Mi hajtsa a járműveket? 7. rész: Ártorzító tényezők és a hidrogén

Egy nemrégiben publikált cseh kutatás számba vette és részletesen elemezte a közlekedés területén üzemanyagként felhasználható különböző energiaforrásokat. Tényleg olyan jó a CNG, mint amilyennek beállítják? Mit hozhat a jövő? Földgáz, CNG, dízel, és ami mögöttük van.

Utolsó írásunkban az üzemanyagok árát befolyásoló tényezőkbe, valamint a hidrogén üzemanyagként történő felhasználásának lehetőségébe nyújtunk betekintést.

A gazdasági viselkedés egyik fontos mozgatórugója az adóztatás vagy más díjak mértéke, mely beépül a termékek és szolgáltatások költségeibe. A fogyasztókat a termék vagy szolgáltatás kiválasztásakor az árak is befolyásolják, ez a közlekedés esetében sem történik másképp. Ha ezeket a termékeket és szolgáltatásokat egyenlő mértékben adóztatják meg, a fogyasztók egyszerűen, az ár és az érték összehasonlításával fognak dönteni. Ha azonban egy termék árát például egy más termékekéhez képest extrém magas vagy éppen rendkívül alacsony adó változtatja meg, a fogyasztói magatartás is követni fogja a módosítást. A földgáz esetében is pont így történt: számos országban a közlekedésben használt egyéb fosszilis üzemanyagokhoz, például a gázolajhoz és a benzinhez képest csökkentett jövedéki adóval bír az energiatartalom miatt. Habár a fogyasztók számára az adókedvezményekből eredő alacsony árak előnyösek, a gazdaság kiegyensúlyozott állapotához emiatt más termékeket magasabb adókkal kell sújtani. A fenntartható energia- és közlekedéspolitikák alapját a fenntartható gazdaságpolitikáknak kell biztosítani, a célnak pedig mindig a nyereséges működés fenntartása kell, hogy legyen, a támogatásoktól való végeláthatatlan függés nélkül. A csökkentett jövedéki adók által biztosított jelentős támogatás ellenére Csehországnak továbbra sem sikerül a földgáz közlekedésben való részesedését az állami energiapolitika (SEK, Státni energetická koncepce) által meghatározott szintre feltornázni. A SEK szerint 2015-ben 4,25 milliárd kWh olajalapú üzemanyagot kellett volna földgázzal kiváltani a közlekedésben, azonban ennek csak a tizede valósult meg, amiből mindössze 414 millió kWh-t adott a sűrített földgáz. A CNG adótámogatásának alacsony mértékéből az államnak viszont haszna származott. Az állami stratégia azonban megbukott: a 2020-ra prognosztizált 7,444 milliárd kWh, 2030-ra pedig 12,25 milliárd kWh CNG-használat már abszolút irreális elvárásnak számít.

A közlekedési piacot is évek óta torzítják különféle adók. Pénzt kérnek például a vasúti infrastruktúra használatáért. Ennek mértéke függ a vonalszakasztól, de minden vonalra és minden vonatra érvényes. Továbbá függhet a vasúti jármű típusától, gyakran teljesítményétől is. A repülés sem marad ki az adózásból: szinte minden repülőtér követel használati díjat és illetékeket, egyes országok pedig a légtéren történő átrepülésért is kérnek pénzt. A közutakat tekintve az autópályák használatáért útdíjat kell fizetni, ami lehet fix díj, például személyautók esetében, de lehet a jármű teljesítményétől függő is, ami többnyire a haszongépjárművekre vonatkozik. Egyéb utak használata többnyire díjmentes, leszámítva az útvonaltól és távolságtól független gépjárműadót. A belvízi hajózási útvonalakon a kikötési díjakon felül általában nem kell fizetni.

Annak ellenére, hogy a gázolaj, a benzin, a tengeri dízel és a repülőgép-üzemanyagok is adót tartalmaznak, a vasúttársaságoktól és a közúthasználóktól általában plusz díjat kérnek, a légi- és a hajózási társaságoknak azonban nem mindig kell fizetniük. A gazdaságban a felmerülő költségeket olyan tényezők torzítják, mint az adók, az adómentesség vagy a támogatás. A közlekedési vállalkozókat olyan tevékenységek végzésére kötelezik, mely üzleti szempontból nyereségesnek tűnik, de ami valójában csak a túléléshez elég, mivel a kormánytól alapból is jelentős támogatást kapnak. Ideális esetben minden közlekedési mód számára egyenlő feltételeknek kellene lenni, de ez nem így van. Ha így lenne, a közlekedési rendszereknek a gazdaság természeti törvényei alapján kellene működniük. Ezért a szénhidrogén-üzemanyagok különböző fajtáinál megjelenő differenciált adózás, vagy éppen az adómentesség további torzító tényező a közlekedés területén. Az USA egykori elnöke, Ronald Reagan ezt a helyzetet röviden így értékelte: „Ha mozog, meg kell adóztatni. Ha folyamatosan mozog, szabályozni kell. Ha pedig megáll, támogatni kell.” Ennélfogva semmi meglepő nincs abban, hogy a közlekedési vállalatok, valamint más cégek és az egyének is igénybe veszik az állami támogatást, ha lehetőségük nyílik rá és hasznot húzhatnak belőle. A sűrített földgáznak például a benzinhez vagy a gázolajhoz képest alacsony az adója, ezért teljesen logikus, hogy a közlekedési cégek azt választják. Ráadásul állami támogatást szerezhetnek CNG-hajtású járművek vásárlásához, vagy a kompressziós állomások hálózatának bővítéséhez. A logika azonban eléggé kusza. Egyrészről az állam támogatást nyújt az épületek szigeteléséhez és a gázbojlerekhez, ami a magas fűtési hatékonyság biztosításával teljesen elfogadható stratégiának tűnik. Ezzel egyidejűleg azonban a CNG-üzemű, belsőégésű motorral hajtott, azonban alacsony hatékonyságú járművek vásárlását is támogatja.

A közlekedéshez felhasználható üzemanyagfajták számba vételénél nem hagyhatjuk figyelmen kívül a hidrogént sem: a kis súlyú üzemanyag fűtőértéke 33,2 kWh/kg. Fel lehet használni benzin vagy gázolaj helyettesítésére belsőégésű motorokban, sőt tüzelőanyagcellákban is a vontatómotorokat tápláló elektromos áram termeléséhez. Helyettesítőként ugyanaz a probléma merül fel, mint a többi üzemanyagnál: a motor a tüzelőanyag energiáját mindössze 35-42 százalékos hatékonysággal tudja mechanikai energiává alakítani. Mivel a hidrogén előállítása túl drága, nem a legjobb megoldás azzal pótolni más üzemanyagot, mivel rendkívül alacsony mennyiségű mechanikus energia jönne csak létre. A tüzelőanyagcellás alkalmazásnál a cellákban található hidrogén oxigénnel érintkezve vízzé válik, melynek során elektromos energia szabadul fel. A tüzelőanyagcellák némileg hatékonyabbak a belsőégésű motoroknál a mechanikai energia létrehozásában, azonban a technológia sokkal költségesebb, és a cellákat nehéz szabályozni. Az atomerőmű reaktoraihoz hasonlóan a tüzelőanyagcellák is folyamatosan működnek, míg el nem használódnak. Ennek következtében szükség van valamilyen energiatároló egységre. Kétféle tárolás jöhet számításba: az egyik egy gyorsan töltő, kétrétegű szuperkondenzátor, a másik pedig a lítium-ion akkumulátor, ami hosszú ideig képes tárolni az energiát. Az eredmény egy hibrid jármű, melynél a tüzelőanyagcellák kiváltják a belsőégésű motort. A cellák az akkumulátorok feltöltések közötti üzemidejét is meghosszabbítják, megnövelve ezzel a jármű hatótávolságát. Az ilyen jármű az úgynevezett plug-in hibrid.

A hidrogén vonzó lehetőség, azonban a felmerülő költségek jelenleg még bőven túllépik a legtöbb közlekedési társaság büdzséjét. Ipari méretekben történő felhasználásához számos, az elosztással, az utántöltéssel, valamint a fedélzeti tárolással kapcsolatos biztonsági, műszaki és gazdasági kérdést kell majd megválaszolni. A tüzelőanyagcellákhoz ráadásul adalékanyagtól vagy szennyeződéstől mentes, nagy tisztaságú hidrogénre van szükség.

Az elektromos energia hidrogénenergiává való alakításának során elektrolízis megy végbe, a hidrogénenergia tüzelőanyagcellában történő elektromos energiává alakításához pedig egy nyílt ciklusú elektrokémiai akkumulátor szükséges. A folyamat hasonló az akkumulátor töltéséhez, vagyis annak töltött elektrolitját egy másik, töltés nélküli akkumulátorhoz kötve kell kisütni. A szabványos akkumulátorokhoz képest a tüzelőanyag-cella jóval könnyebb. Azonban a hidrogéntüzelőanyag-cellás technológia nemcsak drága, hanem túlterhelni sem lehet, ráadásul mindössze negyven százalék körüli hatékonyságot tesz lehetővé, vagyis az energiafogyasztás két és félszer magasabb. A közlekedésben történő felhasználás legnagyobb akadálya azonban az, hogy a szénnel, a kőolajjal vagy a földgázzal szemben a hidrogén nem található meg a természetben: elő kell állítani, ami pedig szénhidrogén-üzemanyagokból vagy elektromosság útján érhető el. A technológia jelenlegi fejlettsége még nem éri el azt a szintet, hogy a hidrogént a meglévő energiaforrások helyettesítőjének lehessen kinevezni – egyelőre még csak a terméke azoknak.

Az akadályok ellenére a hidrogénalapú technológiák jövője leginkább a villamosenergia-többlet tárolásában teljesedhet ki. Az egyik ilyen lehetőség, ha a megújuló energiaforrások fogják majd adni az energiatermelés nagy részét, és villamosenergia-többlet keletkezik. Ekkor a teljesítmény megjósolhatatlanná fog válni és nehéz lesz majd irányítani. Lesznek olyan időszakok, amikor a termelés meghaladja az igényeket, ennek következtében pedig a felhasználók olcsóbban juthatnak elektromossághoz. Ezt az energiafelesleget hidrogéntermeléshez is hasznosítani lehet. Az iparvállalatoknak érdemes lesz az áram egy részét a lehető legalacsonyabb áron vagy éjszakai áramként vásárolni, és alacsony hatékonyságú folyamatokhoz felhasználni, például nagy távolságú továbbításra, akkumulátorokban való tárolásra, intelligens villamosenergia-hálózatokat használó energiagazdálkodáshoz, valamint hidrogén előállításához, amit az elektromosságot termelő üzem közelében érdemes végrehajtani. Ideális helyszínnek ígérkeznek a hatalmas szélerőmű-komplexumok, például a szárazföldön vagy a sekély tengerpartok közelében található mesterséges szigeteken létrehozott szélerőművek.

A hidrogén egyik legnagyobb problémája, hogy biztonsági okok miatt nem könnyű tárolni vagy szállítani. Laboratóriumi tesztekkel igazolták, hogy ha az elektrolízis által létrehozott hidrogénhez szén-dioxidot adunk, metán képződik, amit aztán továbbítani lehet a hagyományos, gázvezetékekből álló hálózaton keresztül. Vagyis ha a hálózat megfelelően kiterjedt, még a legkisebb településeken is fel lehet használni a metánt háztartási célokra, vagy különböző gépek működtetésére. A szélerőművekben elektrolízis által létrehozott hidrogént is tekinthetjük a földgáz megújuló forrásának. Ez a jövőben feleslegessé teheti a földgázmezők kiaknázását, ráadásul nem növeli tovább a légkör antropogén szén-dioxid-tartalmát. Ez azonban jelentősen átrendezi majd a piaci helyzetet.

Hasonló megoldásnak vélnek egy új technológiát, az úgynevezett frackinget, vagyis a föld mélyében fellelhető földgáztartalékok kitermelését, bár ezt sokan ellentmondásosnak tartják. Amikor a földgáz agyagpalából való kivonását kitalálták, a földgázmezőkről kitermelt gáz ára visszaesett. Az történt ugyanis, hogy a fracking által előteremtett palagázt eredetileg az Egyesült Államokban fogyasztották, az USA azonban exportálni kezdte, ezáltal a földgáztermelők elveszítették gázpiaci monopóliumukat, így mérsékelniük kellett az árakat. Jelenleg az USA a világ legnagyobb palagáz-termelője.

Akár a földalatti mezőkből kitermelt földgázból, akár mesterséges úton, metánként jön létre a gáz, ugyanazok a felhasználási korlátok vannak jelen. Leghatékonyabb felhasználása mindenképpen a vízmelegítés, amelynél gyakorlatilag majdnem az összes hőenergia felhasználódik. A belsőégésű motoroknál csak alacsony hatékonyság érhető el, az üzemanyag-energia kétharmada hulladékhőként távozik, mindössze egyharmada válik hasznossá.

Következtetésként elmondható, hogy a közlekedésben a villamosított vasúti hálózatokra érdemes helyezni a hangsúlyt. Továbbá hiba lenne azt várni, hogy a jelenlegi mobilitás-központú életmód a jövőben is fenntartható lesz beavatkozás nélkül. A jövőbeli energia- és közlekedési stratégiáknak egyre inkább fel kell adniuk a fosszilis üzemanyagoktól, a személyes motorizált mobilitástól, valamint a nem megújuló energiaforrásoktól való függést.

* * *

Indóház Online – Hivatalos oldal: hogy ne maradj le semmiről, ami a földön, a föld alatt, a síneken, a vízen vagy a levegőben történik. Csatlakozz hozzánk! Klikk, és like a Facebookon!