A villanyautók és a környezetvédelem

A villanyautózás egyik legnagyobb hívószava, hogy környezetbarát. A reklámokban folyton elhangzik, hogy nincs káros anyag kibocsátás, zéró emissziós technológia, nem szennyezi a levegőt, ezért cserébe pedig zöld rendszámot kaphatnak. Állami támogatás jár a vásárláshoz, adókedvezmények járnak a fenntartáshoz. Aztán jönnek a trollok és azt mondják, hogy nem, ez nem igaz, mindenki össze vissza beszél! Akkor hogy is van ez?

Nem vagyok egy elvakult környezetvédő. Természetesen az alapvető dolgokat megteszem, a szemetelés fel sem merül, nem pazarlom a vizet, energiatakarékos világítást használok, szigetelt házban lakom, szelektíven gyűjtöm a szemetet és igyekszem hátizsákkal menni a boltba (műanyagszatyor vásárlása helyett). A villanyautózásban viszont nem a környezetvédelem az elsődleges szempont. A technológiáért rajongok, a szakmai tisztelet hajt és a lakóterem élhetőbbé tétele motivál.

Mondjuk ki, autóval járni luxus. Akármilyen szempontból közelítjük is meg a témát, akármilyen érveket sorakoztatunk fel az autózás hétköznapisága mellé, mégiscsak az fog kijönni a végén, hogy az életnek nem szükséges velejárója a személyautó birtoklása. Az, hogy a saját 80 kg-os tömegünket egy 1,5 tonnás, kiterjedésében legalább ötvenszer akkora segédeszköz biztosítja, nem mondható ésszerűnek vagy szükségszerűnek. Egy 10 kg-os bicikli, amit saját erőből tekerünk vagy egy 70 kg-os robogó még lehet ésszerű, de az autózás nem az. Ennek ellenére elterjedt, elfogadott, sőt, vágyott közlekedési forma. Ezek a tulajdonságok jellemzők általában a luxuscikkekre.

Mielőtt mindenki magába roskadna a pusztító felismeréstől, nem véletlen, hogy az autózás ennyire elterjedt közlekedési forma, mert kényelmével nem versenyezhet szinte semmi. Behuppanunk a finom puha ülésbe, fejünk fölött tető, előttünk a szélvédő, a belső hőmérséklet tökéletes, biztonságban tudjuk magunkat és az egész családot, mi kell még? A családom kényelme többet ér, mint egy kis kipufogógáz termelésről való lemondás. Ilyen gondolatok járhatnak egy tudatos ember fejében, amikor néha napján belegondol az autózás kérdésébe, nem csak beül és megy a dolgára.

Az autózás sosem lesz igazán környezetbarát

Erős kijelentés, de sajnos igaz. Egy nagy és nehéz jármű mozgatásához sok energia kell. Ezt az energiát pedig elő kell állítani valamiből. Most még jellemzően fosszilis forrásból termeljük (akár villany akár belsőégésű) a gyorsításhoz és a haladáshoz szükséges energiát. Azt az energiát, amit minden gyorsításnál arra fordítunk, hogy mozgási energiát készítsünk, aztán a fékezéskor elpusztítsunk. Azt az energiát, amit a levegő magunk előtt tolására használunk.

Furán hangzik, de ha környezetbarátabbá szeretnénk tenni a jármű használatot, nem (csak) a motorokat kell fejleszteni, nem (csak) a hajtásmódot kell megváltoztatni, hanem az energiafelhasználást kell csökkenteni. Erről manapság szinte mindenki megfeledkezik, pedig egy autó akkor fog kevesebb energiát fogyasztani, ha csökkentjük a tömegét és a légellenállását. A tömegét azért, hogy kevesebb energia kelljen a felgyorsításhoz, a légellenállást (és a gördülési ellenállást) pedig azért, hogy a folyamatos haladás közben legyen takarékosabb a jármű. Ha ez megvan, már csak az energiaátalakítás hatásfokát kell javítani, hogy a betöltött (bármilyen formájú) energiahordozóban lévő kakaó lehető legnagyobb része a hajtásra fordítódjon.

Környezetvédő vagyok! Vehetek villanyautót?

Bicikli vagy elektromos robogó helyett, környezeti szempontból nem ajánlott, de egy belső égésű motorral (BÉM) szerelt autó helyett, ha megteheted nyugodtan! Mert a villanyautók tömege a súlyos akkucsomag miatt ugyan nagyobb, mint a hagyományos autóké, viszont a légellenállásuk és az energiaátalakítási hatásfokuk fényévekkel jobb (főleg az utóbbi). Ami még ennél is fontosabb, hogy honnan van az energia, amit elhasználunk. A villanyautónál megvan a lehetőség, hogy az áramot megújuló forrásból termeljük meg, de ha veszünk egy olyan országot, amelynek a villamos energia termelése nagy arányban fosszilis forrásból táplálkozik (pl. szénerőműből), akkor is körülbelül feleannyi szén-dioxidot kibocsátásért felelős ugyanakkora távon, mint a hagyományos.

Miből gondolom ezt? Egy tanulmány szerint a híresen szénerőművekre támaszkodó németországi villamosenergia egy kilowattórájához 489 g CO₂ kibocsátás tartozik. A belsőégésű motoros autók emisszióját gyárilag megmérik és fel is tüntetik a katalógusban g/km formátumban. A példa kedvéért vegyünk egy Nissan Micrát, ahol a WLTP szabvány által mért érték 121 g/km. (Ehhez 5,3 l/100 km-es fogyasztás tartozik).

A Nissan Micra fogyasztása és CO2 kibocsátása. Forrás: Nissan

Ezzel kell összevetni az elektromos autó „kibocsátását”, ami jelen esetben legyen egy Nissan LEAF. Az összehasonlíthatóság kedvéért itt is a gyár által megadott adatokat fogom használni. Sajnos direktben fogyasztási adatot nem találtam a Nissan oldalán, ezért azt a hatótávból kell meghatározni. Számoljunk a kisebbik, vegyes WLTP adattal, ami 270 km és az elméleti akkukapacitással, ami 40 kWh. Ebből az jön ki, hogy 14,81 kWh/100 km, vagyis 0,1481 kWh/km. Mivel tudjuk, hogy valójában nem használja ki teljes akkukapacitást, ezért ez a számítás egy picit rosszabb eredményt mutat a villanyautó szempontjából.

A Nissan Leaf gyári hatótávja. Forrás: Nissan

Ezekből az adatokból egy egyszerű szorzással megkapjuk egy villanyautó (vagy legalábbis a LEAF) CO₂ emisszióját, íme:

Nissan LEAF CO₂ emissziója = 489 g/kWh * 0,1481 kWh/km = 72, 4 g/km ~ 73 g/km

Ne felejtsük el ugyanakkor, hogy a Micra egy kisebb autó, mint a LEAF és a városban (ahol a leginkább gond van a szennyezéssel) a villanyautó fogyasztása csökken, a benzinesé pedig nő! A számítást szándékosan egy olyan országra végeztem el, ahol nagy a barnaszénnel termelt áram aránya és a villanyautónál a legrosszabb esetet vettem figyelembe. Norvégiában például ugyanez a LEAF még ennél is jóval kisebb CO₂ lábnyommal rendelkezik! További probléma lehet a BÉM számára az idő, ami szintén a villanyautó malmára hajtja a vizet, ugyanis egy benzinesben az illesztési hézagok növekedésével, a szívócső kokszosodásával és a katalizátor teljesítményének romlásával folyamatosan nő a CO₂, de főleg más káros anyagok kibocsátása, míg előbbinél ez nem fordul elő. Az erőműtechnológia fejlődésével és a megújulók térnyerésével inkább folyamatosan csökken a használt elektromos autók szén-dioxid termelése. Erre egy hagyományos autó sosem lesz képes.

Egyre többen gondolják úgy, hogy saját kezükbe veszik az energiatermelés kérdését és napelemeket telepítenek a házuk tetejére. Egyre több ország fektet nagy pénzeket nap és szélerőművek (és a hozzájuk elengedhetetlenül fontos akkumulátortelepek) létesítésére. Egyre divatosabb dolog védeni a környezetet és manapság már nem elég hozzá egy hibridautó. Egy vérbeli környezetvédő ma már aktívházban lakik és alternatív közlekedési megoldásokat használ.

Hamarosan még a mostaninál is gyakoribb látvány lesz a napelemekkel felszerelt házak sokasága Kaliforniában, Forrás: Solar City

Akkor most barát vagy nem barát?

Természetesen nem véletlenül mondják a villanyautókra, hogy környezetbarátok. Összevetve belsőégésű motoros járművekkel, jelentősen kisebb a környezeti terhelésük, akkor is ha figyelembe veszünk mindent az előállítástól, az akkumulátorok újrahasznosításáig. Ha már itt tartunk, egy tönkrement vagy elhasználódott lítium-ion akkumulátorból könnyebb kinyerni újra az alkotóelemeket, mint a lítiumbányából. Tehát az újrahasznosítás csak azon múlik, mennyire sikerül egy helyre gyűjteni a használt akkukat.

A villanyautók nagyobb tömegét a regeneratív fékezés kompenzálja! Míg a BÉM nem képes semmilyen módon visszanyerni a mozgási energiát, a villanymotor-akkumulátor páros kiválóan alkalmas erre a feladatra. Hiába a nagyobb gyorsítandó tömeg, ha a fékezéskor, a gyorsításra fordított energia jelentős része visszavándorol az akkumulátorba. Ezzel a megoldással virtuálisan lecsökkenthető a villanyautó tömege. Azért mondom hogy virtuálisan, mert a kanyarban természetesen érezni fogjuk, hogy nem egy 700 kg-os miniautót terelgetünk, hanem egy 1,5-2 tonnás dögöt, de az energiafelhasználás szempontjából mégis úgy tűnhet, mintha csak 300-500 kg lenne a fenekünk alatt.

Ezzel vissza is kanyarodtunk a korábban említett szemponthoz, miszerint egy jármű annál környezetbarátabb, minél kisebb a tömege és a menetellenállása, valamint minél nagyobb az energiaátalakítási hatásfoka. A menetellenállás, a (villanyautókra jellemző) forma és a vékonyabb kerekek miatt kisebb. Az energiaátalakítási hatásfok a villanymotornak köszönhetően 90% (az akkumulátor veszteségeivel együtt 70-80%), ami a BÉM 30-40%-ához képest jelentős növekedés. A tömeg pedig, ha valóságban nem is, de ügyes trükkökkel virtuálisan sokkal kisebbé tehető.

Ezért mondhatjuk mégis környezetbarátnak az elektromos autót!

Magyar Péter

Villamosmérnökként szakmai csodálattal tekintek minden elektromos járműre, ugyanakkor azt látom, hogy sok az ismerethiányból adódó ellenérzés irántuk. Írásaimmal ezen szeretnék pozitív irányban változtatni!