Társoldalunk:
Hírlevél

Még a versenypályán sem egyértelmű, hogy mivel hajtják majd a jövő autóit

2021.02.21. 11:08

Szinte nem múlik el nap anélkül, hogy valamelyik gyártó ne foglalna állást az elektromos autók mellett, de a Forma-1 egyelőre ellenáll a divatnak. Dr. Hanula Barna, a Széchenyi István Egyetem dékánja segített eligazodni a motorfejlesztés és az energiatermelés jelenében és jövőjében, ami egyáltalán nem olyan nyilvánvaló, ahogy azt sokan beállítják.  

Fontos év kezdődött a Forma-1-ben, hiszen várhatóan döntés születik arról, milyen erőforrásokat használjanak a sportágban a 2025-ös szezontól. Legutóbb egy szűk évtizeddel ezelőtt ért válaszút elé a versenyzés, de akkor nyilvánvaló volt, hogy a V8-as szívómotorokat valamilyen hibrid hajtásláncra kell cserélni, a megoldás pedig a jelenleg is használt 1,6 literes, turbós, hibrid technológia lett. Ezt a mérnökök üdvözölték, a szurkolók és a pilóták kevésbé, ráadásul nem tudott új gyártót sem tartósan az F1-be csábítani, ezért minden érdekelt a lehető leghamarabb váltana.

Meghatározza a Forma-1 középtávú jövőjét, hogy milyen erőforrások hajtják majd az autókatForrás: AFP/Albert Gea

A mostani döntés azonban már messziről sem kézenfekvő, hiszen a Ferrari, a Mercedes és a Renault is költséghatékonyabb megoldást keresne, a Forma-1 jogtulajdonosának viszont az az érdeke, hogy olyan technológiai kihívást állítson, ami új közönséget és új gyártót is meg tud szólítani. A belsőégésű motor napjainkban nem vonzó fejlesztési terület, az F1 a jelek szerint mégis kitart mellette. 

Nem könnyű eligazodni a zavaros helyzetben, ezért megkerestük a motorfejlesztés egyik kiemelkedő hazai szakértőjét, dr. Hanula Barnát, akivel kétrészes interjúnk első felében a pályafutásáról és a mérnökképzésről beszélgettünk, a második felvonásban pedig a motorok jelene és jövője felől érdeklődtünk.

A győri Széchenyi István Egyetem Audi Hungaria Járműmérnöki Karának dékánja a pályafutását belsőégésű motorok fejlesztésével kezdte, de az iparágban eltöltött utolsó kilenc éve során hibrid és elektromos hajtásokkal is foglalkozott, ezt a munkásságában ugyanolyan fontos és meghatározó tapasztalatnak tartja.

Ön miként látja a motorokkal kapcsolatos helyzetet a világban? A Tesla-részvények árfolyama a fellegekben jár, mindenki elektromos autón és akkumulátorokon dolgozik, belsőégésű motorokat egyik nagy gyártó sem fejleszt már. Van ennek még jövője?

Annak ellenére, hogy a közvéleményben számos nyilatkozat az elektromos meghajtás térhódítását prognosztizálja, abban a szerencsétlen helyzetben vagyunk, hogy egyelőre mégsem egyértelmű a jövőkép. Illetve, abban a szerencsés helyzetben vagyunk, hogy nagyon sok egymással versengő technológia van egyszerre a kezünkben. Leginkább a piacnak kellene eldönteni, hogy melyik alkalmazásra melyik lesz a legjobb.

Hanula Barna, a Széchenyi István Egyetem dékánjaForrás: Kun Zoltán/Széchenyi István Egyetem

Jelenleg azt kell mondanom, hogy nincs olyan hajtástechnológia, ami minden jármű mozgatására a legjobb lenne. Nem tudjuk kijelenteni, hogy ez vagy az jobb, a járműtől és a felhasználás módjától függően más és más hajtáslánc szükséges. Ezért fontos egy autógyártónak, mint például az Audinak, hogy mindenre felkészüljön, mert piaconként más az optimális hajtástechnológia, akár a környezeti és gazdasági szempontokat is figyelembe véve.

Nem látszik az, hogy ez a kérdés néhány éven belül egyértelműen eldől. Utalhatok arra, hogy márciusban fog megjelenni a Magyar Tudományban, a Magyar Tudományos Akadémia hivatalos lapjában egy cikkgyűjtemény, amelyen társszerkesztőként dolgoztam: megpróbáltuk kielemezni azt, hogy valójában mi a mai tudásunk, mennyiben megújuló a megújuló energia, és alkalmasak-e egyáltalán a mérőszámaink arra, hogy környezeti, ökológiai, ökonómiai szempontból helyes döntéseket hozzunk. Elárulhatom előre; úgy néz ki, hogy jelenleg nem. 

Nagyon könnyen megcímkézünk technológiákat zöldre vagy nem zöldre, megújulóra vagy nem megújulóra, és bizony nagyon-nagyon sokat kell még kutatni annak érdekében, hogy ezt végérvényesen meg tudjuk mondani. 

Lehet ebben a versenyzésnek szerepe?

Egyértelműen a szabályalkotás következménye, hogy a versenyzésben milyen technológiát használnak, és nem annak, hogy melyik a jobb vagy a rosszabb. Nagyon jó, hogy a mostani szabályok így alakultak, mert nagyon sokat tanultunk a Forma-1-es hibrid technológiából, ugyanakkor a szakma számára teljesen világos, hogy ha benzinnel helyettesítenénk azt a tömeget, amit jelenleg az akkumulátor, a villanymotor és egyebek képviselnek a járműben, akkor sokkal gyorsabb lenne az autó.  Ez piaci alapon nem vezetne optimális megoldásra, de a szabályalkotó nagyon bölcsen kitalálta, és így rengeteget tanultunk. Szakmai szempontból pontosan ez mutatta meg, hogy „versenyüzemben”, azaz padlógáz-satufék üzemmódban a nagy terheléssel működő belsőégésű motorral még nem tud versenyezni az akkumulátoros technológia, de a közúton, vagy különösen városi forgalomban egészen más a helyzet.

Így működik egy F1-es hibrid erőforrás

Így azt is világosan tudjuk, hogy városban egy nagyteljesítményű, nagyméretű belsőégésű motoros járműnek alacsony terhelésnél nem jó a hatásfoka. Jelenleg az elektromos hajtás akkor a legelőnyösebb, ha kis hatótávolságú városi járművekben használjuk, akkor is, ha műszakilag megvalósítható a nagy hatótávolság. A mostani világunkban hosszú távú szállítás, közlekedés esetében még mindig a belsőégésű motor lenne a jobb megoldás, akár ökológiai szempontból is, figyelembe véve a legyártását, energiaellátását és minden egyebet. A szintetikus, e-üzemanyagok használata további érdekes lehetőségeket kínál.

A Forma-1-ben idén várhatóan napirendre kerül, hogy 2025-26-tól milyen hajtástechnológiával folytassák a versenyzést. Ön szerint milyen irányban érdemes továbbindulni a sportágban?

Ezen eredetileg már 2021-2022-től szerettünk volna változtatni, és a szabályalkotó sem mer dönteni, mert nem látszik tisztán, hogy mi lesz a jó megoldás. Egyértelműek a politikai állásfoglalások, a szakmaiak viszont messze nem ilyen egyértelműek. Egyelőre úgy látszik, hogy többféle hajtásrendszerre lesz szükségünk a járművek felhasználásától függően.

Ha többféle versengő technológia irányába is elindulhat a világ, van ezek között olyan, amit versenyautóban érdemes lenne a továbbiakban próbálgatni? A Formula E például a tisztán elektromos vonalat képviseli.

Jelzésértékű, hogy néhány hete több nagy gyártó is kiszállt a Formula E-ből [az Audi és a BMW – a szerk.], ugyanis az adott szabályok mellett nem láttak benne marketing- és műszaki potenciált sem. Ilyen történhet.

Ugyanezt megteszi az év végén a Honda is a Forma-1-ben, és átcsoportosítja a mérnökeit az utcai autók kutatás-fejlesztési részlegére…

Ebből látszik az, hogy a versenysportban nem egyértelmű a jövőkép. Csak a jövő és az egyes technológiákban rejlő potenciál fogja megmutatni, hogy melyik technológia a nyerő.

A 2000-es évek első felében még 20-21000-es fordulatszámú motorokat használtak az F1-ben, utcai autókban ilyenek nem működnek, ettől még a gyártók számára hasznos fejlesztési terep a sportágForrás: Honda Racing F1

A közúti járműveknél is nagy áttörést hozhat a solid state, tehát a szilárd elektrolitú akkumulátor, de a legsúlyosabb kritérium továbbra is az elektromos áram előállítása. Erről úgy gondoljuk, hogy meg tudjuk oldani regeneratív módon, de a valóság az, hogy az antropogén szén-dioxid-kibocsátás legnagyobb része mind a mai napig az elektromos áram termelése, tehát az emberiség által kibocsátott szén-dioxid durván 40 százaléka az áramtermelésből jön, és minden erőfeszítésünk ellenére a World Input-Output Database alapján sajnos az utóbbi évtizedben is nőtt az antropogén szén-dioxidban az áramtermelés aránya.

Ez messzire vezet, sajnos nagyon sokszor keverednek a számok: az elektromos áram szén-dioxid-tartalmát úgy szoktuk nézni, hogy mi jön ki az erőmű kéményén, holott tudjuk, hogy a beruházásoknak és a leírásoknak is jelentős a szén-dioxid-tartalma. Sokkal körültekintőbben kellene megfogalmazni a szén-dioxid-célokat. Egy jármű esetében jelenleg a kilométerenként a kipufogón kiáramló szén-dioxidot mérjük, pedig tudjuk, hogy az energiának valahogy el kell jutnia a jármű tankjáig, ehhez kőolajszármazékok esetében hozzájön az olajkutatás, -fúrás, -kitermelés, -szállítás, -finomítás és a benzin szétosztásának szén-dioxid-vonzata. Ez durván 25 százalékkal növeli a kipufogón kiáramló szén-dioxidot, és természetesen a járművet le kellett gyártani, üzemeltetni kell, majd vissza kell vezetni a körkörös gazdaságba. Ez újabb 25 százalékot hozzáad, tehát a kipufogócsövön kiáramló szén-dioxidnak legalább a másfélszeresével kell számolnunk.

A legnagyobb hibát ott követjük el, hogy az elektromos áramnál ezeket nem nézzük, csak az erőművek kéményén kiáramló szén-dioxidot. Jelenleg azt hisszük, hogy egy szélerőmű vagy egy napelem szén-dioxid-mentes, és erről nagyon nem konvergens viták alakultak ki az utóbbi évek tudományos kutatásaiban. Igazából még csak meg sem tudjuk pontosan mondani, hogy egy napelem vagy szélerőmű által termelt áramban mennyi szén-dioxid van. Több kutató szerint nagyon sok.

Maga az egész struktúra modellezhető esetleg, mondjuk, egy versenycsapat működése révén? Ott is van például gyártás vagy logisztika. Mindig az kerül előtérbe, hogy a versenyautó energiafelhasználása minél alacsonyabb legyen, holott több száz tonnás felszerelések mozognak és ezerfős gyárak működnek.

Ha csak a versenyhétvége emisszióját nézzük, a csapat szállítását, a nézők mozgását, a televíziós közvetítést és minden egyebet figyelembe véve a legjelentéktelenebb forrás maga a versenyjárművek emissziója. Igazából ennek semmi jelentősége nincsen a többihez képest.

Nico Rosberggel a volán mögött az Audi RS e-tron GT legyorsulta a Formula E-s autót is, ettől függetlenül nem univerzális az elektromos hajtás alkalmazásaForrás: AUDI AG/Stefan Boesl

Jellemző volt, hogy a Formula E-versenyeken az akkumulátorokat hatalmas, helyszínre szállított dízelgenerátorokkal töltik a belvárosban, ahol a verseny történik, mert az elektromos hálózatról sehol, egyetlen városban sem lehet akkora teljesítményt azonnal rendelkezésre bocsájtani, ami az összes versenycsapat párhuzamos akkumulátortöltéséhez szükséges lenne. Ez utópisztikus, nem lehet megvalósítani. Mindenki hozta a saját dízelgenerátorát, és az épület mögött több száz kilowattos dízelmotorokat járatva töltötték az akkumulátorokat.

Ettől függetlenül már több márka is bejelentette, hogy semmilyen versenysportot nem folytatnak gyári szinten, ami belsőégésű motorokra alapul. Viszont tapasztalható némi enyhülés: visszatérés Le Mans-ba hibrid hajtáslánccal, és a Forma-1-ben is optimistának tűnnek azzal kapcsolatban, hogy az ún. e-üzemanyagok vonzó fejlesztési alternatívát jelenthetnek a gyártóknak.

Ez teljesen törvényszerű. Minden ilyen új technológiánál jön az eufória, aztán értékeljük a helyzetet, és tanulunk belőle. Tulajdonképpen arról van szó, hogy a jelenlegi áramtermelési szokásaink mellett nincs nagy különbség aközött, hogy elektromos áramot termelünk, azt akkumulátorba töltjük és hajtjuk vele a járművet, vagy az elektromos árammal vizet bontunk, hidrogént gyártunk, és a hidrogénnel vagy tüzelőanyag-cellát üzemeltetünk, vagy ezzel a hidrogénnel bármilyen széntartalmú anyagból szintetikus gázt, benzint vagy dízelolajat, tehát valamilyen szintetikus motorhajtó anyagot termelünk, és azt egy belsőégésű motorban égetjük el. A klímahatása mindegyiknek egy nagyságrendbe esik, teljesen összevethető. 

Ahol a távolság vagy a teljesítmény/súly számít, például egy repülőgépnél, teljesen egyértelmű, hogy a szintetikus tüzelőanyagnak óriási az előnye az akkumulátorhoz képest. A városi közlekedésben kisebb teljesítmény és kisebb hatótáv is elegendő, ott inkább lenne az elektromos-akkumulátoros hajtásnak perspektívája, más kérdés, hogy valaki megengedhet-e magának egy második autót vagy mobilitásszolgáltatás használatát.

Végezetül visszakanyarodnék arra, hogy milyen versenymotort lenne érdemes építeni 2026-tól?

Ha megnézünk egy hegyi versenyt, akár egy Pikes Peaket, ott ma már egyértelműen az elektromos jármű lesz a leggyorsabb. Más kérdés, hogy ha ehhez az elektromos motorokat, mondjuk, folyékony nitrogénnel hűtjük, akkor az mennyire vetíthető ki a köznapi használatra. Nyilván semennyire, de ugyanez volt a Forma-1-nél is: nem jártunk 20000-et forgó motorokkal attól, hogy a Forma-1-ben ez megvalósult, és nem fogunk folyékony nitrogénnel hűtött villanymotorokkal sem autózni, de a technológia határait mindenki feszegeti, ez erre jó. Rövidtávú versenyeken, úgy gondolom, hogy teljesen jogos az elektromos hajtások felvetése.

Az elektromos Volkswagen ID.R több körrekordot is megdöntött, de az F1-ben egyelőre nem válna be a technológiájaForrás: Volkswagen AG/Bildagentur Kräling

Hosszabb, körpályás versenyeken, ahogy a Formula E is megmutatta, csak akkumulátor- vagy autócserével lehet végigmenni a távon. Illetve, a Formula E-ben az volt az igazság, hogy a versenytáv nagy részén nem is versenyeznek, hanem pontos teljesítményutasítások betartásával próbálnak gazdálkodni az akkumulátor kapacitásával úgy, hogy célba érjenek. Ezért is korlátozott a népszerűsége, mert a „vájt fülű” néző látja és érzi, hogy ez nem igazi autóverseny. Azt hiszem, 

belátható ideig hosszabb távú, élvezetes autóversenyeket valamilyen hibrid hajtással fogunk látni, mint ahogy egy hozzánk közel álló nagy gyártó [Audi – a szerk.] is bejelentette a Dakar-ralin való indulását egy olyan elektromos járművel, aminek a hajtásláncában egy jelentős méretű belsőégésű motor is van.

KAPCSOLÓDÓ CIKKEK