Újabb fontos mérföldkőhöz érkezett a Toyota abszolút zöld, melléktermékként tiszta vizet kibocsátó hidrogén üzemanyagcellás teherautók fejlesztését célzó Portal elnevezésű projektje. A Toyota és a Paccar ugyanis bemutatta 10 tervezett közös hidrogén-üzemanyagcellás teherautó-prototípusának első példányát. Ezzel feladták a leckét a Tesla vezér Elon Musknak, aki korábban szójátékkal élve bolond celláknak nevezte az üzemanyagcellákat (fuel cell – üzemanyagcella, fool cell – bolond cella).
Los Angeles és Long Beach ikerkikötői a régió legnagyobb légszennyezői közé tartoznak a környezetvédelmi hatóságok szerint. A törvényi szabályozás azzal próbálja orvosolni a problémát, hogy a kikötői munkát segítő 16 000 füstokádó dízel teherautót kivonná a forgalomból.
Azt még nem tudni biztosan, milyen jellegű tiszta technológia fogja ezeket a gépeket helyettesíteni, ám addig is a Paccar, a világ egyik legnagyobb nehézteherautó-gyártója egy ígéretes alternatíva kipróbálása érdekében összefogott a Toyotával. A januári Las Vegas-i Consumer Electronics Show-n (CES – Szórakoztató Elektronikai Kiállítás) a partnerek leleplezték majdani tíztagú hidrogén-üzemanyagcellás prototípus sorozatuk első példányát. Ezzel versenybe léptek több más gyártóval is, köztük például a Teslával, amely inkább az akkumulátoros nyerges vontatókra összpontosít.
„Úgy gondoljuk, jóval több értelme van annak, ha a 8-as osztályú nehéz tehergépkocsik hidrogén formájában jutnak energiához akkumulátor helyett, mivel így gyorsabban feltölthetők és hosszabb távok megtételére is képesek.” – avat be Brian Lindgren, a Paccar leányvállalata, a Kenworth kutatási és fejlesztési igazgatója.
Fosszilis tüzelőanyagok helyett
Bár a hidrogén a belsőégésű motorokban a fosszilis tüzelőanyagok közvetlen helyettesítőjeként is alkalmazható, a legtöbb erőfeszítés az üzemanyagcellák ellátására irányul. A technológia lényege – melynek alapötlete az 1850-es években fogant meg – az, hogy a hidrogéngáz egy katalizáló bevonattal ellátott membránon halad keresztül, ahol a levegőből származó oxigénhez kötődik. A folyamat során vízpára és szabad elektronok keletkeznek, utóbbiakkal hajthatók a villanymotorok. Ezért utal néhány szakértő az üzemanyagcellákra úgy, mint „újratölthető akkumulátorokra”.
Az olyan személyautóknál, mint a Toyota Mirai maxium három-öt percet vesz igénybe egy hidrogéntartály feltöltése, ezzel 480 km vagy annál is nagyobb hatótávot biztosítva. Ez lényegesen kevesebb idő, mint amennyi az akkumulátorok feltöltéséhez szükséges. Habár egy 8-as osztályba tartozó teherautó hidrogéntartályának újratöltése tovább tart, ez még mindig jóval rövidebb, mint amennyi időt egy hozzá hasonló vontató akkumulátorának töltése igényelne.
„A tüzelőanyag-cellás technológia majdnem ugyanolyan csendes, mint az akkumulátoros elektromos autók hajtáslánca.” – jegyzi meg Lindgren. „Olyannyira halk, hogy a CES sajtókonferenciáján részt vevő riporterek meglepődtek, amikor megtudták, hogy a Paccar mérnöke mögötti teherautó végig alapjáraton működött.”
Életerős és csendes
„A sofőrök azért szeretik ezeket a teherautókat, mert rugalmasak és csendesek.” – véli Lindgren.
A prototípusokban működő üzemanyagcella-rendszert a Toyota fejlesztette. Ez a hajtás annak a felfrissített változata, ami egy olyan tesztjárműben dolgozik, ami tavaly segédkezett a kikötőkben. Az új teherautókban két cellacsomag üzemel majd, 228 kW-os, azaz 306 lóerős összteljesítménnyel. A teljesítményadatok nem fejezik ki igazán a technológiában rejlő erőt, hisz a kerekeket hajtó villanymotorok hihetetlen nagy forgatónyomaték leadására képesek – habár a Paccar és a Toyota még nem közölte a végleges forgatónyomaték-értékeket. A teljesítmény fokozása érdekében, valamint hogy az üzemanyagcellás teherautók vezetőinek dolgát megkönnyítsék, a Paccar/Toyota-technológia négyfokozatú váltón át hajt, a 8-as osztályú teherautókban szokásos 18 fokozatú helyett. Andy Lund, a Toyota projektjének főmérnöke szerint a teherautók ugyanakkora hasznos teherbírással futnak majd, mint a mai dízelvontatók.
A fogyasztás egy mai dízelének felel meg
Lindgren szerint a fogyasztás szempontjából a prototípusok nagyjából egyenértékűek lesznek a mai dízelekkel (40-56 liter/100km). Lund pedig azt hangsúlyozza, hogy ezek a járművek mindössze vízpárát fognak „kipufogni”.
„Az új projekt választ ad majd arra a kérdésre, hogy az üzemanyagcellás technológia működőképesen helyettesítheti-e a hagyományos dízel teherautókat a kikötőkben.” – véli Lund.
A Paccar és a Toyota mellett mások is az üzemanyagcellás teherautókban látják a jövőt. A Salt Lake City-ben alapított Nikola Motor jelenleg szintén hidrogénüzemű kamiont fejleszt, a 8-as osztályú Nikola One gyártását még ez évben szeretnék is elkezdeni. Állításuk szerint már nagyjából 8 000 előrendelés futott be a modellre, több mint 6 millió dollár értékben.
„Bolond cellák”?
A Tesla vezére, Elon Musk előszeretettel nevezi az üzemanyagcellás technológiát „bolond celláknak” – és nem ő az egyetlen kritikus. A kételkedők megjegyzik, hogy egyelőre nincs megfelelő hidrogénforrás és elosztóhálózat, ez utóbbi viszont az elektromos áram és a gázolaj esetében nagyon is létezik. A szkeptikusok rámutatnak, hogy a hidrogén előállítása ma leginkább vízbontással – két rész hidrogén, egy rész oxigén –, vagy fosszilis üzemanyagok (pl. szén, kőolaj) felhasználásával történik. Az eljárások energiaigényesek, és széndioxid-kibocsátással is járhatnak. A Tesla azon cégek egyike, amelyek ezért inkább az akkumulátoros teherautókra összpontosítanak. Musk már 2017 novemberében az akkumulátoros Tesla Semi sorozatgyártását ígérte.
A hidrogén üzemanyagcellás technológia hívei ugyanakkor éppen abban látják az egyik nagy előnyt, hogy míg az elektromos áram nem, vagy csak korlátozott mértékben és nagyon költségesen raktározható illetve transzferálható, addig a hidrogénnel nincs ilyen probléma. Így ha megújuló energiával (nap, szél, stb.) végzik a víz bontását oxigénre és hidrogénre, akkor utóbbi korlátlanul raktározható, ennek köszönhetően nincs kapacitásmaximum, a megújuló energia 100%-ban hasznosítható, szemben azzal amikor direktben áramtermelésre használják. Ami az infrastruktúrát illeti, az elektromos infrastruktúra ma még szintén erősen korlátos, ám a hidrogén töltőállomás hálózat meglehetősen gyorsan kialakítható: a hagyományos benzinkutak bármikor hozzáadható/átalakítható néhány hidrogén kiállás, ez Észak-Amerikában, Nyugat-Európában vagy épp Japánban meglehetősen dinamikusan meg is történik napjainkban. (Nem mellesleg a Los Angeles és Long Beach kikötőnek logisztikáját megreformálni kívánó projektek esetében már folyik is a megfelelő helyi infrastruktúra kialakítása. A hívek szerint a hidrogén üzemanyagcellás technológia további nagy előnye, hogy szemben az elektromos hajtással a töltési idő csupán néhány perc, a hatótáv pedig jóval nagyobb, mint az elektromos autók esetében. Ezt az előnyt persze kiegyenlítheti a szilárd test akkumulátorok érkezése, amely épp az elektromos hajtás két említett problémáját orvosolja majd.
Hogy melyik technológia győzedelmeskedik, még nem lejátszott meccs (a legvalószínűbb a két technológia hatékony, a felhasználási területtől függő egymás mellett élése, kicsit úgy mint eddig a benzines és dízel hajtással volt) a kaliforniai levegőminőséggel foglalkozó szabályozó szervek azonban 2035-re az összes dízel teherautót helyi kibocsátás nélkülire szeretnék lecserélni a Los Angeles-környéki kikötőkben. Akárhogy is lesz, már ma a világszintű részben vagy teljesen elektromos autóértékesítések 70%-át jegyző, és hibrid elektromos modelljei révén az elmúlt években világszerte taroló Toyota valószínűleg mindenképpen nyertesen kerül ki a dologból, hiszen nem csupán a hidrogén üzemanyagcellás hajtás terén számít vezető fejlesztőnek, hanem a szilárdtest akkumulátorok tekintetében is.
