Üzemanyagcella? Avagy miért nem alternatíva a hidrogénhajtás.

Bejegyzésemet az egyik barátommal történő konstruktív vita ihlette. Pro és kontra érvek felsorakoztatását követően talán sikerült meggyőzni, hogy miért életképesebb, miért alkalmasabb  az akkumulátoros elektromos meghajtás a fosszilis  személygépjárművek fokozatos leváltására. Ahogyan korábban ígéretet tettem, érdemes kicsit részletesebben is kitérni a hidrogénhajtásra mint kiegészítő technológiára. Miért nem szándékosan alternatívát használtam? Mert véleményem szerint nem az, de akkor miért nevezem kiegészítő technológiának? Elöljáróban csak annyit, hogy sokan nem tudják, de a hidrogénhajtás is az elektromobilitás részét képezi, így ugyanúgy fontos beszélnünk róla.

A gépjármű meghajtását ugyanúgy elektromotorok biztosítják, csak az „üzemanyagot” nem elektronok, hanem hidrogén gáz formájában tárolja, illetve használja fel a gépjármű. A hidrogén meghajtás magas szinten a következő elven működik:  A technológia központi eleme az üzemanyagcella, ahol az elektromos áram képződik. A hidrogén, illetve oxigén (beáramló levegő) kémiai reakciója során  áram keletkezik, hő és vízképződéssel páthuzamosan. A keletkezett víz a kipufogókon keresztül távozik. Az előállított áramot átmentileg egy kisebb kapacitású akkumulátorban tárolja a gépjármű.

Jogosan vetődik fel a kérdés: Miért van egyáltalán szükség egy bonyolultabb meghajtás-technológiára? Hiszen a hidrogén meghajtású autóban egy kisebb kapacitású akkumulátor mellett ott van a hidrogéntartály, az elektromotor, a rendszer központi elemét adó üzemanyagcelláról nem is beszélve. Míg egy akkumulátoros elektromos autóban leegyszerűsítve csak az akkumulátor és az elektromotor. Hasonlóképpen gondolják a Volkswagen háza táján is. Herbert Diess vezérigazgató kijelentette, a jövő az elektromos autóké. Ehhez a részhez majd kicsit később visszatérnék, mivel a teherautók esetében azért lenne némi mozgástér. Szerintük a hidrogénmeghajtású személyautók energiahatékonysága jócskán elmarad az elektromos társaikéhoz képest, az energiahatékonyságban lévő különbség többszörös lehet az elektromos járművek javára. A Volkswagen tanulmánya szerint az hidrogénüzemű autó hatékonysága mindösszesen  30%, míg az elektromos változatok 76%-on teljesítenek. Jött a replika a barátomtól.  „Te még hiszen a Volkswagennek?” A dízelbotrány után jogos a felvetés, én szeretném hinni, hogy a „lesson learned”, azaz megtanulták a leckét.

Mi a helyzet a Daimler Mercedes háza táján? A Mercedes a minap jelentette be, hogy  befejezi a hidrogén meghajtású személygépjárművek gyártását az Automotive News szerint, mivel az üzemanyagcella gyártási költsége kétszer akkora, mint a lítium-ion akkumulátor előállítási költsége. Az egyetlen kifejlesztett modell a Mercedes-Benz GLC F-Cell, melynek elektromos “testvére” az EQC.  A teherfuvarozásban még visszaköszönhet a hidrogén meghajtás, hiszen a Volvo csoporttal közös vállalatot alapított a szinergiák kihasználásra. Az árufuvarozás lehet az a közlekedési terület, ahol életképes lehet az üzemanyagcellás meghajtás, de erre kicsit később visszatérek.

Mercedes-Benz GLC F-Cell

A BMW csoport úgy tűnik, hogy különutas stratégiát folytat. Egy kicsit olyan érzésem van, hogy mindenre technológiára lövünk, hátha valamelyik bejön. Ez is egy stratégiai, bár így óriási kockázata van a fejlesztési kapacitások (humán és pénzügyi erőforrások) elaprózódásának. A BMW-nél is kiváló mérnökök dolgoznak, ők is tudják, hogy a hidrogéntartály, az üzemanyagcella nagy helyet foglalnak, és igen nehezek. Nemhiába integrálták ezen technológiát egy nagyméretű SUV-ba, nevezetesen a nemrég bemutatott X5 Hydrogen Next fuel cell modellváltozatba.

Az európai gyártók -ahol fellelhető érdemi K+F+I a hidrogénhajtás illetően- után egészen Japánig kell eveznünk, a világ legnagyobb autógyártójáig.  A hidrogén meghajtású gépjárművek rétori szerepében a Toyota. A világ első sorozatgyártású üzemanyagcellás autója a már 2. generációs Toyota Mirai. Itt fontos megjegyezni: a forgalmazás megkezdése óta egész Európában néhány száz darabot, míg Amerikában pár ezer darabot értékesítettek. A világ többi része sem büszkélkedhet kimagasló értékesítési számokkal. Pedig papíron még életképes is lehet a technológia a több, mint 500 km-es hatótávval  egyetlen  hidrogén feltöltéssel. Az elektromos áram termeléshez „csak” hidrogén és levegő, mily egyszerű. Legyünk objektívek. A hidrogénhajtás előnyei közé sorolják a nagy hatótávot (előbb említett Mirai 500km), gyors utántöltést és itt ki is merül.

Toyota Mirai

Nézzük meg, hogy miért nem jelent -szerintem sem- alternatívát a személygépjárművek meghajtását illetőn a hidrogén hajtás.

Az első és legfontosabb a rendkívül magas ár. Vegyük alapul a Toyota Mirait, melynek ára több, mint 80.000 Euró, ami átszámítva megközelítőleg  30 millió Forint. Csak megjegyzésként egy Nissan Leaf 10, míg egy Tesla Model 3 20 millió forintért elvihető. A  hidrogén rendkívül gyúlékony, e mellett könnyen robban. Természetesen a megfelelő körülmények között erre az esély  szinte minimális. Az üzemanyagcellákban platina ritkafémet is használnak, mely nyersanyag szintén véges, annak kitermelése költséges. Itt fontos megjegyezni, hogy a Toyota Mirai  hidrogéntartálya üresen is közel 100 kg, bár még mindig könnyebb, mint a teljesen elektromos autók akkumulátor pakkja. De ez a súlybéli előny gyorsan tova száll a plusz alkatrészek (üzemanyagcella, kisebb méretű lítium akkumulátor) súlytöbblete miatt.

Sokan támadják az elektromos autókat, hogy az elektromos áram nem a „fán terem”, azt környezetszennyező szénerőművekben állítják elő. Ez részben igaz, de számolni kell a jövővel, a megújuló energiák részaránya folyamatosan növekszik az egyes országok energiamixében. Természetes formában nem találjuk a hidrogént, azt is elő kell állítani. Annak ellenére, hogy a hidrogén a víz egyik összetevője, ipari méretekben metánból gyártják a hidrogént, melynek előállítása során keletkezik nem is kevés szén-dioxid is. Természetesen -ugyanúgy mint az elektromos autók esetében- elő lehet állítani megújuló energiaforrás, illetve elektrolízis segítségével, de ez megint növeli a komplexitást, illetve költségeket.

A fentiekből következik, hogy otthon nem tudunk hidrogént tankolni, ahhoz el kell mennünk egy hidrogénkútra, hasonlóan mint a belsőégésű motorral hajtott autók esetében. Európában jelképes, kb. 100 hidrogénkút van, ami szerintem nagyon-nagyon kevés. Ezzel szemben a villanyautónak elegendő 230 voltos konnektor, mely minden háztartásban megtalálható. A hidrogénkutak kialakítása rendkívül drága, 100 vagy többszáz millió forintba is kerülhetnek. Ha nem ipari előállítású hidrogént akarunk tankolni, akkor a hidrogént elő is állítható  a helyszínen elektrolízis és megújuló energiaforrás segítségével, de ez tovább emeli a költségeket. A legtöbb hidrogénkútra ugyanúgy szállítják a hidrogént, tovább növelve a hidrogén meghajtás ökológiai lábnyomát.

Hogyan alakulnak a költségek? 1 kg hidrogén kb. 9-10 Euró. A Toyota Mirai 5 kg-os hidrogén üzemanyagtartállyal rendelkezik, mellyel kb. 500-550 km megtételére képes. Tehát 100 km-en megközelítőleg 1 kg hidrogént fogyaszt, melynek ára 3500 Forint. Vegyünk egy átlagos elektromos autó fogyasztást, mely kb. 15 kwh/100km. 1kwh ára 35-40 Forint, számoljunk 40 Forinttal, ami 600 Forintnak felel meg.  3500 Ft. versus 600 Ft., szerintem nem kell tovább boncolnom a különbséget.

Térjünk vissza a bejegyzés elején található részhez. Milyen közlekedési eszközök esetében használható a hidrogén meghajtás véleményem szerint is? Elsősorban olyan közúti, vízi és légijárművek esetében, melyek nagy távolságot tesznek meg, illetve amelyekben nagyobb tartályok is helyet kaphatnak. Így gondolja a Volkswagen, illetve immáron a Daimler (Mercedes) is, mely a Volvo Trucks-al karöltve alapított közös vállalatot a szinergiák kiaknázására. A repülőjárművekben történő alkalmazásra vonatkozóan is vannak kísérletek, de az óceánjáró szállítóhajók esetében lehet reálisabb forgatókönyv a meghajtás alkalmazása a közeljövőben. Azt már ismerjük, hogy egy teherhajó 50 millió autó szennyezésével ér fel. Persze ennek a fele igaz csak, mivel a megállapítás kizárólagosan a különböző típusú kén-dioxidra vonatkozik, viszont a szennyezés valóban fennáll s  veszélyt jelent. Az üzemanyagcellás hidrogénmeghajtással „önellátók” lehetnek üzemanyag tekintetében a konténerszállító hajók. Megújuló energiából előállítják elektrolízis segítségével hidrogént állítanak elő, mely táplálja az üzemanyagcellát, amit meghajtja az elektromotorokat.

Remélem sikerült mindenki számára magas szinten bemutatni a hidrogénhajtás, személyautókban történő alkalmazásának néhány előnyét, illetve annál több hátrányát.

Marsi Norbert

e-mobilitási szakértő

Megjegyzés hozzáfűzése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük