Az elektromos vagy a hidrogén autó lesz-e a befutó? Esetleg valami teljesen más?

Bevezetés

A hidrogén autókat sokan az elektromos hajtás alternatívájaként tartják számon, a cikkben annak járunk utána, hogy a hidrogén hajtás valós alternatíva lehet-e.
Bár sokan gondolják azt, hogy az elektromos autó új dolog, valójában már az 1890-es években, az első gépjárművek megjelenésének idején is léteztek, sőt, az 1910-20-as években az amerikai nagyvárosokban kifejezetten népszerűek voltak a gazdag hölgyek körében, akik utálták az akkori autók üzemeltetésével járó macerát és mocskot, ellenben élvezték az elektromos autók halk működését, és alacsony (25-30 km/h) végsebesség nyújtotta biztonságot. A városi környezetben az akkori parányi, 50-60 km-es hatótáv sem volt probléma.

Az első világháború után a benzinmotoros autók komoly fejlődésnek indultak, nőtt a sebességük, a hatótávolságuk, megjelentek olyan kényelmi extrák, mint az önindító, mindezek mellett olcsóbb volt őket gyártani, és hosszú távon üzemeltetni. Így az autók fejlődése a belsőégésű motorok felé billent, és egy jó 100 éves egyeduralkodás után úgy tűnik, a régi rivális, az elektromos autó üti ki őket a versenyből.

Az elektromos autó visszatér

Érdekes tény, hogy már az Apollo program holdjárója is elektromos hajtású volt, mégis egészen a 2010-es évek elejéig kellett várni a nagy visszatérésre. A 2000-es évek elején korunk ügyeletes (őrült?) zsenije, Elon Musk bevásárolta magát a Teslába, és legyártották az első elektromos Roadster-eket. Az első évben mindössze 147 darab elektromos járművet sikerült legyártaniuk, ráadásul ezek nem is teljesen saját autók voltak, hanem átalakított Lotus Elise-ek. Az első generációs Roadster eladásai annyira alacsonyak voltak, hogy szinte említésre sem méltók. Két dolgot bizonyított be a Roadster, amivel történelmet írt. Az egyik, hogy az elektromos autó, mint termék, igen is működik, gyártható, használható, eladható. A másik, hogy mindez profittal megtehető. Ennek a két tényezőnek az együttállása pedig lényegében megpecsételte a belsőégésű autók sorsát.

Mi a baj a belsőégésű motorokkal

A válasz nagyon egyszerű. Az, hogy elpusztítják a bolygót. No ennél a mondatnál szoktak jönni azok – az amúgy jogos – érvek, hogy de a repülés mennyire szennyező iparág, a hajózás mennyire szennyező iparág, a villamosenergia termelés mennyire szennyező iparág, és ez mind-mind igaz. Ezekkel az iparágakkal is foglalkozni kell, ha az emberiség és a jelen civilizációk túl akarja élni az elkövetkező 200 évet. És a helyzet az, hogy foglalkoznak is ezekkel a területekkel. Hidrogénnel hajtott hajók, repülők, megújuló energiatermelés, energiatárolás, moduláris atomreaktorok, fúziós erőmű. Csak néhány dolog, amivel az emberiség jelenleg kísérletezik. Látni és érteni kell, hogy jelenleg egy energetikai rendszerváltásban van a világ. Még nagyon az elején, de a folyamat elkezdődött.

Szennyező hajók és repülők ide vagy oda, van az autókkal egy nagy baj, ami a többi szennyezővel nincs. Névleg, hogy jelenleg az autók az orrunk alá pöfögik azt a mocskot, ami az üzemeltetésük során kijön belőlük. És egy autó még okés, még száz is. De Budapest területén ma 700.000 autó van nyilvántartva. Ezek napi szinten jönnek-mennek az utakon, és okádják a halált. Az orrunk alá. A ti orrotok alá is. A gyerekeitek és unokáitok orra alá is. És amikor azt mondom, hogy halált, akkor nem viccelek, mi több, még csak költői túlzásnak sem nevezhető az állítás. Európa szerte évente 400 ezer ember hal meg a légszennyezés miatt. De mondok egy másik adatot is, évente kb. 500 milliárd forintot költ az állam a közlekedési légszennyezettségből származó betegségek kezelésére. Hangsúlyoznám, ez csak és kizárólag a közlekedési légszennyezés eredménye, ebbe még nincs benne a többi légszennyező által okozott megbetegedések költsége.

Például ha ez a költség nem lenne, az állam ennek az árán minden évben kisorsolhatna 50.000 darab, 10 millió forint értékű elektromost autót a lakosok között. Amik, ugye nem szennyeznek. Legalábbis, lokálisan semmikéeppen. Csak hát ez a költség van. Az emberek meg meghalnak.

Akkor hogyan tovább?

Nos, az talán, ezek után belátható, hogy a belsőégésű motoros autó rossz és meg is kell tőle szabadulni. Ezt végre belátták az európai vezetők is. A kérdés csak az, hogy mi következik a benzin/dízel után. Jelen állás szerint több alternatíva létezhet, legalábbis elvi szinten. Ilyen lehet az elektromos autó, a hidrogénnel hajtott elektromos autó, a hidrogénnel hajtott belsőégésű motor, a karbon semleges üzemanyaggal hajtott belsőégésű motor, különféle egyéb gázokkal hajtott autók, és ki tudja, miket fejlesztenek még eldugott laborokban.

Az is nyilvánvaló, hogy nem lesz egyetlen olyan technológia, ami minden igényt ki fog tudni szolgálni. Az elektromos hajtáslánc még akár alkalmas is lehetne rá, viszont a jelenleg létező akkumulátorok súly/energiasűrűség arány nem teszi lehetővé, hogy minden felmerülhető helyzetben megoldást nyújtsanak. Az elektromos motorok rendkívül sokoldalúan használhatók. Gondoljunk csak bele abba, hogy elektromos motor hajtja a fogkefénket és a borotvánkat is, ugyanakkor villanymotorok hajtják a világ legnagyobb hajóit (anyahajók, jégtörők) is. Ezen hajókon viszont az elektromosságot nem akkumulátorokban tárolják, hanem atomreaktorok állítják elő. Egész egyszerűen fizikailag szinte lehetetlen annyi akkumulátort beletenni egy anyahajóba vagy konténerhajóba, ami annyi energiát le tud adni, hogy a hajó átszelje az egész világot, és még megatonnaszám vigyen magával hasznos terhet is. Ugyan ez a helyzet a repüléssel is. Bár napjainkra több tucat elektromos repülő is túl van az első repüléseken, a technológia még nem alkalmas nagy távolságok megtételére. Lehet, hogy egy napon lesz olyan akkumulátor, ami lehetővé teszi majd ezen akadályok legyőzését, de jelenleg még nincs meg a szükséges technológia. Ebből kifolyólag az jól látszik, hogy az elektromos hajtás nem lesz mindenütt megfelelő választást. Legalábbis amíg jobb akkumulátorokat nem tudunk kifejleszteni.

Viszont az is látszik, hogy az elektromos autózás már most, a 350-500 km-es autópályás hatótávokkal is tökéletesen alkalmas városi közlekedésre, sőt, akár 1000-1500 kilométer megtétele sem jelent kiugróan nagy kényelmetlenséget egy gyorsan tölthető modellel.
Az elektromos autók jelenleg ténylegesen létező alternatívái a hidrogén hajtású, tüzelőanyag cellás járművek. És bár én azt gondolom, hogy a hidrogénnek igen is komoly szerepe lesz a jövő energiapolitikájában, sőt, még járművek meghajtásában is, én nem látom azt, hogy a hidrogén hajtású személyautók életképes alternatívái lehetnek az elektromos autóknak. Ennek az állításnak – vagy szimplán csak feltételezésnek – több oka is van. Az érem egyik oka, technológiai jellegű, a másik emberi.

Technológiai szempontok

Míg mára az elektromos autó technológiai értelemben készen van, lényegében minden nagyobb gyártónak van valamilyen platformja, amire tud EV-t építeni, addig a hidrogénnel alig 1-2 gyártó kísérletezik komolyabban, és ott még nagyon sok a kérdés. Igazából még nincs kitalálva az egész. Nincsenek gyárak, amik ontanák magukból a kocsikat, az egész nagyon kísérleti. És ha megnézzük a hidrogén hajtás fizikáját, jól látszik, hogy nagyon sok probléma van a dologgal.

Hatékonyság

Míg egy elektromos autó hatékonysága (tehát, hogy a beletöltött energiamennyiség mekkora részét képes levinni az útra) 70-90% addig egy hidrogén hajtású autóé 20-30%. Lényegesen rosszabb a hatásfok. Ráadásul ha a teljese energiamátrixot nézzük az energiatermelés pillanatától, még rosszabb a helyzet, mert ott az elektromos autók kb. (legrosszabb esetben) 50%-a áll szemben a hidrogén hajtás kb. 6%-ával. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy ha hidrogénnel akarunk közlekedni akkumulátor helyett, akkor sokkal több energiát kell termelnünk, ahhoz, hogy sokkal kevesebb utat tudjunk megtenni. Nem hangzik jól, igaz? Hát nem is az.
Újabb hátráltató tényező, hogy a hidrogénhajtású autók valójában nehezebbek a akkumulátor hajtású autóknál, ami tovább rontja a fent kiszámolt 6%-os hatékonyságot.

Üzemeltetési nehézségek

Míg egy elektromos autó tankolása lényegében abból áll, hogy bedugjuk egy konnektorba, vagy fali töltőbe, addig a hidrogén autók tankolása egy komplex és veszélyes feladat. Nem feltétlenül a kezelőnek, hiszen lényegében ott is annyi történik csupán, hogy egy csövet bedugunk a kocsiba. Viszont a technológia, ami lehetővé teszi, hogy 700 báros nyomáson töltsük fel az autó üzemanyag tartályát, az már igencsak komplex, drága, és sok potenciális hiba forrása.

Arról nem is beszélve, hogy a hidrogén egy nagyon illékony, nagyon gyúlékony/robbanékony anyag. A biztonságos tárolása komoly kihívás, és bár mára készen vannak az erre a célra szánt tartályok, ezek gyártása költséges, az autóban való elhelyezése pedig konstrukciós nehézségekhez vezet.

Biztonsági kockázat

Az elektromos autóknak rossz a híre, ugyanis ha egy kigyullad, az hírértékű anyagként az egész világot körbejárja. Ha egy belsőégésű motoros autó gyullad ki, az senkit nem érdekel. Tény, hogy az elektromos autók statisztikailag sokkal kevésbé hajlamosak kigyulladni, mint az üzemanyaggal hajtott autók. Feltéve, hogy mentesek tervezési és gyártási hibáktól (lásd Samsung Note 7 akku gate). Ráadásul a jövőben vélhetően sokkal biztonságosabbak lesznek az akkuk, egy szilárdtest akku például elvi szinten sem igazán lesz képes kigyulladni. De az még odébb van. Ellentétben az akkumulátorral, amit nem arra terveznek, hogy égjen, a hidrogén az egyik leginkább robbanékony gáz a földön.

Ezzel hajtani autókat vélhetően kockázatos. Nem is feltétlen új korában, de a magyar autók 16 éves átlagéletkorát és bontószökevény mivoltát tekintve, a hidrogén autó a jövő időzített bombája lesz. És akkor nem beszéltünk még arról, milyen kockázatot rejt magában egy tűzeset egy olyan parkolóban, ami hidrogén autókkal van teli. Stb., stb., stb. Lehet bármilyen jó a technológia, hibák mindig előfordulhatnak, és ha egy kifejezetten nagy robbanási potenciállal bíró anyaggal dolgozol, megeshet, hogy felrobban. És már volt is rá példa, hogy mindez a gyakorlatban is megtörtént.

A költségvonzat

Amikor költségekről beszélünk, vizsgálnunk kell az infrastruktúra költségeit, az autó vásárlásának költségét és az üzemeltetési költségeket.

Az infrastruktúra költségei

Az elektromos autók kapcsán sokszor felmerül kritikaként, hogy drága kiépíteni a töltőhálózatot, ráadásul minél nagyobb teljesítményű a töltő, annál drágább is lesz, illetve annál költségesebb lesz az azt kiszolgáló elektromos hálózat. Ez igaz, de ugyanez igaz a hidrogénre is. A töltőállomások drágák, és potenciálisan sok veszélyt hordoznak magukban.
Ezen felül ne felejtsük el azt, hogy ha a hidrogént szállítják a töltőállomásra, mint ahogy most a benzint/dízelt/LPG-t szállítják a benzinkutakra, annak egy folyamatos szállítási és logisztikai költsége van, ha pedig a kúton állítják elő, akkor ugyan úgy lesz komoly elektromos igénye az állomásnak, és nyilván még komolyabb infrastrukturális beruházási vonzata. Arról nem is beszélve, hogy mennyivel egyszerűbb elvezetni egy kábelt 1-1 elektromos töltőállomásig, mint folyamatosan hidrogént szállítani az adott állomásra. Bármekkora költsége legyen is az elektromos hálózat fejlesztésének, nyilván ez lesz a legolcsóbb az összes szóba jöhető opció közül.

Az autóvásárlás költségei

Jelen állás szerint a hidrogénüzemű személygépjárművek drágák, sőt drágábbak az elektromos autóknál. A Magyarországon elérhető egyetlen Toyota Mirai ára olyan 25 millió forint környékéről indul. Amennyiben nagyobb sorozatban gyártanák, bizonyára lehetne olcsóbb, de az elektromos autók ára az elmúlt 2-3 évet kivéve folyamatosan és nagy mértékben esett. Ha világ egyszer túljut a Covid és az orosz-ukrán konfliktus negatív hatásain, vélhetően ez a trend folytatódni fog, tehát igen nagy valószínűséggel az elektromos autók közép és hosszabb távon is olcsóbbak tudnak lenni, maradni a hidrogénes autóknál, sőt belátható időn belül paritásba kerülnek a belsőégésű motoros autókkal, később pedig olcsóbbak is lehetnek azoknál.

Üzemeltetési költségek

A hidrogénnel, mint üzemanyaggal pont ugyan az a helyzet, mint a hidrogénhajtású autókkal. Egyelőre nem elég olcsó ahhoz, hogy versenyképes legyen. Egy mai hidrogén hajtású autó kb. 1 kg hidrogénnel megy el 100 km-t. Ennek az ára kb 6-10 liter benzin árának felel meg (a cikk írásakor Európa egy energetikai válságban van, az üzemanyag árak komoly mértékben emelkednek, nagy a volatilitás, nehéz az árakat összehasonlítani), elektromos autóval ennek az összegnek a töredékéért el lehet járni, sőt, akár ingyen (ha saját napelemmel megtermeljük az autó feltöltéséhez szükséges energiát – valljuk be, az ingyenesnél nehéz olcsóbbnak lenni). Akár hogy is, egy hidrogénhajtású autó üzemeltetése sem lesz túlzottan olcsó.

Említésre méltó költségelem még a szerviz. Egy elektromos autó lényegesen egyszerűbb szerkezet, mint egy belsőégésű motorral szerelt autó, és sokkal kevesebb alkatrészből is áll, így kevesebb minden mehet benne tönkre. Nincs váltó, kipufogórendszer, DPF, kettős tömegű lendkerék, a motor is egyszerűbb felépítésű, nem kell benne olajat cserélni, a fékek sem kopnak annyira a regeneratív féknek hála. Az autó hasznos élettartama alatt ezeket a tételeken milliókat lehet megspórolni, ha villanyautóval jár az ember. Ezek egy része igaz a hidrogénhajtású járművekre is, viszont ott a hidrogén kör és a tüzelőanyag cella bonyolítja a felépítést, jelenleg még nem ismert hibalehetőségekkel és költségvonzatokkal.

Idő és infrastruktúra

Egy új technológia térnyerése szempontból az időtényezőnek sokszor nagy szerepe van. Ez nem minden esetben törvényszerű, de az elektromos autózás szempontjából az állítás igaz. Ez a technológia ugyanis már itt van, megvásárolható, működik. És bár a szükséges infrastruktúra még nem mindenhol adott, azért már egész jól ki van épülve, és ez a jövőben, hónapról hónapra, évről évre csak jobb lesz. Minden más, alternatív technológia jelenleg csak egy ígéret, de jobb esetben is csak egy teszt jelleggel működő ökoszisztéma. Mire a hidrogén autózáshoz rendelkezésre fog állni egy kellően vonzó járműpark (a jelenleg kapható 1-2 modell helyett), és hozzá egy élhető infrastruktúra (a jelenleg Magyarországon működő 1 töltőállomás helyett), addigra az elektromos autók már mindent le fognak tarolni. És én értem, hogy a gazdaság sok szereplőjének (pl. benzinkút hálózatok, olajcégek, szervizek stb.) érdeke lenne, hogy magukhoz láncolják a felhasználókat, és elvegyék azt a szabadságfokot, amit az elektromos autózás, és az otthoni töltés jelent, de az a helyzet, hogy ezzel lekéstek. Az elektromos autózásnak egy évtizedes előnye van, amit már szinte lehetetlen behozni. Pláne egy kényelmetlenebb, drágább, pazarlóbb technológiának.

Kényelmi szempontok

Van egy rakás műszaki érv az elektromos autók mellett, és a hidrogénhajtású autók ellen, mégis, én azt gondolom, hogy nem feltétlenül a műszaki érvek fogják eldönteni a versenyt a két technológia között, hanem a kényelmi szempontok. Az emberek nagy többsége keresi a kényelmet, és felülpreferálják azt más szempontokhoz képest. Ha a hidrogén hajtású autókat nézzük, akkor lényegében a felhasználási élmény nagyon hasonló, mint egy mai belsőégésű motoros autóé. Pár hetente el kell járni vele egy töltőállomásra töltögetni, műszakilag nagyon komplex gépek, szervizigényesek, drágák. Ez hatványozottan igaz a hidrogénhajtásra.

Ellenben ha az elektromos autókat nézzük akkor azt kell lássuk, hogy az üzemeltetés rendkívüli egyszerűsége nagyon vonzó tulajdonság lehet. Lényegében az elektromos autók alig igényelnek karbantartást, csak tölteni kell őket (otthon, akár egy konnektorról) és már készek is a bevetésre.

Családi házasok előnyben

2019-ben Magyarországon a lakosság 65,4%-a él családi házban és 6,5%-a ikerházban. Az összesen 71,8%. Mindkét háztípus könnyedén lehetővé teszi egy elektromos autó otthoni töltését, akár egy sima konnektorról, akár egy fali töltőről. (Biztonsági okokból javasolt az utóbbit használni.)
A fenti állítás azt jelenti, hogy Magyarország lakosságának több, mint 2/3-a számára azonnal megoltott az elektromos autók töltése. Sőt, ha napelemmel is rendelkeznének (és remélhetőleg 5-10 éven belül a legtöbb autóval rendelkező ház tetején ott fog virítani egy csokor napelem), akkor könnyen lehet, hogy egész évben INGYEN közlekedhetnének egy elektromos autóval.

Lakótelep és belváros hátrányban?

A maradék egyharmad problémás(abb). Bár valójába már az összes új építésű garázst úgy építik, hogy fel vannak készítve az elektromos töltők telepítésére, sokan felszíni parkolóhelyeken parkolnak. Igazából számukra sem lehetetlen felszíni töltőoszlopot kiépíteni, de mivel az akkumulátorok egyre gyorsabban tölthetők, mire ez tömegeket érintő probléma lesz, egy 20%-ról 80%-ra történő töltés, 10 percet sem fog igénybe venni egy töltőoszlopnál. És ez a technológia nem a jövő, ez a jelen. Ilyen autók már közúti forgalomban vannak, bár tény, hogy ez még nem tekinthető átlagosnak. Ugyanakkor, ha azt nézzük, hogy az akkumulátorok mekkorát fejlődtek 10 év alatt, akkor könnyedén élhetünk a feltételezéssel, hogy a töltés a jövőben semmiképpen nem fog problémát okozni az elektromos autók esetében, még ott sem, ahol most kihívást jelent.

Jön-e valami más?

Már esett szó a karbonsemleges üzemanyagokról, ami ma egy olyan gumifogalom, amiről senki nem tudja megmondani, hogy mit fog jelenteni a gyakorlatban. Amit viszont jelenleg látunk belőle, az egy jókora problémahalmaz. Karbonsemleges üzemanyagot sokféleképpen elő lehet állítani, de egyik sem problémamentes. Mindamellett, hogy megmaradnak a mai üzemanyagok szállítására jellemző nehézségek, még az üzemanyag előállítása is komoly problémákhoz vezethet. Előfordulhat, hogy az üzemanyag előállítása termőföldeket fog elvonni a mezőgazdaságtól. Az üzemanyag előállítása rendkívül sok energiát emészt fel, így minden korábbinál kisebb lehet a hatékonyság, de ha még le is küzdjük ezeket a hátráltató tényezőket, és garantált a globális karbonsemlegesség, akkor is ott a probléma, ami miatt a mai belsőégésű motoros autókat sok helyről kitiltják. A lokális szennyezés. Ezek fényében én azt gondolom, hogy bár a jövőben lehet szerepe a mai üzemanyagokhoz hasonló, de karbonsemleges üzemanyagnak, de ez vélhetően csak egzotikus szerepet fog betölteni a jövő társadalmában. Pont, mint manapság a lovaskocsi, vagy egy gőzmozdony.

Verdikt

Tény és való, hogy az elektromos autó nem mindenki számára vonzó. Nem mindenki számára kényelmes. Nem való mindenkinek. De ugyan ez igaz a jelenleg kapható belsőégésű autókra is. Nem mindenkinek illeszthető az életébe, nem mindenkinek kényelmes. Sosem lesz olyan technológia, ami mindenkinek megfelel. De itt nem is ez volt a kérdés, hanem az, hogy a hidrogén hajtás, vagy az akkumulátor a személyautók jövője, és ha összességében nézzük az előnyöket és hátrányokat, akkor elég egyértelműnek látszik, hogy az akkumulátoros elektromos autóké a jövő. Már személyautók esetében. A hidrogén pedig jól jöhet majd a nagy méretű járművek hajtásánál, az energiatárolásban. A hidrogén lehet a megoldása annak a rejtélynek, mikén tudjuk a megújulók túltermelését letárolni olyan időkre, mikor azok nem termelnek. Éjszakára, szélcsendre, télire. Szerintem a hidrogénnek óriási szerepe lesz a jövőben, mint energiahordozó, mint üzemanyag. De ez a jövő nem a személyautózásban vár rá, hanem sokkal inkább az iparban és a professzionális szállítmányozásban.