Az elektromos autóké a jövő, halljuk lépten-nyomon, és az optimizmusra okot adnak a közelmúlt és a jelen fejlesztései. Az új technológiának azonban akadnak gyenge pontjai is: sokak szerint az elektromos energia tárolására alkalmas, feltölthető akkumulátorok, szuperkondenzátorok (lásd keretes írásunkat) lennének ezek. Miközben az üzemidő, az energiasűrűség és a kapacitás terén határozott előrelépés tapasztalható, még mindig gondot jelent, hogy egy átlagos akkumulátort sokáig tart feltölteni, és a technológia várható fejlődése sem feledtetheti, hogy a megugró kereslettel párhuzamosan hamarosan komoly hiánnyal is számolnunk kell.
Régi motorosok és újak
A legtöbb elektromos autó lelke a kémiai energiát visszafordítható módon elektromos energiává alakító akkumulátor. Töltéskor a cella a belé táplált elektromos energiát kémiai energiává alakítja, és ebben a formában huzamosabb ideig tárolni is tudja, majd kisütéskor megint csak villamos energiává alakítja vissza. Az akkumulátor közvetlenül csak egyenfeszültség, illetve egyenáram tárolására, szolgáltatására alkalmas, váltóáramért kénytelenek vagyunk a konnektorhoz fordulni. Fordítva természetesen már működik a dolog, ezért is tudjuk megfelelő átalakító, egyenirányító eszközzel a váltóáramról is tölteni az e-autó akkumulátorát.
Az áramtároló cellák anyaga igen változatos, de közös bennük, hogy olyan anyagok kombinációját tartalmazzák, amelyek megfelelő elektrokémiai potenciállal bírnak. A legegyszerűbbek természetesen a minden robbanómotoros autóban megbújó, ólom és sav kombinációját tartalmazó akksik: ezek nem túl költségesek, cserébe viszont motorhajtásra alig használhatók. Bár nem is ez a fő funkciójuk, hiszen főleg a gyújtás, a világítás és még néhány egyszerű funkció ellátásáért felelnek, de attól még a tény tény marad: bizony, az első villanyautók hagyományos, bár kissé feljavított ólmos-savas akkumulátorral működtek.
A most üzemben lévő és a fejlesztés alatt álló e-autók többnyire lítium-ionos akkumulátort használnak. A laptopokban és mobiltelefonokban is ilyenek vannak, természetesen a céltól függően más és más típusúak. A lítiumos akkumulátorok megbízhatóbbak, mint első számú versenytársaik, a nikkel-fémhidrid típusú lúgos cellák, hozzájuk hasonlóan kevéssé szennyezik a környezetet (nem úgy, mint mondjuk az ólomakksik) és könnyűek is (elvégre a lítium a legkönnyebb fém). Belsejükben általában valamiféle bór- vagy foszfor-, illetve fluortartalmú lítiumsó található folyékony szerves oldat formájában, amibe fémoxid, illetve szénelektródok merülnek.
Volt akku, nincs akku?
Az elektromos autózáshoz alaposan át kellett alakítani a korábban más célra használt lítiumos akkumulátorokat, elvégre ezek helytelen töltés vagy sérülés esetén tűzveszélyesek (ezt mindenki tudja, akinek a környezetében vagy a zsebében robbant már fel túlhevült telefon). Ami biztos, hogy a kissé futurisztikusnak tűnő akkumulátorfejlesztések főhőse úgyszintén a lítiumos energiatároló eszköz: akad immár lítiumion cella folyékony helyett polimer elektrolitos verzióban, de lítium–vanádium-oxid tartalommal is gyártanak áramtároló cellákat, esetenként szilícium nanoszálakkal vagy szilícium és ón nanorészecskékkel felturbózva. A cél ebben az esetben mindenekelőtt az akkumulátor által szolgáltatott energiasűrűség (azaz az elem egységnyi térfogatában tárolt energia) növelése, de azért az élettartam, a kapacitás és a töltésidő sem elhanyagolható tényezők.
A fejlesztéseknek hála, a lítiumos energiacellák egyre olcsóbbak, és az élettartamuk is sokat javult. A legújabb típusok elvileg már több mint másfél millió kilométer megtételére is képesek, és nőtt az egyetlen töltéssel megtehető táv is: az 500 kilométert már több lítiumionos energiacella is képes produkálni. A világrekordot egy Daihatsu Mira tartja, amely 74 kilowattórás lítiumion cellája segítségével 1003 kilométert tett meg. Henrik Fisker, a dán származású, világhírű járműtervező nemrég az 1 perc alatt feltölthető és 800 kilométerre elegendő szilárd állapotú (a lítium-ionosokkal szemben nem oldatalapú) cellák gyártását helyezte kilátásba – ebből nem is az utóbbi (a hatótáv), hanem inkább az előbbi kritérium (a villámgyors tölthetőség) tartozik a sci-fi kategóriába.
Ha Fisker cellái meg is valósulnak egyszer (sok-sok év múlva), nagyon is kérdéses, hogy mennyire gyárthatók majd tömegesen, és árban fel tudják-e venni a versenyt a lítiumos cellákkal.
Amennyiben az elektromos autókkal kapcsolatos nagyratörő tervek és előrejelzések mind beigazolódnak, hirtelen elképesztő mennyiségű energiatároló cellára lesz majd szükség. Figyelembe véve, hogy hét-nyolc éven belül a nagyobb gyártóknak egyenként is a jelenlegi lítiumion cella össztermelés többszörösére lesz szüksége, az iparág komoly kihívások elé néz. E téren egyelőre csak a Tesla tett lépéseket: az év eleje óta teljes kapacitással működő, Gigafactory nevű nevadai akkumulátorgyár-óriásuk jövőre már körülbelül 35 gigawattórányi (GWh) akkumulátort lesz képes gyártani, és ehhez jön még négy újabb üzem. Imponáló mennyiség, hiszen rajtuk kívül a világtermelés évente mindössze 42 GWh – ami most talán még éppen elég, de például a Volkswagen nyári bejelentése szerint csak nekik hamarosan évi 200 GWh-ra lesz szükségük, pedig mindössze a termelésük egynegyedét állítanák át villanyautó-gyártásra. Ennyiből is látszik, hogy mi fog történni, ha a mainál sokkal több e-jármű gördül ki világszerte a szerelőcsarnokokból. Ebben az esetben ugyanis az akkumulátoroknál az éves energiaigény elérheti az 1500–2000 GWh-t is, ennek előállításához 40–45 Gigafactorynak megfelelő gyártóegységre volna szükség – a következő nyolc évben! Ha ezek a fejlesztések elmaradnak, az óhatatlanul akkumulátorhiányhoz vezethet, ami felvinné a járművek árát, és a fejlődés megtorpanásához vezetne.
A drón viszi
Nem elég tehát, hogy az akkumulátorok további fejlesztésre szorulnak, hogy tartósabb és nagyobb energiasűrűségű (fajlagosan több áramot tartalmazó) cellákra volna szükség, de ezek tömeggyártása sem megoldott jelenleg. Egyelőre még a lítiumionos cellák élettartamát próbálnák a 10 éves határig kitolni (e tekintetben már történtek biztató fejlesztések), de könnyen lehet, hogy a 10 éves élettartamú áramtároló cellákat csak 15 év múlva kezdhetik gyártani, amikor ennél már jóval komolyabb igényekkel állhatnak elő a gyártók és a felhasználók.
Addig meg ott vannak nekünk a kissé retrofururista ihletésű, félkomoly ötletek, mint amilyennel például az Amazon állt elő. Levédetett elgondolásuk szerint a lemerülőben lévő akksival bajba kerülő autós igénybe vehetné a szolgáltatásukat: drónnal érkezne az energia-utánpótlás, s a repülő szerkezet akár menet közben is elvégezhetné a töltést.
| Minden nagyon szuper Az erősen utópisztikus fejlesztési tervekben gyakorta fordul elő a szuperkondenzátoros energiatárolás. A látszólag kisméretű kütyükben gigantikus mennyiségű elektromos töltés tárolható: az elektromos energia részben elektrokémiai alapon tárolódik, részben pedig kettős rétegű, porózus vagy kolloid anyagú töltéstároló anyagokat tartalmaz. A szuperkondenzátorok technológiai fejlődésén újabban az egyik szénmódosulat, a grafén nanotechnológiai felhasználása lendített nagyot. Az optimista elgondolások szerint ezek akár ki is válthatják a lítiumos akkumulátorokat, de inkább kiegészíthetik azokat, elvégre rövid idő alatt igen nagy energiát lépesek felvenni és leadni. |
