Miért nem járunk hidrogénautóval?

Toyota Mirai Road Trip – 2018.

2018.05.30. 06:08 Módosítva: 2018-05-30 07:06:30

A Toyota Mirairól már többször is írtunk. A világ egyik első szériagyártású tüzelőanyag-cellás hidrogénautójába az új technológia és a finoman szólva is emlékezetes forma miatt már biztosan ön is belebotlott, ha követte az elmúlt évek alternatív energiával hajtott autók fejlesztéseiről szóló híreit. Aki szeretne jobban belemenni a tüzelőanyag-cellás autók technikai részleteibe, azoknak javaslom a fentebb linkelt teszteket, illetve Papp Tibi cikkét a hidrogénhajtásról. Most gyakorlati példákról lesz szó.

A Toyota Salzgittertől Wolfsburgon és Hamburgon át Koppenhágáig 800 kilométeres túrára invitált minket. Nem csak arra nyílt lehetőségünk, hogy hosszú távon vezethessük a hidrogénautókat, hanem hogy kiderüljön, a hidrogén nem a jövő, hanem már szép lassan a jelen. Tényleg.

Bármi mehet hidrogénnel

Túránk első állomása a salzgitteri Alstom gyár. Az Alstom itthon leginkább az M2-es és M4-es metrón közlekedő szerelvények miatt ismerős, vasúti járművek mellett gyártanak mindenféle kiegészítő berendezést és más közlekedési eszközöket is. Németországban relatíve magas, 50% körüli azoknak a vasútvonalaknak a száma, amelyeket még nem villamosítottak. Ez nagy dízelmotorvonat-arányt jelent, így a már egyébként is népszerű Coradia Lint típust alakították tüzelőanyag-cellássá. A hajtást egységenként 2 darab 320 kilowatt teljesítményű elektromotorra bízták, amihez a delejt tüzelőanyag-cellában hidrogén és oxigén egyesítésével állítják elő.

Mikor megemlítették, hogy a prezentációk után a gyár tesztpályáján utazhatunk is a prototípussal, azt gondoltam, valami poroszkálás lesz egy félkész járművel, de elég nagyot tévedtem. A Coradia iLint simán ment hatvannal, a gyári végsebesség 140 km/h, és egyébként utasként a hidrogénhajtást demózó dizájnon kívül semmi különlegességet nem lehetett tapasztalni rajta.

A rövid vonatozás után egy állvány segítségével megnézhettük a hidrogénhajtást is, ugyanis a rendszer főbb elemei a tetőn helyezkednek el. Ide kerültek a tüzelőanyag-cellák és a hidrogéntartályok is. Az elektromos hajtás egységei (motor, inverter, akkumulátorok) a padlószint alatt vannak. A végére hagyták a legfontosabb információt. Két példány nyár közepétől már éles üzemben szállít majd utasokat Alsó-Szászországban, és további 12 szerelvény megrendelőlapján száradt már meg a tinta.

A hidrogénvonatot egyelőre még drágább üzemeltetni a dízelnél, de a gyártó optimista becslései szerint ez a trend akár tíz év múlva megfordulhat. A szemléletváltáshoz egy jó adat: a hidrogénnel 120 MJ/kg energiasűrűség érhető el, míg a dízel változatban ennek a negyede. Végül is, a hatótáv és a töltési idő (1000 km, 15 perc) megegyezik a dízel változatéval, már csak a szolgáltatókon múlik, milyen hamar terjed el a technológia. Ha valahol, akkor a vasútnál kevésbé probléma az infrastruktúra hiánya.

Amikor a hidrogén leveri a villanyautót: töltés

Az Alstom bemutatója után kézhez kaptuk a Miraikat, irány Wolfsburg, ahol megnézhettük, hogyan zajlik a hidrogéntankolás. A kútoszlop látszólag szinte ugyanolyan, mint a dízelé vagy a benziné, csak más a töltőpisztoly. A hidrogént kilóban mérik, hiszen az anyag súlyára nincsen befolyással a tankban lévő hőmérséklet és nyomás. Utóbbi egyébként a lassan iparági szabvánnyá váló 700 bar. Maga a töltés pofonegyszerű, egy határozott mozdulat a betöltőnyílásnál, kis kattanás, pár másodpercig ellenőriz a rendszer, és már töltődik is. Bentről közben fura nyöszörgés hallatszik az autóból. Maga a művelet érzésre nem tart tovább, mintha benzint tankolnánk, a gyártó szerint sosem több 5 percnél. Ilyen téren a villanyautó labdába sem rúghat a hidrogénessel szemben.

A hidrogén jelenleg 9,5-10 euróba kerül kilónként, és átlagos üzemmódban 1,1 kiló/100 km körül lehet eljárni a Miraival. Mivel a tank megközelítőleg 5 kiló hidrogént tud eltárolni, így nagyjából 450 kilométer az elméleti hatótáv, a 100 kilométerre vetített üzemanyagköltség pedig 3300-3500 Ft. Ez azért most még több, mint a jelenlegi benzines vagy dízelmotoros modellek esetében, de a hidrogén világpiaci ára még sokat fog csökkenni a Toyota szerint.

A második nap már alaposabban megismerhettük a Mirait. Mivel a nap végéig el kellett jutnunk Dániába, összesen 371 km várt ránk. Az első állomás Hamburgban volt, addig 90%-ban a bundáson, vagyis a német országutakon vezetett az utunk. A tükörsima aszfalton csakúgy siklott a Mirai, gyorsításkor némi inverter hangon kívül szinte nulla zaj, az ülések kényelmesek, egyszóval nagyon pihentető a hidrogén-jövő. Vagyis jelen.

A beltér sokkal elfogadhatóbb mint a küllem, igényes anyagok mindenütt, nem érezni, hogy bármin is spóroltak volna, ami el is várható egy 21 millió forintos autótól. A fedélzeti egység viszont rettenetes, főleg a navigáció. Gyakran furcsán reagál az érintésre és több funkciót kellett volna fizikai gombra tenni.

A hajtáson kívül a Mirai nem bővelkedik technikai újításokkal. Sávtartó, vagy bármilyen önvezető funkció nincs, csak figyelmeztet a vonalátlépésre, vagy ha valaki a holtterünkben ólálkodik. Utunk során volt részünk bőven a dugókból, így egy ilyen techdemó autótól vártam volna némi önvezető funkciót. De nem szabad elfelejteni, hogy a Mirai 2014-ben jelent meg, amikor még éppen csak kezdtek elterjedni az említett funkciók.

Persze, semmi gondom nincs a vezetéssel, de a Mirai ebben nem annyira jó, főleg városban. A fékerő lassan épül fel a visszatáplálás miatt, így nagyon sok időt kell eltölteni az autóban, hogy ne legyen minden megállás kicsit félelmetes. Furcsa, hogy a váltókar Br módja (ekkor a gázpedál felengedésére masszív motorfékezésbe kezd az autó) csak addig aktív, míg meg nem állunk az autóval. Én használtam volna, hiszen akkor legalább kevesebbet kell a kelletlen fékpedálra taposni, de így hamar leszoktam róla.

Jó hír viszont, hogy a hagyományosabb autókhoz hasonlóan a Mirai is jól érzi magát az országúton, 0,9 kilóra megy le a fogyasztása a falvak között. A német autópályán gond nélkül hozza a 175 km/h-s végsebességet, sőt talán kicsit többet is, de pillanatok alatt 1,3 kilóra nő a fogyasztás. Ami a legmeghökkentőbb a Miraiban, hogy még ekkor sem nő meg a szélzaj.

A dinamikával egyébként a masszív, 1,8 tonnás súly ellenére sincs baj, hiszen lényegében egy elektromos autót vezetünk, ami az üzemanyagcellában zajló reakcióból nyeri az áramot. Gyorsan reagál a gázpedálra, 9,6 alatt meg van a 0-100 power módban, utána viszont érezhetően kezd fogyni az erő.

A hidrogénhajtás önmagában nem megoldás

Ha építettek hidrogénvonatot, hamar felmerülhet a kérdés, hogy miért nem próbálkoznak meg más közlekedési járművekkel is? Buszokkal már jó ideje kísérleteznek, hamburgi első állomásunkon viszont a ZAL repüléskutató központjában az üzemanyagcellás rendszerek reptéri felhasználásáról meséltek nekünk. Elsőként rögtön kiderült, hogy villany-Airbus valószínűleg sohasem lesz, hiszen a rengeteg akkumulátor olyan mértékben megnehezítene egy utasszállító repülőgépet, hogy fenntarthatatlan lenne a működtetése – és akkor még a töltésről nem is beszéltünk. Már kísérleteznek hidrogénhajtású tüzelőanyag-cellás repülőkkel is, de a ZAL szerint sokkal nagyobb problémát jelent egy repülőtér környezetszennyezése.

Egy olyan közepes méretű légi kikötő, mint Hamburg éves szinten több mint 2,8 tonna CO2-t bocsát ki a különböző buszok, kiszolgálójárművek által. Az üzemanyagköltség jelenleg évi 897 ezer euró, így ha minden járművet hidrogénüzeműre cserélnének, 1 milliárd euróra növekednének a fenntartási költségek. A ZAL szerint azonban egy reptéri infrastruktúra kiépítésével néhány éven belül 4,75 euróra lehetne csökkenteni a hidrogén kilónkénti árát, így már 43%-kal csökkenhetnének az üzemanyagköltségek is. Mindezt az elméleti 0 gramm CO2 mellett, de ahogy látni fogjuk, a hidrogén előállításának CO2-je is számít.

A ZAL-nál töltött időnk utolsó részében a CleverShuttle tartott előadást, ami gyakorlatilag ötvözi a telekocsi szolgáltatásokat az Uberhez hasonló appokkal. Lényegében olyan taxit hívhatunk magunknak, amibe lehetséges, hogy a rendszer beoszt majd egy másik olyan utast is, akinek arra van dolga, amerre a mi útvonalunk vezet. A 2014 óta működő cég kizárólag elektromos és hidrogén üzemű autókat használ, már van is egy egész szép, 105 darabból álló Mirai flottájuk, amit lízingelnek.

A CleverShuttle-t rögtön ki is próbálhattuk. Segítségével a következő, Hamburgon belül 25-30 kilométerre lévő Shell tech-központot fél óra helyett egy óra alatt értük el. Ez egyrészt jó hír a CleverShuttle-özőknek, hiszen a díjszabás a hagyományos taxival szemben fix, viszont jól példázza, hogy a hidrogénhajtásra való áttérés önmagában nem megoldás.

Hamburg lakosai évente 29 órát ülnek a dugóban, a város gyakorlatilag elesett, a kötött pályás eszközökön és a bringán kívül minden közlekedési eszköz használhatatlan. Az átlagsebességünk 7 km/h volt, ez a gyorsgyalogló tempó. Amikor úgy gondolja, hogy Budapesten milyen rossz a közlekedés, gondoljon arra, hogy fővárosunk (a külső kerületeket is beleszámolva) háromszor jobb, 22,3 km/h-s átlaggal büszkélkedhet, ami már egy kosaras biciklis átlagtempója. London a középúton unta meg és 14 km/h-nál vezette be a dugódíjat.

Az infrastruktúrán múlik minden?

2017 októberében már jártam a Shell laborjában, ahol kiderült, hogy masszívan foglalkoznak a jövő energiahordozóival is. Természetesen a hidrogénbizniszből sem akarnak kimaradni, így Németországban szövetkeztek a Daimlerrel, az OMV-val, a BMW-vel, a Hondával, a Hyundai-jal, a Toyotával, a Volkswagennel és az Európai Unióval, hogy az országban 400 hidrogéntöltő állomást építsenek ki. Egyelőre csak 2020-ra mertek kitűzni céldátumot, akkorra 100 kutat szeretnének, most 44-nél tartanak. Ezzel toronymagasan vezet Németország, a 10-10 kutat számláló Dánia és Nagy-Britannia előtt. Hosszú még az út, főleg, hogy egy hidrogéntöltő állomás építése 300 ezer és 2 millió euró közötti összegbe kerül. Ezzel szemben egy hagyományos benzinkutat manapság bőven kevesebb mint 300 millió forintokért hirdetnek.

Csak vizet pufog ki, hol a hiba?

A hidrogénüzemű autók fejlesztése nem új keletű, az elmúlt évtizedekben számos prototípust láthattunk már a General Motors-tól, a Daimlertől és a BMW-től is. A Honda és a Hyundai már szériaérett példányokkal rendelkezik, a Toyota is 20 éve dolgozik a saját tüzelőanyagcelláján. Egyszerű szemlélőként felmerülhet a kérdés, hogy miért nem tértünk már át az égéstermékként desztillált vizet kiengedő járművekre?

A 21 millió forint körüli árat már említettem a Mirai esetében, ami azonos méret mellett minimum háromszorosa egy hagyományos dízel vagy benzines autó árának. A Toyota úgy reagál erre a kérdésre, hogy a fejlesztés kezdete óta 95%-kal sikerült olcsóbbá tenniük a technológiát. Így nem tűnik elérhetetlennek a cél, kérdés, hogy mennyi tartalék maradt még a rendszerben. És azt sem árt hozzátenni, hogy a százalékos értéket egy korai, kézzel gyártott prototípushoz mérték.

Sok kritika érte az elmúlt évtizedben a hidrogénautókat a platina miatt is. Ugyanis a tüzelőanyagcella katalizátorába platinát használnak, amit drága és környezetszennyező kibányászni, ráadásul a tartalékok is végesek. A technológia rengeteget fejlődött az utóbbi években, a Mirai katalizátorában már majdnem csak annyi platina van, mint egy modern dízelautóéban. A Toyota szerint tudnak majd lejjebb is menni, de ami a legfontosabb: míg a dízel elégeti és kipufogja a platinát, addig a tüzelőanyag-cellás autóból újrahasznosítható.

A kulcs az energia tárolhatósága. Egy hidrogénautóba jóval kevesebb akkumulátor kell, mint egy villanyautóba, viszont a 700 baron tárolt hidrogént csak egy speciális, szénszál-erősítésű tartályban lehet biztonságban tárolni. A Miraiban kettő tartály adja ki az öt kilónyi hidrogénkapacitást, az összsúlyuk viszont 87,5 kiló. Ezen még nem ártana javítani, de az alábbi videón látszik, hogy a biztonsággal már nincs különösebb probléma: a tartály egy 50-es kaliberű lőszer támadása esetén sem robban fel, csak kiereszti a hidrogéngázt.

A hidrogénautók a szkeptikusok körében idővel elvéreznek, és általában hol máshol, mint maga a hidrogén előállításánál. Hidrogén szinte minden gyárban keletkezik javarészt felhasználatlan melléktermékként. Becslések szerint a világ ipara évi 30 milliárd tonna hidrogént állít ma elő, ami nagyjából 190 millió autó hajtására lenne elég. Ez az 1,2 milliárdra becsült világszintű autóállomány bő 10 %-a. Honnan lenne a többinek üzemanyag?

Ezért már Dániáig kellett vezetnünk, a 18 kilométer hosszú Nagy-Bælt hídon keresztül a Koppenhága melletti BioCat üzemig. A BioCat egy kísérleti üzem, ami elektrolízissel állít elő hidrogént. Ez még talán nem is nagy újdonság, a világ számos pontján próbálkoznak már hasonlóval, de a BioCatben a mobilizálhatóság, a gyors felépítési lehetőség és a széleskörű felhasználás a különlegesség.

A BioCat egy power-to-gas létesítmény, vagyis nem csak előállítja és tárolja a hidrogént az elektrolízis segítségével, hanem egyrészt a folyamat során keletkező hőt képes visszatermelni a lakosság számára, másrészt az ipari termelésből nyert szén-dioxidot és más gázokat képes biometánná alakítani. Ez tisztább mint a földgáz, és a fűtőértéke is nagyobb. Oké, ez nem tűnik a legizgalmasabb témának, de egy ilyen erőmű már most képes előállítani 1 megawatt tiszta energiát. Ezzel nem csak a jövő hidrogénautó-tulajdonosai nyernek, hanem a teljes energiaszektor. Persze, ott a de, hiszen az elektrolízishez elektromos áram kell, amit nap-, szél- vagy akár vízerőmű energiájából kell nyerni ahhoz, hogy az energia valóban tiszta legyen.

Felmerülhet a kérdés, hogy ezt az elektromos áramot miért az elektrolízishez használjuk fel, és miért nem tankoljuk rögtön a sokkal jobb hatásfokú villanyautókba? A válasz egyszerű: a hidrogént könnyebb tárolni mint az elektromos áramot. Tárolásra márpedig mindenképpen szükség van, hiszen a nap nem süt mindig, a szél nem fúj 0-24-ben és az apály se tart örökké. A hullámzó áramtermelést és az igények ingadozását jelen tudomány szerint az energia hidrogénné alakításával lehet a legjobban áthidalni.

Ötletből, vízióból tehát továbbra sincs hiány, és látható, hogy a hidrogénautózás már nem a japánok lázálma, hanem itt állunk a küszöbén. A tiszta autózás hosszú távon megvalósítható, de érdemes hozzátenni, hogy a Toyota nyíltan nemcsak a tüzelőanyag-cellás autóira épít. 2050-re 90%-kal szeretné csökkenteni az autói CO2-kibocsátását, amit legutóbbi bejelentésük alapján elektromos és hidrogénes autókkal közösen kívánnak megvalósítani. A villanyautók a rövidebb, míg a hidrogénhajtású járművek a hosszabb távok esetén lesznek előnyösek. A kérdés tehát nem az, hogy melyik technológia fog nyerni, hanem az, hogy a hozzájuk tartozó infrastruktúra mikor teszi lehetővé azt, hogy áttérjünk a zöld energiaforrásokra.