Végleg eldőlt, melyik hajtáslánc a legtisztább

Már ezen is látszik, hogy a probléma összetett, amit egy söröző asztalánál ülve nem egyszerű eldönteni. Minden hajtási megoldásnak akadnak hívei, akik váltig hangoztatják annak az előnyeit, míg a másiknak csak a hátrányait hánytorgatják fel. A téma azonban olyan jelentőségű, hogy kutatócégek tucatjai tesznek kísérletet rá, hogy összevessék a különböző hajtásláncok előnyeit és hátrányait, és megvonják a mérleget, melyiknek a mérlege a leginkább pozitív.

Ezen kutatóintézetek egyike a grázi központú Joanneum Research, amely az FIA (Nemzetközi Automobil Szövetség) és az ÖAMTC osztrák autóklub kezdeményezésére egy sokoldalú értékelő rendszert dolgozott ki a különböző hajtásmódok összehasonlítására. Az eredményeket ADAC német autóklub dolgozta fel és hozta nyilvánosságra.

Az értékelő rendszer az European Life Cycle Assesment Tool (röviden: LCA Tool) névre hallgat, és arra képes, hogy kiszámolja, hogy egy autóval kapcsolatban annak teljes élettartama alatt mennyi szén-dioxid kerül a levegőbe, és egyúttal azt is kikalkulálja, hogy mennyi energia használódik fel eközben. A teljes élettartam alatt egyrészt annak minden mozzanata – az előállítás, az üzemeltetés, a karbantartás és a megsemmisítés, illetve újrahasznosítás – értendő, másrészt számszerűleg is meghatározták, milyen távra és időszakra kalkuláltak. A teljes élettartam alatt megtett utat 240 000 kilométerben, az időtartamot 16 évben határozták meg. (Hazai viszonylatban mindkét szám eléggé pesszimistán hangzik, hiszen tudjuk, hogy négymilliós személyautó-állományunk fele idősebb ennél, és ezek jelentős részének a futásteljesítménye is nagyobb a kutatásban szereplőnél. A számítás érdekében azonban valamilyen támpontot mindenképpen fel kellett venni.)

A számítás nem légből kapott, kutatóintézethez méltóan alapos kutatás előzte meg, amit egy táblázatokkal telerakott, átfogó, 47 oldalas tanulmányban tettek közzé. Mivel a számítások 2022-től indulnak, és a jövőben, 16 év múlva érnek véget, ezért minden szempontnál figyelembe vették a lehetséges változásokat – többek között ezeket részletezik a tanulmány meglehetősen kimerítő táblázatai. Az egyikből például az olvasható ki, előre láthatóan hogyan alakul át, válik egyre tisztábbá az Európai Unió országainak energiatermelése.

Csak egyet kiemelve: Németország áramtermelésében elveszti a szerepét a szén, hogy végül 2050-re teljesen eltűnjön belőle, miközben a szélenergia részaránya a jelenlegi 22,9 százalékról 64,9 százalékra nő – és ennek következtében töredékére csökken a szén-dioxid-kibocsátás. Ennek a folyamatnak a részeként csak az élettartam számítás alapjául vett időtávot (a 2022 és 2037 közötti 16 év) figyelembe véve, az elektromos autó töltőoszlopokig eljuttatott áram termelésével és továbbításával kapcsolatban felszabaduló szén-dioxid mennyiség Németországban a kilowattonkénti 428 grammról 186 grammra csökken. Magyarországon az atomenergia (Paks) jelenleg is jelentős szerepe miatt a tisztulás nem ennyire látványos, de azért jelentős mértékű: 302 grammról alig 117 grammra esik vissza.

Az áramtermeléssel és továbbítással kapcsolatos szén-dioxid kibocsátás csökkenő tendenciája megelőlegezi, hogy az idő előrehaladtával az elektromos autók egyre kedvezőbb helyzetbe kerülnek az üvegházhatásért felelős gáz kibocsátása szempontjából a többi hajtásmódhoz képest. Csakhogy a tisztább elektromos áram csökkenti a belső égésű motorral hajtott autók gyártásával, vagy akár a tüzelőanyag-cellás autók által felhasznált hidrogén előállításával kapcsolatba hozható szén-dioxid-kibocsátást is! Emiatt teljes kép csak úgy kapható, ha a gyártástól a megsemmisítésig az összes összetevőt a teljes időtávon figyelembe vesszük.

Épp ezt teszi a tanulmányon alapuló LCA Tool (LCA eszköz). Ebben sok autótípusra lehet keresni, ráadásul olyanokra is (külön fül), amelyeknél nemcsak a szabvány (WLTP) által megadott, hanem a Green NCAP teszteredményein alapuló fogyasztási adatokon alapul a számítás. Mindkét csoportban akadnak benzines és dízel, plug-in hibrid, vagy éppen elektromos autók, sőt még hidrogénes tüzelőanyag-cellás is. Az LCA Tool-ban mindenki megpróbálhat rákeresni a saját autójára (sajnos csak németül, vagy angolul elérhető jelenleg). De egyúttal arra is alkalmas, hogy egyszerre három típus szén-dioxid-kibocsátását illetve energiafelhasználását mutassa ki, amivel lehetőséget ad arra, hogy közvetlenül hasonlítsuk vele össze a különböző hajtásmódokat.

Az ADAC német autóklubnál éltek a lehetőséggel, és kompakt méretű autóra elvégezték az összehasonlítást minden szóba jöhető hajtáslánccal. Íme az összehasonlításba bevont típusok jellemzői, majd, némi finomítással az, hogy mit is kaptak eredményül.

Az alapul vett kompakt autó kiindulási adatai:

• Benzin (E10) fogyasztás: 7,3 l/100 km
• Diesel (B7) fogyasztás: 5,4 l/100 km
• Földgáz/Biometán fogyasztás: 4,5 kg/100 km
• Plug-in hibrid fogyasztás: 3,2 l/100 km benzin, és 11 kWh áram (30% tisztán elektromosan)
• Tüzelőanyag-cella (H₂ fogyasztás): 1 kg/100 km
• Elektromos fogyasztás (áram): 19 kWh/100 km
• eFuel (Szintetikus fogyasztás): 5,1 l/100 km
• Éves futásteljesítmény: 15.000 km
• Tervezett élettartam: 16 év
• Motorteljesítmény: 90 kW (125 LE)
• Elektromos autó akkumulátorának kapacitása: 55 kWh
• Akkumulátor élettartama: 240.000 km (teljes élettartam)

Valójában a teljes élettartamra vetített szén-dioxid-kibocsátásban nem született meglepetés. A 240 000 kilométer alatt összességében a benzinüzemű autó eregette a levegőbe a legtöbb (59,6 tonna) a Föld felmelegedéséért elsősorban felelőssé tett gázt, a legkevesebbet pedig az elektromos és a hidrogénes tüzelőanyag-cellás. De máris nem ilyen egyszerű a helyzet, hiszen az utóbbi kettő csak akkor hoz szinte egyformán alacsony értékeket (16,7, illetve 17,3 tonna), ha a használatuk során felhasznált energia teljes egészében megújuló energiaforrásból, például szélerőműből származik. Abban a pillanatban, ha az áramot egy adott ország (jelen esetben Németország) különböző erőműveinek összessége állítja elő (árammix), akkor már nem ennyire kiemelkedően jó, de még mindig kedvező az elektromos típus szén-dioxid termelése: 29,3 tonna. Ennél sokkal jobban megemelkedik a hidrogénes tüzelőanyag-cellás autó kibocsátása, ha a hidrogént a ma legelterjedtebb módon, földgázból állítjuk elő. A 240 000 kilométeres futásteljesítmény végére 44,3 tonna szén-dioxid jut a levegőbe, ami azonban még mindig jobb, mint a benzines (59,6 t), a dízel (51,3), vagy a földgáz hajtású autó (47,4 t) összkibocsátása.

A konnektorból feltölthető akkumulátorú plug-in hibrid autók szén-dioxid-kibocsátása 30 százaléknyi elektromos használat mellett – az áram származását figyelembe véve – a földgázból gyártott hidrogénnel táplált tüzelőanyag-cellás autóé alatt, és az elektromosé felett alakul. Árammix esetén 41 tonna, megújuló árammal táplálva 33,7 tonna. Ezeknél azonban nyilvánvaló, hogy a valódi kibocsátás nagyban függ a tisztán elektromos használattól. A 30 százalékot statisztikai alapon vették figyelembe.

Az ábrán az összkibocsátáson kívül egyéb információk is megfigyelhetők. Egyértelműen látszik, hogy az elektromos autók gyártása – az akkumulátoruk miatt – jóval nagyobb szén-dioxid-kibocsátással jár, mint a belső égésű motoros autóké. Míg utóbbiaké 10 tonna alatt marad, addig az elektromosé már 55 kWh-s akkumulátor esetén is 14 tonna. Ebből következik, hogy az elektromos autó egy darabig, jelen esetben 45 000 kilométerig hátrányban marad még a benzinessel szemben is. Nagyobb akkumulátor esetén a kiegyenlítéshez szükséges futásteljesítmény nyilván hosszabb, de kevés olyan elektromos autó akad, amelynél 60 000 kilométernél később következik be az a pont, ahonnan már összességében kevesebb szén-dioxid írható a számlájára, mint egy vele egy kategóriába tartozó benzinesére. Évi 15 000 kilométeres futásteljesítménnyel számolva ez azt jelenti, hogy három vagy négy év eltelte után már tisztább az elektromos autó.

Az ábra és a számítássorozat érdekessége a 240 000 kilométer lefutása után minden hajtásláncnál megfigyelhető letörés. Ez azt jelképezi, hogy életpályájuk letöltése után alapanyagokat nyernek ki a leselejtezett autókból, és az újrahasznosítással kevesebb szén-dioxid-kibocsátás mellett nyerhetünk vissza alapanyagokat, mintha azokat nullából, például az alumíniumot bauxitból, vagy az acélt vasércből kellene előállítani. A letörés ezért jelez szén-dioxid nyereséget. A benzines típus esetében például egy, az elektromosnál 1,8 tonnát – utóbbi azért nagyobb csökkenés, mert az elektromos autókból több alapanyag nyerhető vissza.

Az összesített szén-dioxid-kibocsátás visszaszámolható átlagos kibocsátásra, ezt mutatja a másik diagram. Az eredmény természetesen összecseng az előző ábrával, de talán mégis érdemes így is kimutatni, hogy minden egyes kilométerrel hogyan gyarapodik az összkibocsátás. A német eredetihez képest egy aprót változtattam: az árammixből származó árammal táplált elektromos autó szén-dioxid-kibocsátási adata nem a német, hanem a magyar árammixet vettem figyelembe (az LCA Tool lehetővé teszi az ország megválasztását). Így a kilométerenkénti adat nem 115, hanem kedvezőbb, 98 gramm.

Ez is mutatja, hogy az elektromos autók hajtására használt áram előállítása során keletkező szén-dioxid mennyiség nagyban függ az adott ország árammixétől. Ezért az elektromos autók például Lengyelországban (1050 g/kWh), vagy pláne Észtországban (1346 g/kWh) korántsem tekinthetők olyan tisztának. Méghozzá annyira nem, hogy amint az LCA Tool is kimutatja, ezekben az országokban egy dízelmotoros autó – az áramtermelés csökkenő tendenciájú szén-dioxid-kibocsátása ellenére – teljes élettartama alatt kevesebb üvegház hatást keltő gázt juttat a levegőbe, mint egy elektromos. (Kipróbáltam!)

Ugyanakkor másik végletnek felhozhatjuk Svédországot (62 g/kWh), vagy Svájcot (53 g/kWh), ahol az elektromos autó máris magasan ver minden mást. Hosszabb távon (2037-ig) azonban mindenhol csökkenés várható (Lengyelország 542, Észtország 797, Svédország 41, Svájc 51), de talán ennél is fontosabb, hogy az Európai Unióban uniós szinten számolnak, ami 2022-ben 402 g/kWh-ról indul és 2037-re 199 g/kWh-ra csökken – elsősorban a megújuló energiatermelési módok elterjedésének betudhatóan.

Nagy vitát kavaró energiaforrás a hidrogén, amiről már kiderült, hogy ha megújuló energiával állítjuk elő, akkor tisztának tekinthető. Ma azonban többnyire nem így, hanem földgázból állítják elő, ami a Joanneum Research tanulmányának egyik táblázata szerint egy kWh energiaegységre vetítve 382 gramm szén-dioxid-kibocsátással jár. Ez nem kevés, de azért figyelemre méltó, hogy alacsonyabb érték, mint az uniós áram-előállítás mai átlagos szén-dioxid-kibocsátása – ami annak köszönhető, hogy az Unión belül számos ország még jóval magasabb kibocsátás mellett termel. Az más kérdés, hogy a hidrogénnel működő tüzelőanyag-cella hatásfoka 60 százalék, ami jelentős veszteséget jelent az elektromos autók 90 százalék körüli energiahasznosításával szemben. Ezzel együtt számos érv szól a hidrogén mellett, elsősorban tárolhatósága és szállíthatósága. Továbbá például olyan nagy kiterjedésű területeken, ahol nagy mennyiségben áll rendelkezésre megújuló energia, ellenben az elektromos hálózat hézagos, az említett okokból akár elsődleges környezetbarát energiaforrássá is előléphet. Máshol kiegészítő szerepet tölthet be az elektromos mellett.

Egy további üzemanyagforma, amitől sokan és sokat vártak, a szintetikus üzemanyagoké. A képlet jól hangzik: a levegőből kivont szén-dioxidból szintetizálunk akár benzint, akár gázolajat, amit ha elégetünk, csak az a szén-dioxid jut vissza, amit előbb kivontunk, vagyis a végső mérleg nulla, azaz szén-dioxid-kibocsátás semleges megoldásról beszélhetünk. Ez ugyan jól hangzik, de azért nem teljesen állja meg a helyét. A szén-dioxid visszaforgatást is beszámítva a nettó kibocsátás dízel esetén 77 g/km, benzin esetén 66 g/km, azaz majdnem annyi, mint a megújuló energiaforrás (például) szélerőmű áramával hajtott elektromos autó (62 g/km), míg az árammixes árammal táplált pedig még többet is bocsát ki (Németország 115 g/km, Magyarország 98 g/km).

A szintetikus üzemanyagok esetében a problémát azonban nem a szén-dioxid-kibocsátás, hanem az előállításukhoz szükséges energiabefektetés jelenti a tanulmány szerint. Míg a 240 000 kilométeres futásteljesítményre vetítve például az árammixes árammal etetett elektromos autó 0,59 kWh energiát emészt fel átlagosan kilométerenként, a szintetikus dízel üzemanyaggal hajtott autó akkor is 1,26 kWh-t igényel kilométerenként, ha az eDiesel előállításához a szén-dioxidot biomasszából, a hidrogént pedig megújuló erőforrással, vízbontásból nyertük. Ha a szén-dioxidot a levegőből vonjuk ki, az energiabefektetés még több, 1,74 kWh/km. De a legérzékletesebben talán mégis a VDE és az ADAC alábbi ábrája mutatja, hogy adott mennyiségű energiát melyik hajtásmóddal lehet a legjobban kihasználni. Ezzel együtt egyes iparági szakértők szerint elektromos hálózattal nem rendelkező, ugyanakkor megújuló erőforrással gazdagon ellátott, elszigetelt és nagy kiterjedésű területeken hasonlóképp szerephez juthat, mint a hidrogén.

A Joanneum Research intézetnek az LCA Tool alapjául szolgáló tanulmánya alapos, átfogó kutatáson alapul. Mivel azonban a jövő megjóslására tesz kísérletet, elképzelhető, hogy az események másként alakulnak, mint azt előre jelzi. Az azonban biztos, hogy Európa minden magára valamit is adó országában arra törekszenek, hogy a megújuló energiaforrások minél nagyobb arányt érjenek el az energiatermelésben. Ez pedig, legalábbis európai szinten, hosszabb távon azt vetíti előre, hogy a szén-dioxid-kibocsátást tekintve az elektromos autók egyre nagyobb előnyt szereznek a többi hajtáslánccal szemben. Ezért személyautó szinten kontinensünkön úgy tűnik, az elektromos autónak nincs igazi alternatívája. De addig is, érdemes kipróbálni ezt az érdekes eszközt, az LCA Toolt!