Képzeld el a helyet, ahol a megállóból kiállva tömény fekete fullasztó füst helyett tiszta vízpára hagyja el az autóbuszok hátulját, és a hangja is legfeljebb egy hajszárítóét idézi.
Egészen a napsütötte Paksig kellett leutaznunk, hogy elkapjunk egy szabad lábon mászkáló hidrogénbuszt természetes környezetében. Ugyanis 3 napig utasokat szállítottak vele, olyan embereket, akik talán nem is tudják, hogy milyen csodának lehettek részesei.
Mert maga a hajtásért felelős technológia is egy kisebb technikai csoda, szokták ilyenkor mondani, hogy szinte űrtechnika és most ezzel a kijelentéssel nem is állnak távol az igazságtól. Hiszen az üzemanyagcellás (vagy hivatalos nevén tüzelőanyagcellás) technológiát először űrhajókon alkalmazták, aztán szép lassan visszaesett hozzánk a Földre is.
Már vannak üzemanyagcellás autók is
Esés közben rengeteget fejlődött és kellően kompakt formát ért el, hogy autóba is beszereljék. Az első kereskedelmi forgalomban is kapható üzemanyagcellás autó már 2015-ben kezdett, ez volt a Toyota Mirai.
Hogy a technikának ehhez mennyit kellett fejlődnie, jól mutatja, hogy a Toyota az első Prius világhódító rohamával egy időben, 1997-ben kezdte el fejleszteni a hidrogén alapú üzemanyagcellás hajtást. Bár akkor még nem konkrétan a Mirai volt a téma, ahhoz majdnem 20 év kellett, viszont mára már a második generációját éli a modell.
A Mirai viszont nem olcsó, közel 30 millió forint, tehát széles tömegek számára nem elérhető. Ezzel szemben egy autóbuszra, mint szolgáltatásra az emberek túlnyomó részének telik és ezzel élnek is.
Viszont egy busznak van egy olyan hátránya, hogy magas a környezeti terhelése, bár ez ritkán érdekli az utasokat. Sokkal inkább a város lakóit - ahol a busz közlekedik - érdekelheti, hogy reggel a nyitott ablakon milyen aromák hatolnak be. Tehát mindenki jobban örülne egy elektromos busznak, hiszen az csendes és nem füstöl, viszont ott az üzemeltető vakarhatja a fejét, mert piszok drága és órákig tart megtankolni.
Tehát szép lassan eljutunk oda, hogy vegyítsük a Toyota Mirait és a városi közlekedésre szánt buszokat. Mi lesz belőle? A Toyota és a Caetano által közösen gyártott busz, amit mi is összetapizhattunk Pakson.
Hivatalosan ez egy FCEV, tehát Fuell Cell Electric Vehicle, tehát egy üzemanyagcellás elektromos jármű, esetünkben egy busz. Mit is jelent ez? Ez egy olyan elektromos hajtású, akkucsomaggal felszerelt busz, aminek a szükséges energiaigényét tüzelőanyagcellás rendszer elégíti ki.
Hogyan működik az üzemanyagcellás rendszer?
Kezdjük a betöltőnyílástól, onnan, hogy hidrogén kerül a busz tartályaiba. Már a tárolórendszer is érdekes, hiszen mindenálló, többrétegű, szénszál erősítésű tartályokat használnak, amikben 350 bárra sűrített hidrogén gáz várja a felhasználást. Összesen 5 ilyen tartály van a busz tetejében, és 37,5 kg hidrogént tudnak eltárolni - a hidrogént kg-ban mérik.
Innen kerül át az üzemanyagcellához, ahol a csoda történik. Az üzemanyagcella nagy vonalakban két platinaötvözettel bevont elektródából és egy ionáteresztő membránból áll. A platinaötvözet itt katalizátorként működik, egyik oldala a negatív, a másik a pozitív pólus, a kettő között helyezkedik el a membrán.
A hidrogén megérkezik a negatív pólushoz, amiben a platina ötvözet hatására megszabadul negatív töltésű elektronjaitól. Ez már lényegében áram, amit a rendszer fel is tud használni, tehát meghajtja például a villanymotort.
Ezek után a megmaradt pozitív töltésű hidrogén ion a membránon áthaladva találkozik a kompresszor által nagyjából 2 bárra sűrített és szinte laboratóriumi tisztaságúra szűrt levegővel. Ez a találkozó a szerkezet pozitív - szintén katalizátorral bevont - elektródáján történik, ahol a pozitív töltésű hidrogén ion és a levegő oxigénje egyesül, miközben felveszik az elektródán érkező elektronokat.
Az egész rendszerben a legnagyobb csoda, hogy a történet végén két dolog keletkezik. Hasznosítható elektromos áram és tiszta víz. Persze ez nem olyan víz, amit a csapból engedünk vagy a palackból iszunk, hiszen semmilyen ásványi anyag tartalma vagy egyéb összetevője sincs, de a lényeg, hogy egy semleges és nem káros anyag a folyamat mellékterméke.
Egy ilyen cella nem kifejezetten sokat, nagyjából 0,8-1 Volt feszültséget állít elő, viszont egészen magas áramerősséggel. Egy autó meghajtásához nagyjából 300 ilyen cellára van szükség, a Toyota Miraiban például 330 darabot használnak.
Tehát akkor nagy vonalakban: szűk 10 perc alatt megtankoljuk a buszt hidrogénnel, azzal elmegy többszáz kilométert és a végén tiszta vízpárát ereget maga után. Ez túl jónak tűnik így, hol itt a csapda?
Nagyjából ott, ahol az elektromos autóknál, hiszen azokhoz hasonlóan egy hidrogénes rendszer helyi kibocsátása zéró emissziós, azonban a hidrogén forrása, ugyanúgy mint az áram forrása, kérdőjeles. És a legnagyobb probléma, hogy a ma használt hidrogén nagyon nagy százalékát fölgázból állítják elő, aminek további káros részei is vannak, tehát nem olyan tiszta.
Pedig létezik a zöld hidrogén fogalma, aminek előállítása során nem keletkeznek üvegházhatású gázok. Ez olyan hidrogén, amit megújuló erőforrásokból (szél-, nap-, vízerőmű) származó villamos energia felhasználásával állítanak elő víz bontásával, tehát elektrolízisével.
Sőt, egy olyan példát is hallottunk, hogy egy nagy múltú japán város, Fukuoka a saját szennyvizéből, biomasszából felszabaduló gázokból állít elő hidrogént. Ezt felhasználva működtetik a tömegközlekedésüket a városban, tehát itt jó értelemben valósult meg a „szarból várat építeni” közmondás.
Milyen a Toyota és a Caetano közös busza?
A Caetano egy nagy múltra visszatekintő portugál buszgyártó vállalat, akik jelen esetben is azt adták, amihez a legjobban értenek. Egy buszt. Egy olyan szerkezetet, amit direkt az új technológia befogadására alakítottak ki és itt jött képbe a Toyota.
A japán gyártó hidrogéncellás rendszere ugyanis moduláris, tehát bővíthető és szinte minden fronton felhasználható, legyen az autó, teherautó, hajó, vonat vagy jelen esetben egy városi közlekedésre kialakított autóbusz. Tehát lényegében egy kis csúsztatással, de mondhatjuk, hogy a Caetano busz tetején egy Mirai felnagyított rendszere van.
Mert a busz minden technikáját a tetőben rejti a hajtásért felelős villanymotoron kívül. A sofőrfülke felett van az elektromos akkumulátor, ami 44 kWh kapacitásával afféle puffer tartályként működik. Lényegében a hajtás ellátásának stabilitásáért felel, ezért nem is kell túl nagynak lennie.
Rögtön mögötte van az 5 tartály, amiben a hidrogént tárolja a busz, mögötte pedig a klímáért és a hűtés-fűtésért felelős egység. A busz tetejének leghátsó részében van az üzemanyagcella, itt történik a csoda és innen folyhat le az elektromos áram a 180 kW (245 le) teljesítményű Siemens villanymotorhoz.
A busz hatótávja olyan 400 km körül alakul egy tankkal, bár most a tesztüzem alatt egészen optimista fogyasztás jött ki. 100 kilométeren 6,36 kg hidrogént használt fel a 37,5 kg-ot tároló tartályokból. Összesen 166,3 kilométert futott 31,3 km/órás átlag sebességgel Paks belterületén, ehhez 10,577 kg hidrogént használt el.
Lévén, hogy egy elektromos buszról van szó, 400 kilométer nem hangzik olyan soknak, viszont ne felejtsük el, hogy mindössze szűk 10 perc megtankolni. Csak egyelőre az a probléma, hogy hol tankolja meg a fenntartó - de erről majd később.
Egy kiló hidrogén árát nem egyszerű meghatározni manapság, hiszen az ipar rengeteg területen használja fel. Körülbelüli árra viszont azt tudták mondani, hogy 10-12 euró, ez ma olyan 4000-4800 forint. Ebből 100 kilométeren 6,36-ot használ el a busz, tehát majdnem 28 ezer forintnyit.
Ebből a mostani árak mellett 40 liter gázolaj jön ki, tehát 40 l/100 km-es fogyasztásnak felel meg, viszont nem szabad elfelejteni, hogy a hidrogén fogyasztásának mellékterméke emissziótól mentes, ez pedig napjainkban egyre inkább felbecsülhetetlen érték - kéne legyen.
Ha laikusként magát a buszt nézem, akkor szép, modern megjelenésű és belülről sem üt el nagyon az újabb modellektől. Sok az ülőhely, bőven van benne állóhely és a fejünket sem verjük be a tetőbe. Minden üléspár között két-két USB-töltő figyel és az alacsonypadlós építés miatt könnyű a fel- és leszállás, nem véletlen, hogy a tetőbe került a technika.
A sofőr fülkéje sem annyira űrhajó, mint azt egy ilyen modern technikával felszerelt buszban várnánk, azonban vannak itt érdekes részek. Ilyen a külső tükrök kamerákkal és holttérfigyelőkkel való helyettesítése, ezek tükör formájú monitorokon segítik belülről a sofőrt. Emellett a busz elé és mögé lelépő gyalogosokat is figyeli, illetve sávtartó is segíti a buszvezetőt.
Túl szép, hogy igaz legyen, hol a csapda?
Legalábbis nekem ez volt az első gondolatom, egyszerűen nem értettem, hogy ha ez a technika ennyire jó, akkor vajon min vérzik el, miért nincs minden városban ilyen busz és hol vannak a kutak? Miért nem ilyenek eregetnek vízpárát a sűrű belvárosokban a korom helyett?
Az egyik probléma pont az ára egy ilyen busznak. Míg egy elektromos busz - ami így is jóval drágább, mint egy dízel - a Caetano kínálatában 450-480 ezer euró (178 - 190 millió forint), addig ez a konkrét hidrogénnel működő busz egy darab rendelése esetén 600 ezer euró (237,5 millió forint). Emellett persze flottában olcsóbb, de semmiképpen sem kis beruházás.
Ennél égetőbb probléma sajnos, hogy a hidrogénkutak terjedése elég lassú ütemben halad. Bár más országokban is kevés van arányaiban, akár csak a benzinkutakhoz képest, viszont Magyarországon összesen egy darab kút van a Linde jóvoltából, de az sem a hagyományos tankoló állás. Regisztrálni kell és minden tankolás előtt időpotot egyeztetni, ami azért elég macerás..
Mondanom sem kell, hogy emiatt a Toyota Mirai sem tud olyan ütemben terjedni, mint az indokolt lenne. Ezzel együtt pedig egyhamar a tömegközlekedésünk ökológiai lábnyoma sem fog csökkenni egy darabig, habár úniós szinten vállaltuk kutak telepítését.
A hidrogén kezeléséről a Messer nevű cég energiairányítási vezetője tartott előadást és magyarázta el, hogy milyen nehézségek előtt áll a technológia. Az áram tárolása komoly gondot jelent, inkább csak annyit termelünk, amennyi éppen kell, ezzel szemben a hidrogén tárolható.
Csak ez a tárolás meg nem olyan egyszerű és az átlag ember számára lehet félelmetes - teljesen jogosan. Egy Mirai tartályai ha elszólják magukat, azok nem csak az autót viszik szét, de a házat is, ami előtt áll. Persze abban 700 bár nyomás van, míg a buszban csak 350, a mennyiség jóval nagyobb utóbbiban, egy föld alatti tartályban pedig egészen félelmetes. Bár az is tény, hogy benzinkutakat sem látni minden nap felrobbanni.
A Messer a paksi sajtóeseményre elhozott egy mobil hidrogénkutat is, ami két részből állt. Volt egyszer az intelligens kútfej, melynél a töltőpisztoly tankolás közben folyamatosan kommunikál a járművel. A másik része egy konténer, amiben tartályok vannak, egy lefejtő panel, egy irgalmatlan erős kompresszor, ami akár 950 bár nyomás megteremtésére is képes és egy hűtőgép.
A hűtésre mindenképpen szükség van, mivel a hidrogén az általunk belélegzett levegőhöz hasonlóan sűrítés hatására melegszik. A hidrogén ráadásul egészen különleges bánásmódot igényel, így a rendszer -40 fokra hűti le, hogy használható legyen.
További hátránya a hidrogénnek az, amit már korábban is említettem, hogy honnan érkezik? Mert az elektromos autó is zöld közvetlenül, na de közvetett módon? Milyen környezeti terheléssel jár az áram, vagy esetünkben a hidrogén előállítása?
Hidrogén lehet ipari termelés mellékterméke, ez egy jó irány, hiszen a veszteségből lesz nyereség. Korábban említett elektrolízis útján lehet ugye zöld hidrogént előállítani, vagy akár készülhet mezőgazdasági biomasszából is. Viszont a legjobban elterjedt és egyben a legrosszabb forrás a fosszilis forrásokból való előállítása.
Tehát a hidrogénnel hajtott üzemanyagcellás autók, buszok, vonatok, hajók vagy bármik is addig igazán környezetkímélőnek, amíg zöld hidrogénnel tudnak működni. Mivel sok példa van arra, hogy ez így megvalósítható, a technológia jövője derűs.
