Autotechnika szakfolyóirat
Autotechnika szakfolyóirat
2020. augusztus | Olvasson bele!

Miért éppen Norvégia? 2.rész

A gépkocsik következő generációinak működése várhatóan akkor lesz megfelelő, ha a hajtásra fordított energia előállítása és hasznosítása a jelenleginél nagyobb hatásfokkal, károsanyag-kibocsátás nélkül, tartósan fenntartható módon, legalább a mai hajtásmódokkal elérhető hatótávolsággal valósul meg. Mai ismereteink alapján erre olyan tüzelőanyag-cellás gépkocsik lesznek alkalmasak, amelyek árban is versenyképesek lesznek versenytársaikkal szemben.

VILLAMOS HAJTÁS ÉS HIDROGÉNÜZEM

Az átállás mindenekelőtt korszerű üzemanyagcellás járműveket, szénmentes hajtóanyag-használat bevezetését, és hidrogénellátó infrastruktúra kiépítését igényli. Ennek megfelelően a norvégok is elkezdték a hidrogénellátó infrastruktúra kiépítését, és az üzemanyagcellás járművek tesztelését. Főképp azért, mert a tüzelőanyagcellák működésének a hidegtűrés a legkritikusabb követelménye.


Az elkövetkező évtizedekben a belső égésű motoros hajtást a több mint kétszer nagyobb hatásfokú villanymotoros hajtás váltja fel a gépkocsikban

A legújabb felmérések szerint azonban az derült ki, hogy az üzemanyagcellák fejlesztése leginkább hosszú távon oldható csak meg, a versenyképes termékek hajtásmódja gyártásának költségszintjén.

A tüzelőanyagcellás hajtás kiválóan alkalmas a villamos gépkocsik hatótáv-növelésére mindaddig, amíg az akkumulátorok erre rászorulnak. Fontos, hogy a villamos hajtás maximális hatásfoka korlátozás nélkül érvényesülhessen.

Aktuális kitérőként érdemes néhány szót szólni az elektromos autózás magyarországi jelenlegi és jövőbeni helyzetéről.


Az első kaliforniai hidrogéntöltő állomást 2004-ben Arnold Schwarzenegger kormányzó avatta fel

A miniszterelnök a Magyar Rádió 180 perc című műsorában 2014. január 17-én – a 2011-ben elfogadott magyar energiastratégiára hivatkozva – kilátásba helyezte, hogy a közúti közlekedés „elektromos alapra helyezését” is a nukleáris energiából biztosítják majd. Ennek nyomán szerinte a következő években egyre többet hallani majd arról, hogy a mostani benzinüzemű járművek helyett milyen kísérletek történnek a közúti közlekedés „elektromosautó-alapra” helyezésére. Utalt arra, hogy jelentősebb autógyárakkal is zajlanak erről tárgyalások.

De nem a hidrogén üzemanyagú TC-technikáról, amelyről ugyanis még a jövő zenéje sem szól.

Pedig a hidrogénautózás igazi sci-fi. A jármű maga olyan autó, amely egyetlen tank hidrogénnel, Washingtonból New Yorkba repít. Anélkül, hogy kevéske vízgőzön kívül kipufogógázt juttatna a levegőbe. Bár a gyártók Norvégiában próbálgatják, a piaci bevezetését mégsem ott, hanem a csillagos-sávos lobogók hazájában tervezik elkezdeni. Két, azonos irányban ható, mérsékelt ütemű, lassú mozgás, az akkumulátorok és a tüzelőanyag-cellák fejlesztésének eredőjeként.


Halmazdiagram, amely rámutat a tüzelőanyag-cellás (TC) gépkocsihajtás előnyére: kiküszöböli a belső égésű motor import üzemanyagát, és üvegház-gáz kibocsátását. Megnöveli az akkumulátorok hatótávolságát; csökkenti a feltöltés időigényét. Mérsékelt helyigényű, és hidegben is biztonságosan üzemeltethető

A hidrogén üzemanyagú gépkocsik kevesebb üvegház-gáz kibocsátással működnek a villamos hajtású és a plug-in járműveknél. Ezen túlmenően a feltankolásuk is kevesebb ideig tart a villamos hajtásúak gyorstöltésénél. Elterjedésüket akadályozza, hogy a tüzelőanyag-cellák még mindig többe kerülnek a jármű vételáránál. A legnagyobb gondot mégis a töltőállomások hiánya, maga a szinte mindenen átdiffundáló, 700 bar nyomáson tárolt hidrogén riasztóan szigorú, csaknem irracionális biztonságtechnikája jelenti. Az, amely egyéves, bentlakásos kurzuson sajátítható csak el.

Ezzel együtt, és mindezek ellenére, a benzinmotoros és a villamos gépkocsik legjobb tulajdonságait ma a hidrogén-cellás járművek egyesítik. Legfőképp azért, mert a hatótávjuk a maga 300–400 kilométerével biztosan veri a 75–100 kilométerre képes plug-in hibrideket és a 250 kilométerre jó Teslákat.

50 ezer dolláros vételárukkal viszont legalább 2020-ig biztosan alul fognak maradni. Ekkorra ígérik annak felére csökkenését. Az árverseny minden valószínűség szerint az aktív fejlesztést végző hat gyártó (a Honda/Acura, a Daimler (Mercedes-Benz), a Ford/Lincoln, a General Motors, a Nissan/Infiniti és a Toyota/Lexus) járművei között fog eldőlni.

Ha arra gondolunk, hogy 2007-ben az első tüzelőanyag-cellás autó még egymillió dollárba került, a 2020-as tömeggyártásig az ár negyvened részre csökkentése akkora kiadásnak mondható, hogy azt a többi gyártó inkább licenc felárként fogja felvállalni.

A maga FCV-jét a Toyota jövőre kezdi forgalmazni. A Daimler, a Ford és a Nissan 2017-ben kíván piacra lépni vele. A GM és a Honda a projektjüket 2020-ban tervezik befejezni. A Hyundai viszont a maga TC SUV-jeivel már az idén elkezdi a többi gyártó előzését a legérzékenyebb piacon, Kaliforniában.

Amerika készen áll a hidrogénautózásra. Ezt az állítást azonban a február elsejei Washington Post is csak kérdésként tudta megfogalmazni.


A gépkocsikban használatos tüzelőanyag-cella felépítése és működési vázlata

KALIFORNIÁRA VÁRVA

A villamos autók korlátozott hatótávolságát a fejlesztők az akkumulátorok tárolóképességének és az ezt kiegészítő tüzelőanyag-cellák hatótávolságának növelésével végzik. Mindkét sziszifuszi tevékenység, a töltő infrastruktúra bővítésével gyorsítható. Ez azonban mindkét irányban egyaránt költséges mulatság. Mégis fel kell vállalni, mert a szénalapú energiagazdaságot egyéb módon megszüntetni (dekarbonizálni) nem lehet. A globális felmelegedés megakadályozásának is egyedüli ígéretes megoldása a hidrogéngazdaságra való áttérés, amit hol máshol kell kezdeni, mint a közutakon.

A szénmentes gazdaság energiahordozója a hidrogén töltő infrastruktúrája: a H2 töltőállomások hálózata. Egy hidrogénkút létesítése 1,46 millió euróba kerül, ami mostanság ötszáz milliárd forint. A hálózat minimális formája a vonali „hálózat”, amit lendületesen hidrogénsztrádának (hydrogen highway-nek) neveznek.


A polimer elektrolit membrános tüzelőanyag-cella működése

A hidrogén highway gondolata Kaliforniából ered, Arnold Schwarzenegger kormányzó idejéből. Az övénél jobb húzónévvel hasonló kampány nem is vehetett volna lendületet. Azzal azonban senki sem számolt, hogy a világpiacot még mindig uraló olajmultik csak a nevüket, a pénzüket azonban nem igazán döntik az akcióba. Annyira nem, hogy egy-egy kút tessék-lássék megépítésén túl tíz év után sem áramlott több beruházási tőke az ügy mögé.

hirdetés

Ha a multik nem, akkor ki fogja felvállalni a hálózatépítés költségét. Nyilvánvalóan azok, akiknek ez a leginkább szükséges: naná, hogy az autósok.

Miközben a tüzelőanyagcellás (TC) járművek látványos alternatívát jelentenek az üvegházhatású gázkibocsátást csökkentő villamos gépkocsik számára, a tüzelőanyagcellák költsége 45 ezer euróra rúg. Úgy, hogy ennek a költségnek jó 45%-át a membrán-elektród egység (MEE) teszi ki járművenként.


Különböző járműhajtások üvegházgáz kibocsátása, a hatótávolság függvényében

Ahhoz, hogy ez a járműfajta árban versenyképes lehessen, a MEE költségét hozzávetőleg az ötödére kellene csökkenteni. Ez nem elérhetetlen feladat, viszont a fejlesztések mai ütemében legalább évtizedes fejlesztési időt igényel. További feltétel, hogy a TC járműkatalizátorok platinaigénye járművenként 10 grammnál kevesebb legyen. A kibiclelkű prognóziskészítők szerint, mikor majd 2-2,5 €/l szintre emelkedik a benzin ára, ezek a megoldások akkor válnak majd reálissá (mai szemmel mindezt, még olvasni is elborzasztó).

Mindez azt jelenti, hogy a TC-hajtás egyelőre a hosszabb távú jövő záloga. Azzal a kiegészítéssel, hogy a megvalósításához szükséges infrastruktúra, éppúgy 10 milliárd eurót igényel, mint a paksi erőmű, küszöbön álló fejlesztésének költsége.

TC-hajtású GM Opel gépkocsi metszetének kiemelkedő eleme a három hatalmas hidrogéntartály

Az ötmilliós Norvégia hét hidrogénkúttal várja a TC járműpark kiteljesedését, és annak legvalószínűbb indítását, amelynek Kaliforniából várhatók a kezdeti lépései. De térjünk vissza Norvégiához.


A Mercedes-Benz B osztályú TC-járműve már 2010-ben átszelte az USA-t. Legújabban egy színészpár is megtette ugyanezt. Kalandozásuk két éven át tartott

A HYNOR-PROJEKT

Norvégiában, az autógyártók fejlesztési terveivel összehangolva, az államilag támogatott HyNor nevű terv tűzte ki célul a hidrogén használatának bevezetését és fejlesztését. Azzal az elgondolással, hogy az Oslótól Stavangerig húzódó 580 kilométeres úton hét töltőállomást létesítsenek.


Ünnepélyes tankolás, az első hidrogén üzemanyagú Prius az első norvég töltőállomáson

A projekt első hidrogéntöltő létesítményét 2006-ban, Stavangerben avatták. Körzetében ma négy Toyota Priust lát el H2 üzemanyaggal.

2007-ben grenlandi objektum volt a következő HyNor töltőállomás, amely a Statoil klórtermelő üzemének hidrogén melléktermékét ma is forgalmazza. Az állomás a tisztított hidrogént 450 és 900 bar nyomású tartályokban, a föld alatt tárolja, és szolgál ki kilenc Toyota Priust napi rendszerességgel.


A HyNor legutóbb üzembe helyezett Gaustad-i H2 töltőállomása

A 2009-ben átadott drammeni állomás a környék haszonjárműveit működteti sűrített hidrogénnel, amely a helyben előállított biogáz és szerves hulladék gázainak reformálása során keletkezik.

Oslóban az első hidrogénállomás 2009 óta, a drammenivel megegyező technológiával állít elő üzemanyagot, amelyet városi tehergépkocsik, és öt menetrendszerű városi autóbusz működtetésére használnak. A Van Hool buszokat az Unibuss üzemelteti. A hidrogénállomást a francia Air Liquide cég norvég leányvállalata építette és működteti, az Oslói Városi Tanács és az Akershus Megyei Tanács jelentős pénzügyi támogatásával.


A HyNor-terv autópálya menti töltőállomásai a norvég járművek 80%-át képesek ellátni H2 üzemanyaggal

A HyNor Lillestrøm állomása 2011 óta tankolja a TC-járműveket. Úgy, hogy a kedvezőtlen adottságú hulladékból nyert biogázt fémhidrid katalizátor jelenlétében termikus tulajdonságjavító kezelésnek (reformálásnak) vetik alá. Az így nyert hidrogént négy, hatótávnövelős villamos jármű tüzelőanyag-celláinak működtetésére hasznosítják.


A skandináv államok közösen fejlesztik járműveik hidrogén-autópályáját, melyek az egyes országokban a következő neveket viselik. A szürke körben norvég, a sárgában svéd, a pirosban dán, a közös metszetben: Skandináv hidrogén-autópálya partnerség

A skandináv államok közösen fejlesztik járműveik hidrogén-autópályáját. Ebből a célból a norvég, a svéd és a dán szakmai szervezetek 2006-ban, kaliforniai példára, közös szakmai szövetséget hoztak létre, Skandináv Hidrogén Autópálya Partnerség (Scandinavian hydrogen highway partnership: SHHP) néven.

A jobbító szándék azonban nem minden. Előrelépésre ugyanis a Roland Berger stratégiai konzultáló szervezet néhány hete publikált tanulmánya szerint: középtávon nincs lehetőség.


2007 óta felerősödtek az északi sarki jég alatti természeti kincsek birtoklásáért folytatott nemzetközi területi követelések. Ennek jegyében, időnként orosz és más nemzetiségű tengeralattjárók bukkannak fel a jég alól, deklarálva nemzetük területi igényeit

A zérus emissziójú gépkocsi közlekedés tehát az akkumulátorok, és a tüzelőanyag-cellák évtizedes intenzív továbbfejlesztésével, a villamos hajtás, a hidrogén üzemanyag, és a tüzelőanyag cellás hajtás általános elterjedését igényli.

Azzal a konklúzióval, hogy a TC hajtásé a jövő, de csak hosszabb távon. Norvégiában, és azon kívül is.


A tüzelőanyag-cellás gépkocsik Norvégiában is „téli álomban várják” az új fejlesztések tavaszát


Kapcsolódó dokumentum:


10-16


Tetszett a cikk?

hirdetés

hirdetés