Cellába zárt jövő

Az alternatív hajtásmódú járművek piacán jelenleg a hibrid a sztár, de nagy jövőt várnak az üzemanyagcellától is. Évente több cellás tanulmányt is bemutatnak a gyártók, ám a szériaérettséget évek múlva látják megvalósulni. A problémák most is az üzemanyag, jelen esetben a hidrogén körül keletkeznek.

A technikai fejlesztések eredményei csak akkor érik meg a felnőttkort, ha át tudnak evickélni a költséghatékonyság ingoványán. A szépreményű találmányok fiókokban porosodnak, ha korukat megelőzve alig, vagy semennyire sem kidolgozott háttériparral rendelkeznek, így alapvető feltételek hiányoznak kiteljesedésükhöz.

Jó példa erre az üzemanyagcella, amelyet lassan évtizedek óta igyekszenek szériaéretté fejleszteni, elsősorban az autógyártók. Érthető, hiszen az őket is érintő energiaiparból hatalmas szelet magasodik termékeik mögött.

A jövő energiaforrásainak kifejlesztése során azonban az üzemanyagcella szüli a legtöbb megoldandó problémát. Jelzi ezt, hogy a prototípusok egyre csak követik egymást, a tervezett sorozatgyártás viszont mindig az aktuális autószalon után néhány évvel "fog beindulni".

A üzemanyagcella működését már 1830-ban leírta Sir William Robert Grove. Az Apollo és a Gemini űrhajósai üzemanyagcella által termelt energiát használtak, és a folyamat melléktermékeként jelentkező vizet itták.

A cella üzemanyaga a hidrogén. Az üzemanyagcellában a hidrogén és oxigén reakciója során elektromos áram és víz termelődik. Az energiát elektromotorok táplálására, az autó meghajtására, valamint elektromos rendszereinek működtetésére lehet használni, a vízgőz egyszerűen kipufog, nulla emissziótól kísérve, így teljesítve az egyik fő célt, a környezet kímélését, olcsó és környezetbarát energiaforrások felhasználása révén.

Egyszerűnek tűnik, ám amint kiejtjük a varázsszót: "hidrogén", máris a közepébe csaptunk. A hidrogén előállítása ugyanis ma minden, csak nem olcsó és nem környezetbarát. Igen, elő kell állítani, mert ez a gáz abban az elemi formájában, ahogyan üzemanyagként használják, nem található meg a természetben, vagyis más vegyületekből kell előállítani. Hidrogént nyerhetünk szénhidrogénekből, akár benzinből és gázolajból is. Hagyományos előállítása azonban környezetszennyező, pedig a szénhidrogén alapú energiatermelést visszaszorítani, és nem növelni kellene.

Az igazi nulla emissziót az jelenti, ha az üzemanyag megtermelésétől a felhasználási folyamat végeztéig nincs károsanyag-kibocsátás. Ebben az esetben a hidrogént víz bontásával kell előállítani, mégpedig "tiszta", vagyis megújuló szél-, nap-, víz-, vagy termikus energia használatával. Ez pedig nagyon drága, legalábbis ma még az.

Az előállítás után következik a hidrogén tárolásának, szállításának és tankolásának feladata. A fokozottan robbanásveszélyes hidrogént -253°C hőmérsékleten cseppfolyósítva, magas nyomással sűrítve tartják kordában. Ezek a feltételek személyautóban igen drágán, és csak speciális tartályokkal teljesíthetők, 1-3 százalékos párolgási veszteség mellett. A hidrogén, mint üzemanyag elterjedéséhez sűrű kúthálózatra is szükség van, ahol meg kell oldani a veszélytelen tankolás kérdését.

Szerencsénkre a gyártók rendületlenül fejlesztenek, ami a reményteljes áttörés ígéretét hordozza magában. A GM már 2000-ben előállt a Zafira alapjaira épített tüzelőanyag-cellás járművével, amelyet nem felejtett el, hiszen a meghajtást azóta by-wire, azaz vezetékes rendszerrel kombinálta, elhagyva a működtetés számos mechanikai elemét. A Ford a Focus, a Mazda a Premacy, a Nissan az X-Trail ruhájába rejtve mutatta be üzemanyagcellás technológiáját. Elkészült a Mazda RX-8 speciális változata, amely benzinnel és hidrogénnel egyaránt üzemeltethető, utóbbi esetben azonban az autó teljesítménye mintegy a felére esik vissza.

A BMW is elindult az úton, bár az ösvénye másfelé vezet: a 750 HL meghajtását belsőégésű motorra bízta, amely benzint és hidrogént is képes elégetni, ez utóbbinál zéró emisszió és kímélőbb motorüzem mellett, ám némi teljesítményt feláldozva a cél érdekében. Üzemanyagcellát csupán az elektromos rendszer energiaellátására építettek be.

A Honda bemutatta FCX nevű négyajtós tanulmányát, amely az üzemanyagcellás meghajtáson kívül újfajta, vezetést segítő elektronikai rendszereket is tartalmaz. A Toyota tizennégy éves fejlesztésének köszönhetően már húsz darab negyedik generációs üzemanyagcellás jármű rója a tesztkilométereket Japán és az USA közútjain. Bár a japán gyártó jelenleg a hibridre esküszik, lehet, hogy más irányú terveivel ugyanúgy meglepi majd a világot, mint annak idején a Prius esetében tette.

Az autóipar tehát, ha a vártnál lassabban is, de fejleszti az üzemanyagcellát, amely sorozatérett megoldásként más területeken szintén alkalmazható lesz. Csak győzzük kivárni.

Egy korábbi cikksorozatunkban (Benzin helyett) az alternatív meghajtásról írtunk. Bemutattuk azokat a környezetbarát megoldásokat és fejlesztéseket, amelyek nem, vagy nem csak benzinen vagy gázolajon alapuló gépjármű-meghajtást alkalmaznak.

Kihagytuk a cseppfolyós gázt és a földgázt, lévén ezek fosszilis eredetűek. Ám - mint arra egy olvasónk is felhívta figyelmünket - ezek elterjedt és környezetbarát üzemanyagok, ezért most sort kerítünk rájuk.

Több mint száz éve nem újdonság a gáz üzemanyagként való felhasználása. Ma már nem csak a vadászatra használt Lada Niva csomagtartójába szerelt gázpalack jelenti a gázüzemű autózást, hiszen szinte bármely személy- és tehergépjármű átalakítható modern és megbízható vegyes meghajtásra.

Az átalakítás költsége pár év alatt megtérül, attól fogva az autó költségkímélően itatható, emellett a gáz a benzinhez és a gázolajhoz képest sokkal kevesebb károsanyag-kibocsátásával hajtja a járművet.

A leggyakrabban használt két gázüzemanyag a cseppfolyósított PB-gáz (LPG = Liquified Petroleum Gas) és a sűrített földgáz (CNG = Compressed Natural Gas). Az LPG-t leginkább palackos PB-gázként, a CNG-t háztartási vezetékes gázként ismerjük.

A PB-gáz fő összetevői a propán (C3H8) és a bután (C4H10) kb. 40-60 százalékos arányban. A propán-bután gáz színtelen, szagtalan, ezért felhasználás előtt szagosítják, hogy szivárgásakor észlelhető legyen, előállítása a szénhidrogének bányászata során történik. A PB-gáz egyrészt a kőolaj-feldolgozás mellékterméke, másrészt a földgázból kinyerhető.

Számos előny szól üzemanyagként való felhasználása mellett: magas oktánszáma (ROZ-0:105-110) miatt elfelejthetjük a kopogásos égést, magas energiatartalmú, maradéktalanul elkeverhető a motorba juttatott levegővel, a benzinnél tökéletesebben ég el, nitrogén-oxid, szén-monoxid, szén-dioxid és szilárd részecske kibocsátása sokkal kisebb, és olcsóbb is a benzinnél.

A CNG majdnem tisztán metánból (CH4) áll, ami a magas energiatartalom záloga. Szintén szénhidrogén-mezők kiaknázásakor lelhető fel. Oktánszáma a PB-gázénál magasabb, tartályban folyékony halmazállapotban, az LPG-tartály kb. 6 baros nyomásával szemben 200 bar nyomáson tartják.

Mivel a gázüzemanyag az előállításától a felhasználásáig kevesebb káros anyaggal terheli a levegőt, mint a hagyományos üzemanyagok, valóban környezetbarátnak mondható. Sok alternatív hajtásmódról még nem mondható el ugyanez, ha az előállítási, felhasználási folyamat egészét tekintjük.

A gázüzemre való átalakítás a karburátoros és a befecskendezős motorok esetében is lehetséges. A használattal szembeni leggyakoribb ellenérv a szivárgástól és a robbanástól való félelem. Mivel azonban a technológia sokat próbált és kidolgozott, a biztonsági előírások pedig többszörösre tervezettek, nem fordulnak elő balesetek. Tény, hogy ódzkodunk tőle, mert a gáz veszélyes, mégsem hallani a gázrendszere miatt felrobbant autóról.

A gázüzem hátrányainak egyike azonban éppen ebből a félelemből fakad: a gázos autóknak tilos a parkolóházakba és a mélygarázsokba való behajtás. A tilalom jogos lehet a talajszint alá épített mélygarázs esetében, mert szivárgás esetén a levegőnél nehezebb gáz a padló fölött összegyűlve a levegővel robbanóképes elegyet alkothat, a szellőző falú emeletes parkolóházaknál azonban az esetleg szivárgó gáz képes a szabadba illanni. De a nagyfokú biztonság miatt a szivárgás lehetősége szinte nulla. A gázüzem maradéktalan kihasználását némileg korlátozza a töltőállomások száma, bár ezen a téren folyamatos javulást tapasztalhatunk. A gázüzemanyag használata némi fogyasztásnövekedéssel és minimális teljesítménycsökkenéssel jár.

A lényeg mégis az anyagiakon van. Az átalakítás (járműtől függően) kb. 150-300 ezer forintos költsége az üzemanyag árán térül meg. A gáz ugyanis nagyjából felébe kerül, mint a 95-ös benzin. Ez a tény még akkor is a gazdaságosság mellett szól, ha adókedvezményt csak a tisztán gázüzemű jármű tulajdonosa élvez, ilyen azonban kevés van.

Aki elhatározza, hogy autóját gázüzeműre alakíttatja át, nem kell, hogy lemondjon a benzines meghajtásról, hiszen az autó elinduláskor egy ideig benzint használ, majd észrevétlenül gázüzemre vált. A sofőr egyébként maga is váltogathat egy kapcsolóval a kétféle üzemanyag között.

A gázüzemű meghajtás alkalmazható más járműveknél is, ahol az erőforrás hagyományos üzemanyaggal működik, létezik például robogóba, motorcsónakba építhető rendszer. Ajánlatos megfontolni, hiszen így legalább a hazai vizeinken száguldozó természetkedvelők kevésbé szennyeznék a környezetet és a fürdőzők tüdejét.