Száguldó akkumulátorok

Úgy tűnik, az elektromos autók lassan kitörnek a „gazdag emberek jópofa játékszere” kategóriából, és kezdik meghódítani a világot. Egyelőre még csak módjával, hiszen a Föld egymilliárd gépkocsija közül jelenleg még a félmilliót sem éri el a részesedésük, de a trend meredeken emelkedő. Az alábbiakban megvizsgáljuk a „konnektoros autózás” gazdasági-technikai-lélektani hátterét, illetve a hazai helyzetet. Nem lehetünk kishitűek: a világ leg­drágább elektromos autójából, a Tesla Model S-ből csak Budapesten fél tucat közlekedik…

Mivel meglehetősen új jelenségről van szó, akad némi keveredés az elektromos, kiterjesztett hatótávolságú elektromos, hibrid, plug-in hibrid fogalomkörben, amit ráadásul önös érdekből egyes gyártók is növelnek. Nézzük hát az alapokat!

A tisztán elektromos autóknál (írásunk tulajdonképpeni témájánál) nincs sok magyaráznivaló: csak villanymotor van a kocsiban, amit a magunkkal hurcolt akkumulátorról táplálunk. Az elengedhetetlen fékenergia-visszanyerő rendszer lassítás vagy fékezés esetén egy generátort hajt meg, a keletkező elektromos áramot pedig a rendszer az akkumulátorban tárolja.

A Toyota Prius-féle hagyományos hibrid autó környezetkímélő ugyan, de nem elektromos. Jellegzetessége, hogy van belső égésű (benzin, dízel vagy gáz) és villanymotorja is, amelyek munkamegosztását a fedélzeti számítógép vezérli. Az autó tiszta elektromos meghajtással mindössze 2-5 kilométert tud megtenni, maximum óránként 40 kilométeres sebességgel.

A már tucatnyi márkánál kapható tölthető (plug-in) hibrid leginkább annyiban különbözik a „full” hibridtől, hogy az akkumulátora már hálózatról is tölthető, a tiszta elektromos hatósugara pedig eléri 20-40, sőt akár a 80 kilométert is. Szintén nem tekinthető elektromos autónak, bár átlagos napi városi használat esetén egyáltalán nincs szükség a környezetszennyező belső égésű motorra.

A kiterjesztett hatósugarú elektromos autónál a meghajtást már kizárólag elektromotor végzi, ám az akkumulátorok feltöltésében szükség esetén nagy szerepet kap a robbanómotor. Vagyis az elnevezése ellenére ez is hibrid megoldás. A hibridautózás gyors ütemű elterjedése rámutat a teljesen elektromos autók legnagyobb gyengéjére: az akkumulátorkapacitásból eredő korlátozott (100-160 kilométeres) hatótávra, illetve az ehhez kapcsolódó „töltésfrászra”. Nem lehet igazán kellemes egy 600 kilométeres út, ha közben négyszer-ötször is meg kell állni egy elektromos töltőállomásnál (ha éppen akad), és mindegyik pihenő legalább fél-, de inkább egy teljes óráig tart.

A hibridek tehát – villanymotorjuk ellenére – bizonyos mértékű függőséget fenntartanak a hagyományos belső égésű motoroktól, cserében viszont pszichológiai támogatást adnak. Szükség esetén bármikor bekapcsolható a nagy teljesítményű benzinmotor, így akár ezer kilométerig sem kell attól tartani, hogy lemerül az akku, és a delikvens ott marad az út szélén. Az már más kérdés, hogy ez a „duplikáció” is komoly összegbe kerül.

A „zöld autózást” meg lehet közelíteni technikai oldalról (hangtalan élményautózás egy bivalyerős elektromotorral), gazdasági szempontból (keveset fogyaszt, bár kétszer annyiba kerül, mint benzines társa), de valószínűleg a társadalom-lélektani megközelítés a legfontosabb. Az emberiség gazdagabbik felének az ingerküszöbét már elérte a fenntartható fejlődés-klímaváltozás-Föld tönkretétele csomag, és jogos lelkiismeret-furdalásában úgy döntött, tesz valamit bolygónk megóvása érdekében – a közlekedésben is.

Jobb helyeken ez az egyéni tenni akarás némi kormányzati akarattal is párosul, már ami a megújulóenergia-termelést illeti. Mert az nem igazi megoldás, hogy a városban ugyan nulla emisszióval autózgatok, de ötven vagy száz kilométerrel arrébb környezetszennyező hőerőművekben termelik meg a nekem szánt energiát. Az igazi „zöld közlekedés” a megújulóenergia-termelésen (víz, szél, nap, geotermia, biogáz) alapuló hálózat, amelyre én is jó érzéssel tudok rácsatlakozni a zöldautómmal. A kivitelezés lehet házilagos (napelemek a tetőn, töltő a garázsban), ám ez nagyon drága és időjárásfüggő variáció. Több haszonnal kecsegtet, ha minderről az állam vagy az elektromos szolgáltató gondoskodik. Zöldáram, intelligens hálózat, otthoni konnektor a városokban és az autóutak mellett fellelhető nyilvános és gyors töltőállomásokkal párosítva, szinte ideális állapot. Amennyiben mindez a rendelkezésünkre áll, már csak néhány technikai „apróságot” kell megoldani, és az elektromos autózás igazi élménnyé válik.

Némileg kiélezve ugyanis a kérdést, az elektromos autózás nem autógyártási, hanem egyszerű akkumulátorprobléma! Ha lenne megfelelő akkunk, a felmerülő gondok kilencven százalékát már meg is oldottuk volna. Egy elektromos jármű primitíven egyszerű jószág a kifinomult benzines megoldásokhoz képest. Nézzünk csak meg egy szovjet trolibuszt! Nem kell bele olajat tölteni, nincs indítómotor, kuplung, sebességváltó, katalizátor, kipufogórendszer, vezérműtengely, és hosszan lehetne még sorolni. Van benne viszont egy iszonyúan erős, óriási nyomatékú villanymotor és több tíz- vagy százkilónyi akku.

És itt kezdődnek a problémák. Mert a kisautókba bepakolt akkumulátorcsomag normál körülmények között is csak 120-160 kilométer távolságra elegendő, ha azonban nyáron bekapcsoljuk a légkondicionálót, vagy ne adj isten télen a fűtést, a megtehető távolság máris 30-50 százalékkal csökken. Kellemetlen.

Az anyagtudomány és az elektronika az elmúlt évtizedekben hihetetlenül sokat fejlődött, de egy igazán használható és olcsó energiatároló berendezést még nem sikerült létrehoznia.

A „hétköznapi” autókban tulajdonképpen még ma is ugyanolyan kénsavas ólomakkumulátort használunk, mint száz évvel ezelőtt. Annyi változott csupán, hogy a kilencvenes évek végén nagy nehezen sikerült megoldani a zárt konstrukciót, és némely típusnál az elektrolit elzselésítését, hogy ne folyjon ki a sav. Az elektronikai forradalom persze magával hozta a laptopokba, különböző zenei készülékekbe, kamerákba és mobiltelefonokba való miniakkumulátorok kifejlesztését.

Ha még emlékszünk rá, néhány évtizede szinte minden ilyen eszközben nikkel-kadmium (NiCd) akkumulátor lapult. Nem volt olcsó, de egészen jól bevált, csak kiderült, hogy a kadmium erősen mérgező fém, ezért hamarosan lecserélték nikkel-metál-hidrid (NiMH) konstrukciókra. Ezek még drágábbak voltak, élettartamuk és csúcsteljesítményük meg sem közelítette a „mérgező” elődét, ezért egyértelmű volt, hogy tovább kell kutatni a jobb megoldás érdekében. Valószínűleg nem volt olyan elem a periódusos táblázatban, amelyet a kutatók nem próbáltak ki energiatárolási célra, míg kiderült, hogy egyelőre a lítium lesz a nyerő.

A lítiumion (Li-ion) akkumulátorok is számtalan variációban készülnek, attól függően, hogy a katódjuk kobalt-oxid, vas-foszfát, mangán-dioxid vagy alumínium-szilikát, de sok a közös pozitív jellemzőjük. Könnyűek, tartósak, nem mérgezőek, lassan veszítik el a töltésüket, és nem képződnek kristályok a belsejükben. Hátrányuk, hogy drágák, kevéssé bírják az extrém hideget és meleget – és miként tapasztalhatjuk – élettartamuk igencsak véges. Elektromos autóban 4-6-8 éven belül cserélni kell őket, ami óriási összeget jelent.

Tehát amíg a világ nagy koponyái nem fejlesztenek ki egy használható és viszonylag olcsó akkumulátort (grafénból?), addig a tiszta elektromos élményautózás is csak vágyálom marad.

Palkovics László akadémikus, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépjárművek és Járműgyártás Tanszék vezetője természetesen ennél jóval komplexebben és árnyaltabban látja a kérdést. Megítélése szerint komoly esély van arra, hogy a következő évtizedben az elektromos autózás jelentősen elterjed a világon, ám ehhez előbb lényeges technológiai, gazdasági és társadalmi feladatokat kell megoldani.

A technológiai problémák közül kétségtelenül az akkumulátor okozza a legtöbb gondot, különösen annak alacsony energiasűrűsége. Járulékos kérdés, hogy az akkumulátorok gyártásához lesz-e elég alapanyag a világon. Példának mindjárt itt a lítium, ha a jelenleg leginkább elterjedt Li-ion akkumulátorokra gondolunk. Szerencsére a világ nagy kutatóintézeteiben igen biztató kutatások folynak a „jövő akkumulátorának” kifejlesztése területén, és ezek alapján egyáltalán nem biztos, hogy a lítium marad a trónon. A jó minőségű elektromos autóhoz hosszú távon is megbízható villanymotor-konstrukciók is kellenek, és ezen is van még mit dolgozniuk a fejlesztőknek. Az elektromos autó többi alkatrésze nem okozhat komolyabb problémát.

Ami a gazdaságosságot illeti, nemcsak a kis darabszám és drága ár összefüggésre kell gondolni, hanem arra is, hogy szigorúan pénzügyi alapon egyáltalán megéri-e ez az egész elektromos autózás. Meg kell vizsgálni, hogy mennyibe kerül az áram, amit az autóba töltünk, milyen hatásfokkal dolgozik az erőmű és a villanymotor, mennyi veszteség keletkezik az elavult hálózatokban, az akkumulátorban, milyen járulékos kiadásokkal kell számolni az autó teljes életciklusa során, és így tovább. Ehhez jönnek az olyan pluszköltségek, mint például az igen sűrű gyorstöltő hálózat kiépítése.

Egy gazdag ország persze a mellbevágó számok ellenére is dönt­het úgy, hogy van annyira fontos a klímavédelem, a fenntartható fejlődés és a nulla emisszió, hogy különböző kedvezményekkel támogatja az elektromos autózást, sőt mögötte még a megújuló energiaforrásokat is fejleszti. Hiszen mégiscsak az lenne a lényeg, hogy az áramot ne egy elavult szénerőműben, hanem „zöld” módon termeljék meg.

És ekkor már csak egyetlen „apróság” hiányzik a villanyautózás sikeréhez: a fogyasztói szokások megváltoztatása. Ha valaki összesen 20 kilométert közlekedik naponta, azt ne egyedül, egy hathengeres benzines kocsiban tegye, hanem egy kis villanyautóban, s ha lehet, társakkal. Ismerve az autósokat, valószínűleg ez sem lesz kisebb feladat, mint a szuper akkumulátor kifejlesztése. A világ fél ezreléke

A magas ár és a technikai-konstrukciós gyermekbetegségek ellenére az elektromos autók száma meredeken emelkedik a világ gazdagabb felén. Jelenleg már mintegy 500 ezer konnektoros autó járja az utakat, beleértve az egyre szaporodó kishaszonjárműveket, dobozos furgonokat és nagyobb városi transzportereket. A több mint egymilliárdos állományhoz képest ez megmosolyogtató adat (kevesebb mint fél ezrelék), ám ha azt vesszük, hogy 2012-ben még csupán 100 ezer ilyen jármű zizegett az utakon, óriási a fejlődés, és már egyáltalán nem elképzelhetetlen a 2016-ra jósolt egymilliós szám. Ne legyenek illúzióink: a magánemberek ezek nagy részét második vagy harmadik járműnek veszik, keveseknek van kizárólag csak elektromos autójuk.

Darabra a hatalmas népességű Egyesült Államokban, Japánban és Kínában volt az elektromos autók iránt a legnagyobb a kereslet, ám ha az egy főre jutó értékeket vesszük, akkor a szupergazdag és vízenergiával jól ellátott Norvégia fölényesen vezet Hollandia, Izland, Franciaország és Észtország előtt. Ezekben az országokban persze nem csak az állampolgárok öntudatára lehetett hagyatkozni. Komoly értékesítésösztönző programokat vezettek be, adókedvezményeket adtak, parkolási tiltásokat oldottak fel, és nem utolsósorban kiépítették a sűrű gyorstöltő hálózatot, hogy a zöldautósok ne csak a belvárosokban érezzék otthon magukat.

A legnagyobb, részben vagy teljesen elektromos autókat gyártó cégek Japánban és az Egyesült Államokban vannak. A legtöbb ilyen autót a japán Nissan gyártja, a Leaf minden idők legkeresettebb tisztán elektromos autója lett, elsőként lépte át a 100 ezres értékesítési határt.

A General Motors Chevrolet Volt/Opel Ampera duója is megközelítette már ezt a mágikus határt, de ők egy másik kategóriában, a plug-in hibridek között indulnak.

Tulajdonképpen megállapíthatjuk, hogy a világon szinte már nincs is olyan komoly autógyártó, amelyik ne jött volna ki tisztán elektromos vagy plug-in gépkocsival, de leginkább mindkettővel. Arról viszont már megoszlanak a vélemények, hogy a jelenlegi darabszámok és árképzés mellett lehet-e gazdaságos a sorozatgyártás. Néhány gyártó szerint igen, mások viszont bölcsen hallgatnak. Presztízsokokból így is, úgy is gyártani kell a zöldautókat, akkor pedig miért rontsák a márka imázsát. Kerül, amibe kerül. És bizony nagyon sokba kerül. Főleg a lítium. Az elektromosautó-gyártók kényszerűségből egyértelműen a Li-ion akkumulátorok mellett tették le a voksukat, sőt akadnak, akik már ennek utódjával, a vékony és rugalmas cellákból álló lítium-polimer (Li-polymer) konstrukcióval is próbálkoznak.

A Bolívia–Chile–Argentína „lítiumháromszögben” kitermelt fém ára folyamatosan emelkedik, és az elektromos autózás további növekedésével ez öngerjesztő folyamattá válik. Egy átlagos elektromos autó akkumulátorába ugyanis mintegy 5-7 kiló lítiumra van szükség, ami ezer mobiltelefonra lenne elég. A világ leghíresebb és legdrágább elektromos autójában, a Tesla Model S-ben ennek a többszöröse található. A cellák a kéttonnás luxuskocsi teljes padlólemezét befedik, összsúlyuk pedig eléri a 700(!) kilogrammot. Igaz, másképpen nem is lehetne elérni a fantasztikus menettulajdonságokat és a többi elektromos autóhoz képest kétszeres-háromszoros hatótávolságot.

A kalkuláció végeredménye elég ijesztő: a gyártók nem igazán szokták részletezni, de önmagában a Li-ion akkumulátor kiteheti az egész kocsi értékének a harmadát, sőt ennél többet is. Így aztán érthető, hogy egy átlagos elektromos autó mintegy másfél-kétszer annyiba kerül, mint hagyományos társa. Például a vadonatúj 7-es Golf németországi ára alapfelszereltséggel 18-20 ezer euró, míg a nemrégiben piacra dobott 85 kilowattos elektromotorral felszerelt E-Golf 34 900 euró. Ennyiért viszont már egy Audi A5-ös kupét vagy egy Passat kombit lehet venni. A sokat emlegetett Tesla Model S csúcsmodell ára Európában – felszereltségtől függően – 80-120 ezer euró között van, ami már a szuperluxus Audi A8 és Mercedes S osztály árkategóriája. Második autónak azért egy kicsit drága…

Elektrobusz

Elektromos autóbusz már évtizedek óta létezik: trolibusznak hívják, de az akkumulátoros-szuperkondenzátoros vál­to­zattal is folynak biztató kísérletek. A legfőbb akadály a Li-ion akkumulátorok horribilis ára, ezekből ugyanis egy normálméretű autóbuszba 2-3 tonna(!) szükséges. Éppen ezért jóval elterjedtebb a hibrid megoldás, ahol indulásnál és alacsony sebességnél a villany-, később pedig a hagyományos dízelmotor dolgozik. Budapesten 2014 végéig 28 dízel-elektromos Volvo hibrid áll forgalomba, míg Kecskemétre 25 darab, hasonló elven működő Mercedes Citarót vásároltak. A magyar fejlesztők sem tétlenkednek: Debrecenben egy hazai gyártású, tisztán elektromos meghajtású midibusz kapott „közlekedésre alkalmas” minősítést. Budapesten pedig egy üvegszálas kompozit vázszerkezetű, tiszta elektromos hajtású autóbusz prototípusát mutatták be nemrégiben, amely készülhet majd hibrid és gázüzemű változatban is.

Magyarország a gazdasági fejlettségének megfelelő helyen van a villanyautózás térképén a maga ötven töltőállomásával és száznál kevesebb gépkocsijával. De már Budapesten sem okoz szívdobogást, ha hangtalanul elsuhan mellettünk egy 40 milliós Tesla, elvégre csak a fővárosban van belőle hat vagy hét darab.

Itthon, becslések szerint, jelenleg mintegy 60-80 elektromos autó fut. Ezek között három taxi is van, mindegyik Nissan Leaf típusú, amely teljesíteni tudja az összes szigorú előírást. A konnektoros autók elterjedését nemcsak a kirívóan magas ár, hanem a ritka töltőhálózat és az állami támogatás hiánya is akadályozza.

Egyelőre még csak annyi kedvezményt kaphatnak az elektromosautó-tulajdonosok, hogy nem kell regisztrációs adót fizetniük, de a nemrégiben beharangozott Jedlik Ányos-terv és a benne rejlő kedvezménycsomag megfelelő alapja lehet a hazai zöldautózás széles körű elterjedésének. A nemzetközi tapasztalatok ugyanis egyértelműen azt mutatják, hogy azokban az országokban szembetűnő az elektromos autózás felfutása, ahol jómódú és környezetvédő a középosztály, az állam pedig tekintélyes támogatást ad a „zöldautósoknak”.

Persze megfelelő sűrűségű töltőhálózatra mindenképpen szükség van a projekt sikeréhez, nem elég csak a garázsban lévő töltőre alapozni. Cseppet sem komfortos érzés úgy furikázni napközben, hogy az ember szakadatlanul a töltöttségjelzőt figyeli. Az már más kérdés, hogyan lehet feloldani a csapdahelyzetet: amíg nincs elég elektromos autó, nem éri meg töltőállomásokat létesíteni, viszont ha kevés a nyilvános állomás, senki nem vesz elektromos gépkocsit.

Nálunk a legnagyobb hálózatot – 33 töltőállomással – az Elmű-Émász-csoport üzemelteti, a második legnagyobb szereplő az E.On, amely 11 állomást épített ki a Balaton körül, illetve az 1-es út mellett. Jászay Tamás, az Elmű vállalatfejlesztési igazgatója személy szerint is teljes mértékben elkötelezett az elektromos autózás honi elterjesztése iránt, és ez igaz az egész Elmű-Émász társaságcsoportra is. Ezt mi sem bizonyítja jobban, mint hogy a 18 darab kétfejes, nyilvános budapesti töltőállomásukon 2010 óta ingyenes a töltés, és ez így marad az idei év végéig. A cég egyébként nemcsak nyilvános töltőállomásokat állít hadrendbe, de megrendelésre is szállít ilyen berendezéseket. Budapesten tíz, vidéken öt ilyen, átlagosan 1-2 millió forintba kerülő mérőállomást szállítottak már le, jellemzően bevásárlóközpontoknak (Duna Plaza, Mammut, Lurdy Ház, Sopron Plaza stb.) és közintézményeknek, ahol az üzemeltető dönt a szolgáltatás áráról.

Hogy mikor lesz fizetős az Elmű „utcai” szolgáltatása, még vállalati döntés kérdése, ám ahogy szaporodnak az elektromos autók a fővárosban, úgy közeledik ez a határnap. Hiszen tíz-húsz gépkocsi-akkumulátor feltöltése még belefér egy ekkora vállalat marketing­büdzséjébe, de a százas nagyságrend már elgondolkodtató összegeket jelentene egy alapvetően profitorientált cégnek. Mert nemcsak az áram áráról van szó, hanem a rendszer üzemeltetéséről, önfogyasztásáról, karbantartásáról, a számítástechnikai és humán hátteréről is. Márpedig egy éven belül elérheti a százat az elektromos autók száma a fővárosban, amit az Elmű belső számítástechnikai rendszere is jelez: az elmúlt három évben többszörösére nőtt a töltőállomásaik forgalma, illetve áramfogyasztása, és a növekedés üteme egyre gyorsul.

A fizetősre való átállás technikailag nem okozna különösebb gondot az Elműnek, mivel már eleve „smart”, vagyis intelligens töltőállomásokat telepítettek az utcákra. A cég a váltóáramos „Mennekes” típusú töltők mellett tette le a voksát, ami az RWE AG anyavállalat több ezer példányban tesztelt standard berendezése. Véleményük szerint ez a 3 × 32 amperes rendszer tökéletesen megfelel a városi körülményeknek és a kis elektromos autóknak, hiszen egy 20-24 kilowattóra teljesítményű, tökéletesen lemerült akkut is fel tudnak tölteni bő egy óra alatt. Persze a Tesla Model S 85 kilowattórás akkumulátora már egy másik kategóriába tartozik, és az autópályák melletti töltőknél sem szívesen időznének az autósok egy-másfél órát. Az Elmű technikailag a nagy teljesítményű, egyenáramú töltőállomások telepítésére is fel van készülve, ahol a feltöltési idő nem haladja meg a 20-30 percet.

A cég egyébként a „pult másik oldalán” is aktív: hat elektromos autójuk járja a várost nap mint nap. A tapasztalatuk egybecseng az általános megítéléssel: gyors, kényelmes, hangtalan, tökéletesen megfelel a városi igényeknek. Igaz, nekik még az „otthoni” áram is ingyen van… A Nissan a hazai elektromos autós piac karakteres szereplője és jó ismerője is egyben, a nevéhez fűződik a legsikeresebb elektromos autó a Leaf, másrészt pedig saját, egyre bővülő töltőhálózatuk is van.

Palkovics Péter, a Nissan Magyarország munkatársa elmondása szerint jelenleg két villámtöltőjük üzemel, de további 11 szerződés­kötés előtt áll. A meglévő két állomásuk (Budaörs, Siófok) egyébként meglehetősen nagy forgalmat bonyolít le. Különösen a budaörsi, ahol az agglomerációból érkező vendégek megisznak egy kávét, és köz­ben ingyen feltöltik a lítiumion akkumulátorukat az úgynevezett ChaDeMo töltő segítségével. Ez az egyenáramú berendezés a leggyorsabb, ami nálunk elérhető, igaz, az ára is ennek megfelelően borsos. A tervezett 11 új töltőpont nagy része Budapesten kap helyet, és 2014 nyaráig helyezik őket üzembe.

Ami pedig a Nissan Leaf forgalmát illeti, nem lehetnek elégedetlenek: kilenc hónap alatt 24 darabot értékesítettek, többségüket Budapesten. Ezt elég jó eredménynek tartják, mintegy visszajelzésnek a magyar vásárlóktól, hogy jó a koncepciójuk. A Leaf ugyanis kompromisszumok nélküli elektromos autó, már a tervasztalon is annak készült, nem kellett később átalakítgatni, mint más hibrid típusokat.

A konkurencia adatait nem ismerik, de becsléseik szerint a közös koncepció alapján készülő Mitsubishi i-MiEv, a Citroën C-Zero és a Peugeot iON hármasból is hasonló nagyságrendben értékesíthettek, amihez hozzájön még néhány darab „szürkeimport”.

A forgalmazó cégek között nem igazán dúl konkurenciaharc, inkább szorítanak a többiek sikeréért is, mert minél többet adnak el közösen, annál inkább bebizonyosodik, hogy az elektromos autónak igenis van jövője Magyarországon.