Számomra minden idők legjobb energetikai tárgyú reklámja a Nissan Leaf-é, ami kiválóan érzékelteti, hogy milyen nagy szerepet játszik a villamos energia a mindennapi tevékenységünk, eszközeink lokálisan tiszta áramellátásában.
Nem szabad azonban elfelejtenünk: ahhoz, hogy ezek a járművek globálisan is tiszták legyenek, az kell, hogy az áram, amivel feltöltjük naponta az akkumulátorukat, tiszta, szén-dioxid-kibocsátástól mentes forrásból származzon. Ellenkező esetben ugyanis egyszerűen máshova allokáljuk, az erőműhöz koncentráljuk a károsanyag-kibocsátást, amit aztán az autóhasználatnál megspórolunk. Így a kereskedők által sokat hangoztatott „zéró kibocsátású villanyautó” a jelenlegi viszonyok mellett nem több marketing rizsánál… (Némi "tisztulást" egyébként a mai energiatermelés mellett is jelentene az átállás az elektromos közlekedésre, de ezt majd kicsit később részletezem.)
Tényleg zéró emissziós? (forrás)
A Nissan idézett reklámjában van egyébként egy intrikus utalás, amikor a 45. másodpercben a benzinkúton álló Chevrolet Volt tulajdonos megbámulja a reklám főszereplőjét. A dolog azért érdekes, mert a Chevy Volt egy olyan elektromos hajtású jármű, ami benzinmotorral is rendelkezik, hogy a hatótávja nagyobb legyen. (De nem klasszikus hibrid, alap üzeme a tisztán elektromos hajtás, a benzinmotor célja kizárólag a hatótáv-növelés.)
Most a Chevrolet belehúz: a múlt héten zajló CES 2016 nemzetközi informatikai kiállításról a magyar sajtó is rendszeresen beszámolt (például itt és itt), így több helyen is olvashattuk, hogy az amerikai autógyártó új modellt mutatott be. A Chevy Bolt már teljesen elektromos lesz, range-extender benzinmotor sem lesz benne, 300 km fölötti hatótávolsága lesz, és - az amerikai adókedvezmény figyelembevételével - kb. 30 000 USD-ért lesz beszerezhető.
Ezzel az elektromos autózás végképp lejöhet a luxus kategóriából (értsd Tesla Model S) a mindennapi, széleskörűen elérhető kategóriába. Az elektromos hajtás terjedését az önjáró autók felgyorsult fejlesztése tovább fokozhatja. A CES beszámolók alapján a nagy gyártók mindent meg fognak tenni azért, hogy az elektromos autók ugyanolyan "szexi-fancy" termékekké váljanak, mint a mobiltelefonok.
Villanyautók az utakon
A villanyautók (electric vehicle - EV) elterjedése jelenleg egyértelműnek tűnik, bár sokkal lassabban történik, mint ahogy néhány évvel ezelőtt azt képzelték az autógyárak és kormányok. Az USA-ban Obama elnök 2011-ben hirdetett támogatási programot az elektromos autókra, akkor 2015-re tűzve ki az egymillió villanyautó elérését. Ehhez képest jelenleg 400 000 körül van az Egyesült Államokban az úton levő elektromos személyautók száma. (Érdemes megnézni az ábrán azt is, hogy a trend épp átalakulóban van: a plug-in hibridek terjedése lelassult, helyettük a tisztán elektromos autók eladásai nőnek gyorsabban.)
Elektromos autó eladások az USA-ban - PHEV: plug-in hybrid electric vehicle, BEV: battery electric vehicle (azaz teljesen elektormos hajtású) Forrás: Wikipedia
Jelenleg még Európa sem büszkélkedhet túl jelentős elektromosautó-flottával: 2015 első 11 hónapjában összesen 75 000 elektromos autót adtak el a nyugat-európai országokban. Ez 49%-os bővülés az egy évvel korábbi hasonló időszakhoz képest, de még mindig korlátozza a terjedést a villanyautók igen magas eladási ára és a publikus töltőpontok kiépítésének hiánya – bár szerintem elsősorban az ár riasztja el a potenciális vevőket. Egy Nissan Leaf alapára 9 millió Ft körül van, és ennyiért egy alsó-középkategóriás méretű autót kapunk korlátozott, jelenleg 200 km körüli hatótávolsággal.
Az azonban egyértelmű, hogy a támogatások nagy lökést adhatnak az elektromos autók jövőbeli terjedésének: a 2015-ben Európában eladott EV-k 30%-át Norvégiában helyezték üzembe, ez pedig egyértelműen a norvég állami ösztönzőknek köszönhető. Az adókedvezmények, ingyenes autópálya-használat, ingyen parkolás, buszsáv-használat olyannyira vonzónak bizonyultak, hogy a tervezettnél két évvel hamarább elérték a 2017-re az összes üzembe helyezett villanyautóra kitűzött 50 ezres célt – emiatt a kedvezmények megkurtítása is várható a jövőben, az azonban egyértelmű, hogy leginkább a gazdasági ösztönzők mozgatják az embereket az ilyen típusú döntéseknél.
Na de milyen hatása lehet mindennek az áramfogyasztásra?
Ennek megértéséhez kicsit számolgatunk – de nem kell megijedni, a négy alapműveleten belül maradunk (százalékszámítás most nem lesz :-)). Vegyük példaként Magyarországot, ahol az elmúlt 10 évben átlagosan 93 000 új személyautót helyeztek forgalomba (természetesen a válság előtt többet, azóta kevesebbet, de úgy tűnik, lassan magára talál az autópiac is). Optimista becslésként, az új zöld rendszámhoz tartozó kedvezményeket is feltételezve 2020-ig 50 000 villamos autó üzembe helyezését tételezzük fel, ez a szám persze később jelentősen nőhet.
A jelenleg elérhető EV-k energiaigénye elég hasonló: a Nissan Leaf Li-ion akkumulátora 24 kWh, míg a Renault Fluence-é 22 kWh energia eltárolására képes. A gyári adatok szerint otthon egy (speciális) 6,6 kW-os töltővel 5 óra alatt tölthető fel egy ilyen akkumulátor.
Ha 2020-ban mind az 50 000 elektromos autó tulajdonosa egyszerre tölti az autóját, az kb. 330 MW-nyi villamos teljesítményt igényelhet – és még ehhez jönnek a hálózati veszteségek, amikkel most nem számoltunk. Az egyszerre töltés feltételezése konzervatív ugyan, de nem visz túl nagy hibát a számításba, hiszen a tulajdonosok jellemzően délután/este, munkából hazaérve teszik töltőre az autójukat.
A 330 MW nagyságrendjének értelmezéséhez néhány adalék:
- ma a hazai szélerőművi kapacitás 330 MW (azaz ennyit tudnának termelni névleges teljesítményen, de soha, az év egyetlen pillanatában sem termelnek mind névleges teljesítményen; sok év tapasztalata, hogy 90% fölé nagyon ritkán megy a rendszer teljesítménye és az év 90%-ában a szélerőművi teljesítmény a beépített kapacitás 60%-a alatti);
- a Paksra tervezett új blokkok névleges teljesítménye 1200 MW blokkonként.
Ez éves szinten (minden nap az összes akkumulátor teljes feltöltését feltételezve 6,6 kW x 5 óra x 50.000 jármű x 365 nap) 602 GWh-nyi többlet villamos energia megtermelését igényelné, ami kb. 1,6 százalékkal növelné a hazai teljes villamosenergia-felhasználást. Természetesen ez a számítás felülbecslés, hiszen várhatóan nem kell mindenkinek minden nap akkumulátort töltenie, ill. nem kell minden nap feltölteni nulláról az összes akkumulátort, de jól érzékelteti a nagyságrendet: már ötvenezer EV is érzékelhetően növelné a hazai áramfogyasztást.
Ha kicsit távolabbra tekintünk, még jelentősebb villamosenergia-igényeket láthatunk: 200 000 elektromos autó egyidejű töltése már 1.320 MW teljesítményt igényelne (ez több, mint egy új paksi blokk teljesítménye!). Éves szinten ehhez 2,4 TWh többlet villamos energia szükséges, azaz kb. 6,5%-kal növelné az éves hazai áramfelhasználást!
Ez a teljesítmény-növekedés már valóban kihívásokat jelentene a villamosenergia-rendszer számára, kis gondolkodással azonban a javunkra fordíthatjuk a helyzetet.
Tipikus nyári és téli terhelési görbék (nem hazai adatok)
Forrás: WNA
Az ábra egy kisebb ország tipikus napi villamosenergia-fogyasztását (a rendszer terhelését) mutatja. Jól látszik, hogy a villamosenergia-fogyasztás nem egyenletes, annak jellegzetes napi menete van. Tipikus csúcsidőszak – évszaktól függően – a délután és a kora este, míg hajnali 4 körül mélyvölgy időszak van, amikor az áramfelhasználás a napi csúcs 60-70%-ára esik. Jellemzően a görbe minimum pontja alatti igényt (az ábrán pirossal illetve sötétkékkel jelezve) elégítik ki az ún. alaperőművek, amelyek általában nagyobb teljesítményű, folyamatosan (és olcsón!) üzemelő egységek, hazánkban tipikusan ilyen a paksi atomerőmű. A fogyasztás ezen felüli, változó részét menetrendtartó erőművek (narancssárga / kék, ilyenek tipikusan a szén- és gáztüzelésű erőművek) és csúcserőművek (sárga / világoskék, pl. gázturbinák) elégítik ki, amelyek teljesítménye igény szerint változtatható, üzemelési költségeik azonban jellemzően magasabbak.
Azt, hogy hogyan is jönnek ide a villanyautók, az ábra zöld részei is mutatják: megfelelő tervezéssel, okosmérőkkel és központi vezérléssel elérhető, hogy a töltési időszak a völgyidőszakra essen, így a terhelési görbe különbségei jelentősen csökkenthetőek lennének. Ehhez persze az kell, hogy az autó töltése ne induljon el, amikor a tulaj rákapcsolja a töltőre, hanem csak akkor, amikor ezt a rendszerirányító is engedélyezi. A módszerrel az éjszaka során szekvenciálisan vezérelve a különböző töltőket a terhelés is jobban szétosztható lenne. Ezzel akár az alaperőművek részesedését is növelni lehetne, olcsóbbá téve a lakossági villamos energiát.
Fontos azonban hangsúlyoznunk, hogy az e-mobility csak akkor lesz érdemben emissziócsökkentő, ha az áram valóban alacsony szén-dioxid-kibocsátású forrásból jön. Ilyen alacsony emissziójú áramforrás lehet tipikusan az atomerőmű, így tehát az elektromos közlekedés terjedése még egy érv a paksi kapacitás-fenntartás mellett. (Használhatóak bizonyos korlátok között persze a megújulók is, ha sikerül megoldást találni az időjárásfüggés miatti ingadozás kiegyenlítésére. De a villanyautót éjszaka, sőt télen is tölteni szeretnénk.)
Példaként ismét egy 22 kWh kapacitású akkumulátorral ellátott autót tekintve, megvizsgáltuk, mekkora CO2-kibocsátással járna egy feltöltés - ami kb. 160 km megtételére elegendő. Látszik, hogy a jelenlegi európai energiamix használata esetén (azaz egy átlagos európai tulajdonosnál) ez 10 kg szén-dioxid-kibocsátását eredményezné. Ez még így is kisebb, mint egy mai modern benzines személyautó kibocsátása (ld. utolsó sor), de az igazán nagy különbséget az atomerőművek - és részben a megújulók (ezek ingadozó termelésének tárolása ugyanis érdemben nem megoldott) - használata jelenti, ekkor valóban szinte emissziómentes lehetne az elektromos autózás. Az atom- és szélerőműveknél azért nem nulla a CO2-kibocsátás a táblázatban, mert teljes életciklusra vetítve ezeknél az erőműveknél a nyersanyag-bányászat, a betongyártás, a berendezések gyártása és szállítása jár bizonyos mennyiségű CO2-kibocsátással - ennek hatása is figyelembe van véve a táblázatban.
Azt, hogy mennyire fog a valóságban elterjedni az elektromos járművek használata, eleinte elsősorban azok árától, illetve a melléjük adott kedvezményektől függ. A folyamat azonban öngerjesztő: jelenleg a technológia bevezetési fázisában vagyunk, így annak elterjedése jelentős gyártási költségcsökkentést eredményezhet, ami persze tovább fokozza a vásárlási kedvet. Emellett az új technológiai áttörések is sokat segíthetnek, új lökést adhat például az automata vezetésű járművek elterjedése.
Az elektromos autók üzemeltetése már ma is lényegesen olcsóbb hagyományos társaikénál: a kereskedelemben elterjedt típusoknál 1-2 liter benzin árából autózhatunk 100 km-t. Az EV-k komoly elterjedése azonban fel fogja vetni az üzemanyag adózásának kérdését, hiszen az államok jelentős bevételektől esnek majd el a benzin/gázolaj-fogyasztás visszaesése miatt, amit valahonnan pótolni lesznek kénytelenek.
Összességében azért nagyon valószínűnek tűnik, hogy Európában is egyre több hálás jegesmedve fog felbukkanni a következő évtizedekben... :-)
Záró megjegyzés: Ha a hazai 3 millió személyautót mind villamos hajtásúra cserélnénk és évi 15.000 km futásteljesítménnyel számolunk autónként, az éves szinten nettó 6,2 TWh villamos energiát igényelne, ami a jelenlegi áramfogyasztás 17%-a. Ezek egyidejű töltésébe ugyanakkor még belegondolni sem jó, olyan nagy teljesítményigény-növekedést jelentenének, ami a magyar erőművek mostani beépített kapacitását többszörösen meghaladja.
