Well to wheel: energiafelhasználás a forrástól a kerékig

Viszont úgy tűnik, senki sem tudja, mennyit, csupán hisz valamit, majd ítéletet mond a benzinmotor, a tüzelőanyag-cella vagy épp a biodízel fölött. Az egyik ilyen szerkesztőségi vitánk során beugrott, hogy nekem van egy anyagom, amit 2002-ben egy General Motors rendezvényen nyomtak a kezembe. Akkoriban a GM az Argonne National Laboratory nevű céget bízta meg a tanulmány elkészítésével, amelynek az volt a célja, hogy reálisan lássák a dolgokat. A felmérésben részt vett a BP, a Shell, a Total-Fina-Elf és az Exxon Mobil, és gyakorlatilag végigszámolták az összes létező energiahordozóra, mekkora CO2-kibocsátással jár a felhasználásuk valójában.

Nem is értem, mi, újságírók ezt hogyan kaphattuk meg.

Az angol nyelvterületen well-to-wheel, azaz a forrástól a kerékig-emissziónak hívják ezt, ami jól kifejezi, hogy a kibányászástól/előállítástól a felhasználásig vizsgálják az energiahordozókat. Ezen belül is megkülönböztetnek egy well-to-tank, azaz a forrástól a tankig szakaszt és egy tanktól a kerékig szakaszt.

Mire jó a bűvészkedés a számokkal? Amikor egy gyár megadja az autója CO2-kibocsátását, ő csupán az utóbbit, vagyis a tanktól a kerékig számol. Pedig az igazi az első szakasz ismerete, itt vannak az igazi disznóságok. Most ezeknek az infóknak egy erőteljes kivonatát fogják megkapni, meglepő számokkal és borzalmas diagramokkal. A 2002-es számok elavultak lehetnek, de a tanulmányhoz mellékeltek egy magyarázatot is, amelyben azt részletezik, hogy ezeket milyen sarokpontok mentén számították ki. Erre még a végén visszatérünk.

A tanulmányt a Hydrogen3 nevű tüzelőanyag-cellás villanyautó, illetve a Hy-Wire tanulmányautó bemutatóján kaptuk. Az első jármű egy Opel Zafira volt, ami esetünkben az első generációt jelenti. A választást az indokolta, hogy a GM a Zafirába építette be a kísérleti tüzelőanyag-cellás hajtásláncait, egyszerűen azért, mert abban úgy elfért, hogy használható maradt az utastere; ehhez hasonlították az 1,8-as benzines, valamint a 2010-re feltételezett, modern, közvetlen befecskendezéses benzines és dízelmotor, az LPG-vel és földgázzal üzemeltetett verziók energiafelhasználását, valamint CO2-kibocsátását.

Íme például az egy kilométer megtételéhez szükséges energiafelhasználás. Fent a mindenféle belső égésű motorral működő autóké, alul pedig a tüzelőanyag-cellás villanyautóké. Itt ugyebár az a bibi, hogy a hidrogént valamilyen szénhidrogénből vagy alkoholból előállítva a tüa-cellás autó még nem igazán nyújt jobb teljesítményt, mint egy jó hatásfokú, belső égésű motoros autó. A magyarázat a hidrogén előállításának, szállításának, sűrítésének és a cseppfolyósításának a nagy energiaigénye, noha maga az autó sokkal hatékonyabban működik. Ezt jelzi, hogy a sárga csíkok rövidebbek a hidrogénautónál, mint a benzineseknél.

Az igazi öngól a cseppfolyós hidrogénnel etetett Otto-motor, mivel sokat is zabál, a hidrogén lehűtése az abszolút nulla fok közelébe (mivel -253 Celsius-fokon lesz cseppfolyós) pedig iszonyatos energiaigényű: gyakorlatilag még egyszer annyi energiát kell erre, mint amennyit a kocsi mozgatására fordítunk. Gondolom, ezt részben azért vették bele az összehasonlításba, hogy odaszúrjanak egyet a BMW-nek; ők már akkoriban is sokat hakniztak a 7-es BMW hidrogénes verziójával. A sztori folytatása egyébként az volt, hogy 2006-ban a bajorok előálltak egy Bangle-karosszériás 7-essel, hatliteres, V12-es motorral, amiből valami 260 lóerőt tudtak kihozni hidrogénnel. Egy tankkal akár 205 kilométert tehetett volna meg, de gondolom, a hangsúly itt is az akár szón van. Még azt is beblöffölték, hogy 2008-ra gyártani fogják. Gondolom, azt ők sem hitték, hogy van a Földön olyan hülye, aki ezt megvenné, pláne úgy, hogy nincs hozzá kúthálózat.

Visszatérve az energiahordozókhoz, a kutatók elkészítették az energiafelhasználás mellett az üvegházhatást okozó gázok kibocsátása diagramot is. Azért írtam ilyen hosszan le, mert nemcsak a szén-dioxidról van szó, hanem a metánról (CH4) és a dinitrogén-oxidról (N2O) is: ezek a gázok sokkal durvábbak, sokkal inkább hozzájárulnak a Föld légkörének a felmelegedéséhez. A metánt, amely főleg a földgáz feldolgozásakor jut a légtérbe, 21-szeres, a földműveléskor a talajból távozó dinitrogén-oxidot pedig 310-szeres szorzóval vették figyelembe a szén-dioxidhoz képest; a végeredmény tehát széndioxid-egyenértéknek tekinthető.

Tessenek most megkapaszkodni, mert a hidrogénes járművek már itt kezdenek elhúzni, pedig még szó sincs megújuló energiaforrásokról. A hidrogén előállítása ugyan jár CO2-terheléssel, maga a jármű hajtása már gyakorlatilag nem generál több szén-dioxidot. Itt kezd érdekes lenni az a kitétel is, hogy a hidrogén előállítását az európai földgáz-mixből számolták, mert a tanulmány szerint az orosz földgáz esetén ötszörös a CO2-egyenérték. Hogy miért? Egyrészt, az orosz gáz sok CO2-t tartalmaz, másrészt a feldolgozás-szállítás-sűrítés során sokkal több gáz szökik el, mint Európában. És emlékezzenek csak, a metán, vagyis a földgáz fő összetevője 21-es szorzóval esik a latba. Rossz hír ez nekünk többszörösen is.

Ha egy mondatban kell összefoglalnunk az ábra tanulságait: lényegében csak egy modern, dízel-hibrid lehet versenyképes a tüzelőanyag-cella legrosszabb verziójával, a matanol-reformálással hidrogént termelő cellával. Vele az a baj, hogy a működése termel szén-dioxidot is, hisz a metil-alkohol tartalmaz szenet és oxigént is. Viszont az összes többi motorváltozat, (leszámítva a cseppfolyós hidrogént pazarló BMW 760h-t) rosszabb a tüa-cellánál.

A buliba bevették a bioüzemanyagokat, illetve a megújuló forrásból származó üzemanyagokat is. A tüzelőanyag-cellás autó hajtásához használt hidrogén esetében azt is megvizsgálták, hogy mi a különbség, ha vízbontással (elektrolízissel) állítják elő, amihez szélenergiából termelik az elektromosságot, vagy biomasszából termelik. Gondolom, sejtik, itt is a hidrogénes V12-es a vesztes, a kisüsti metanolból származó hidrogénnel közlekedve is másfélszer akkora az össz-energiafelhasználás a forrástól a kerékig, mintha szélerőművek elektromos áramával bontogatnánk hidrogénné és oxigénné az óceánok vízkészletét.

Ha viszont az üvegházhatást vizsgáljuk, kiderül, hogy a megújuló források verhetetlenek. Ha növényeket termesztünk, azzal a természetes oxigén-szén-dioxid-oxigén körfolyamat ismétlődik, tehát végső soron még akkor sem termel sok üvegházhatású gázt, ha a szállítást, termelést kőolaj-alapon végzik. A forrástól a tankig negatív a mérleg, és még a belső égésű motorok sem zavarják túlzottan a pozitív tartományba az összeredményt, vagyis a forrástól a kerékig értéket.

Az jól látszik, hogy a szélenergia-hidrogén-tüa-cella kombinációé az abszolút győzelem, sőt, CO2 szemponjából még egy hidrogénes hagyományos motor sem rossz, ha megfelelő forrásból szerzik hozzá a hidrogént. A magyarázat egyszerű, a szélenergia tiszta, a hidrogén égése tiszta, mi lenne a baj?

Honnan a bátorság, hogy ilyen elavultnak tűnő adatokat húzunk elő a sublótból és mik a vizsgálat gyenge pontjai? Egyrészt nem kizárható, hogy a kutatást végzők tudták, hogy a megrendelő a tüzelőanyag-cella mellett szeretne érvelni, bár ezt jelen esetben kizárnám, ahogy a bullshit-faktort is. Ahhoz nincs sok száz oldalas tanulmányokra. Valószínűbb, hogy a GM inkább tisztán akart látni, az anyag nem a médiának készült.

Az viszont némileg gáz, hogy a járművek fogyasztásának vizsgálatánál lényegében ugyanazt a mérési ciklust vették figyelembe, amivel ma is megadják a szabványos adatokat. Végül ezen az ellenérven úgy lendültem túl, hogy felidéztem: akkoriban a gyári adatok lényegesen reálisabbak voltak, egyszerűen azért, mert a mérnökök nem a norma kijátszására koncentráltak. Sokat mondó adat, hogy 2002-ben mindössze 6 százaléknyi fogyasztáscsökkenést jósoltak a dízelnek 2010-re, az Opel akkori, nem kiugróan takarékos, közvetlen befecskendezéses, adagolós dízeléhez képest.

Az is megnyugtatott ilyen szempontból, hogy a mai motorok a gyakorlatban semmivel sem fogyasztanak kevesebbet, mint a 2010-esek. Pont a napokban tankoltam meg egy háromhengeres, benzines turbómotort, amely picivel többet fogyasztott, mint a 2010-ben tesztelt elődje, egy 1,6-os szívómotor, ugyanabban az autótípusban. Tudom, ez egzakt mérés, de a tapasztalatok sorozatban támasztják alá, hogy az autók gyakorlati fogyasztása a downsizingtól, a start-stop rendszerektől és más trükköktől nem igazán mérséklődik.

Okkal hiányolható a kutatásokból a villanyautók vizsgálata is, itt azonban annyira szerteágazó a dolog, hogy megértem. Gyakorlatilag minden országban percről percre változik, hogy miből termelik az elektromos energiát: a németek folyamatosan csökkentik az atomenergiát, növelik a megújuló forrásokat. Az akkus villanyautó üzemeltetése során a széndioxid-kibocsátás pedig csak ettől függ. A legrosszabb eset, amikor sok szénerőművet üzemeltetnek, mint például Lengyelország, de például Németország is elég sok szenet használ, és ez nem csak CO2-kérdés, más, kellemes vegyületekkel is ellátja a légkört.

Ebben a versenyszámban azok a jók, akik sok atomenergiát használnak, aztán majd az utókor eldönti, hogy a CO2 vagy az uránhulladék a súlyosabb probléma.

Az alábbi két diagramot az Elműtől kaptuk. Bal oldalon az egyes országok energiamixe látszik. Ezek 2012-es számok, és Magyarországnál kicsit bonyolítja a helyzetet, hogy 30 százalék az importhányad, mivel olcsóbb megvenni (főleg) a németek feleslegét, mint régi, rossz hatásfokú és drága orosz földgázzal hajtott erőművekben megtermelni ugyanazt az áramot. A dolog magyarázatához hozzátartozik, hogy Németországban ezerrel állnak át a megújuló energiaforrásokra, innen a felesleg, amit exportálnak. Jelenleg ez elektromos energiát atomból (kb 45%), földgázból (27%), biomasszából (20%) és megújuló forrásból (8%) állítják elő Magyarországon.

Jobbra pedig egy olyan diagram (sajnos 2009-ből), ami megmutatja, hogy egy kWh energia előállítása és a fogyasztóhoz való eljuttatása mekkora CO2-kibocsátással jár. Lényeges, hogy ebben már a transzformálási és szállítási veszteségek is benne vannak, amúgy itthon 400-500 gramm CO2 keletkezik, amíg egy kWh-t előállítanak, ebből lesz a végére 630.

A francba, ezt annyiszor hallottuk már, hogy csupán üres frázisnak tűnik. Úgy van ezzel az emberiség, mint az egyszeri fogyókúrázó, aki megfogadja, hogy holnaptól nem eszik, de ma még lenyomja azt a kis csülkös pacalt, meg a húszszeletes dobostortát, és a holnapot mindig eltolja egy nappal. És hízik, mint egy disznó, a spájzból meg fogy a kaja. A kőolaj-földgáz-levegő spájzunk sem végtelen, a hidrogénes-elektromos-megújuló energiaforrásos autók elterjedését is folyamatosan odázzuk. Csak hogy mást ne mondjak, a GM 2010-re jósolta az első tüzelőanyag-cellás szériaautóját, 2015-re pedig már százalékokban kimutatható eladásokat jósoltak nekik. Persze még belehúzhatnak, még van pár hónapjuk, ám valójában a tüzelőanyag-cella még mindig csak a tudósok és a gyerekek kísérletező készleteinek a része.