejjebb már felesleges menni, hiszen az már az extrém használat kategóriájába tartozik. Ebből sejtjük, hogy az antarktiszi expedíciók még egy darabig nem Kia FCV-kkel hatolnak majd előre a méteres hóban a „Song of the Second Moon” zenéjére. Legyen elég, hogy hőmérséklet-tűrési szempontból a tüzelőanyagcellás autó már kvázi ott tart, mint a nálunk oly népszerű dízelek.

Nemcsak a külső hőmérséklettel foglalkoznak sokat, hanem magának a tüzelőanyagcellának is a működési hőjével – ugyanis egyelőre túl sok hűtő kell az autó elejére ahhoz, hogy szép formájúvá lehessen lapítani. Ma 60-70 fokon működik a tüzelőanyagcella, de 80 fokos üzem környékén már sokkal kevesebb hűtő is elég lenne. Sajnos azon a szinten megint előjönne a hidegindítási probléma, ezért a belső hő növelése még messzi cél marad jó darabig.

A tüzelőanyagcellás autótól való nagy rettegés alapjait nem is a hidegindítás környékén kell keresni, hanem a hidrogén robbanékonysága körül – gondoljanak csak a Hindenburg lángoló szafaládéra New Jersey légterében. A hidrogén biztonságos tárolása körül tehát sok gondolkodássegítő cigaretta parázslik a fejlesztők folyosóin manapság. Amióta gázként és nem folyadékként tárolják az anyagot, már nem is a hidrogén szökése (korábban egy-két hét alatt komoly mennyiség el tudott fogyni az álló autó tankjából is) a probléma.

A mai, sokrétegű, szendvicsszerkezetes, üvegszálas tankok sokkal biztonságosabbak, mint a koraiak voltak, pedig már azokat is eleve über-biztonságosnak tervezték. Tudják, hogy néz ki egy ilyen eszköz próbája? Tizenöt tesztet végeznek el – ugyanazt a tankot egymásutánban méterekről leejtik, lángba teszik (mindezt fedezékből figyelve, mert nagyot tud pukkanni a hákettő), hirtelen préselik, még talán megmutatják neki a „Maria Geronazzo és a tíz éhes fekete kígyó” című filmet is. És lazán bírja.

Hogy érezzünk számokban kifejezhető fejlődést is, egy szó az akkukapacitásról:

  • 2000-ben a tank 350 bar nyomáson 72 liter térfogatú volt, 1,7 kiló hidrogént nyelt el, ezzel 160 kilométeres hatótávolságot biztosított,
  • a mostani, új tank 700 baron 144 literes, 5,6 kg hidrogént nyel el és 630 kilométernyi utazást tesz lehetővé.

Nemcsak a tartály, de a rendszer többi eleme is veszélyes lehet ütközésnél – a tüzelőanyagcella például 400 volton működik. Az egész FCV-rendszer működési biztonságát -40-től 70 fokig vizsgálják, s már létezik egy nemzetközi, biztonsági szabály is: a cella feszültségének nullára kell esnie a balesetet követő 16. másodpercre. A Hyundai-Kia most 4 másodpercnél jár.

Hogy milyen élettartamra számolnak ezekkel a járművekkel? A már most kapható Hyundai ix35 FCV-t 150 ezer kilométerre garantálják (mínusz kopó alkatrészek), az akku életét ettől függetlenül 160 ezer kilométerre vagy 8 évre teszik. Ez azt jelenti, hogy normál használatban a dupláját minimum tudja minden.

A tüzelőanyagcellás járműveknél súlyos technológiai és árképzési gond a nagymértékű platinafelhasználás. Platina nélkül ma még nehéz hatékony tüzelőanyagcellát építeni, bár dr. Seung-Yong Kim egy hamiskás mosoly kíséretében pillanatra kiszólt az előadásából – már dolgozunk azon is. Azért rohamosan javul a helyzet. A korai FCV-autókban még 200 grammot használtak platinából, tehát csak az 1,6 millió forintba került benne világpiaci áron. A mostani Hyundai ix35 FCV-be már csak 50 grammot tesznek (csak 400 ezer forint, ez máris jobban hangzik), a cél pedig 10 gramm (80 ezer forint) lesz, ami a fejlődés ütemét látva éveken belül realitássá válik.

Ilyen mennyiség mellett pedig már bőven lesz elég platina a világon, hogy legalább ez az egy tényező ne gátolja már a tüzelőanyagcellás autók százmilliószámra rúgó elterjedését. S ahogy dr. Seung-Yong hozzátette: a mai dízelek katalizátorában 10 gramm platnia van most is, és miközben a dízel egyszerűen kipöfögi a légkörbe, miközben lassan elfogy belőle a nemes anyag, az a tüzelőanyagcellából könnyen és maradéktalanul visszanyerhető.

Az autóipari lobbi egyelőre inkább az elektromos járművek körül veri a port, azt ugyanis még könnyebb megvalósítani. Hosszú távon – ha kell is hozzá speciális tudás és felkészültség – a tüzelőanyagcella azonban sokkal ígéretesebb. Hidrogénnel mindig gyorsabb lesz feltankolni, mint árammal, s bár a tüzelőanyagcellás autóba is kell akkumulátor, az parányi annak, amit egy villanyautóban szükséges. Ráadásul azonos mennyiségű energiát akkumulátorral sokkal több kilóban és térfogatban lehet tárolni, mint hidrogéntartályban. Tehát csak előnyei vannak.

Az FCV-k elterjedésének már nem is a technológia szab határt, hanem az, hogy komoly állami szubvenciók kellenének a kúthálózat kiépítéséhez és a modern áramtermelési technikák bevezetéséhez. Németországnak például elég lenne 1000 darab H2-kút ahhoz, hogy ki lehessen jelenteni, teljes a lefedettség. E számból kiindulva a Focus magazin egy újságírója kiszámolta, hogy ezer kút megépítésének költsége megegyezne 50 kilométernyi Deutsche Autobahn lefektetésének árával – tehát nem nagy az áldozat. Most egyébként hárommillió dollárba kerül egy hidrogénkút felépítése, de ha ötvenes tételben rendelné valaki, az ár harminc százalékkal lejjebb mehetne rögtön.

Jól mutatja, mennyire a külvilágra figyel a Hyundai-Kia, hogy Koreában egyelőre egyetlen hidrogénkút sincs, az állam nem is tervezi ilyenek építését. Ami tapasztalat van a közelben, azt tehát mind az e téren már messze előrébb tartó Japánban tudják beszerezni: ott a kormány komolyan foglalkozik a hidrogénrendszer támogatásával. Dr. Seung-Yong pikánsan megjegyezte itt: Koreának elég lenne akár négyszáz kút a teljes lefedettséghez, ami csupán húsz kilométernyi autópálya ára, a helyi gyárak pedig már most sok hidrogént termelnek, egy részét feleslegbe. A világ ipara egyébként évi 30 milliárd tonna hidrogént állít ma elő, ami 190 millió autó hajtására lenne elég, hiszen az olajgyártásban sokat használnak belőle a kén kivételéhez, a chipgyártóknak saját hidrogénüzemei vannak, de a modern acélgyártásban is bőven alkalmaznak belőle.

Hol készülhet hidrogén? Részben ahol villamos áramot termelnek és van víz. Tehát szén-, gáz-, olajerőművek környékén – de ez a megoldás nem javítana sokat sem a nyersanyagok felhasználásának mértékén, sem a környezetszennyezésen. Valamivel jobb, ha atomenergiát vetnek be ilyenre, még jobb, ha megújuló energiákat – szelet, napelemet, ár-apály erőművet –, de az ezek által termelt energiát viszont nehéz rátenni a hálózatra, mert ingadozó a mértékük.

A tüzelőanyagcellás autók legnagyobb fejlesztője most Japán, ők a barnaszenet tartják üdvözítő megoldásnak, abból ugyanis rettenetes mennyiség – több száz évnyi autózásra való - hever kiaknázatlanul például Ausztráliában, és abból egyszerűen, viszonylag környezetbarát módon elő lehet állítani hidrogént, igaz, a víz szénnel való elegyítésekor elég sok szén-dioxid keletkezik, azt meg vissza kell szivattyúzni a föld alá. Ennél a módszernél ráadásul nincs is probléma a feleslegesen megtermelt mennyiség tárolásával sem. Hosszú távon azonban mindenképpen a megújuló energiák vezetnének az üdvözítő, teljesen környezetbarát autózáshoz.

Amit pedig mindenki elfelejt: a tüzelőanyagcellás autó nemcsak járműként, de általános eszközként is sokat tehet a világ jobbá tételében. Például mint energiatároló eszköz. Egy ix35-ben most 100 kW-os köteg van, de ha áll az autó, a tüzelőanyagcella nem kap megfelelő hűtést, ezért biztonsági okból ennek maximum a tizede, 10 kW húzható le róla. Talán nem tűnik soknak, de egy százezer autóból álló hálózat esetén már az – épp egy atomerőművel egyenértékű mennyiség. Áramkimaradáskor, vis maior esetében (l. cunami) nagy szolgálatot tehet egy ilyen autóhálózat.

A másik járulékos előny, hogy a tüzelőanyagcellás autó a levegőt is tisztíccsa – nem úgy, mint amit anno a Volvo állított az autóiról, azaz hogy a hűtőjén olyan a bevonat, ami kismértékben takarítja a levegőt, mert az szinte semmi. Az FCV viszont egy hatalmas porszívó, hiszen rettentő sok, nagyon tiszta levegő kell neki. Elöl beszívja a szmogot, hátul kijön belőle az Alpok böffenete, közben meg egy kis desztvizet ereget – nem annyira rossz az.

Oké, dr. Seung-Yong elismeri – a japánok egyelőre előrébb tartanak, hiszen a Mirait már meg lehet venni, a Honda pedig jövőre jön ki a kereskedelmi FCV-vel, s mindkettő sokkal fejlettebb a mostani Hyundai ix35-nél. A Toyotáénál például már nincs külön tüzelőanyagcella-nedvesítő berendezés, így sokkal kompaktabb lehet maga az eszköz, a Honda pedig ott tart, hogy a teljes cuccot cakumpakk be tudják tömni a kocsi elejébe, ezért a 2016-os FCV-jük már rendes, lapos autó lesz, normális utastérrel, csomagtartóval, lebillenthető háttámlákkal. Van kit és mit utolérniük, de ahogy Seung-Yong állította – 2020-ra a Hyundai-Kiára figyel majd a világ. Megnézzük. Sőt.

Meglátjuk.

Wellness hétvégék belföldön

Kényeztető wellness csomagok, stresszűző programok és szórakozás. Töltődjön és szépüljön itthon!

Utazzon Szép kártyával!

A panzióktól a 4-5 csillagos szállodákig itt számos szálláslehetőséget megtalál.