A hidrogénnel működő teherautók a kibocsátásmentes közúti áruszállítás ígéretes alternatívái. Nagymértékű elterjedésük előtt azonban számos technológiai és gazdasági kérdésre kell még választ találni.

Hidrogénmeghajtással (H₂) a nehéz haszongépjárművek gyakorlatilag kibocsátásmentesen működtethetők – azaz üvegházhatású gázok (elsősorban szén-dioxid) és légszennyező anyagok (nitrogén-oxidok, korom stb.) közvetlen környezetbe juttatása nélkül. A hidrogénes tehergépkocsik ezért az Európai Unióban jogszabály szerint zéró kibocsátású járműnek számítanak, amelyek bizonyos előnyöket élveznek többek között a városközpontokba való behajtási tilalmak vagy a tehergépkocsikra kivetett útdíjak esetében.

Az elektromos járművekkel (nemzetközi rövidítéssel: BEV, battery-electric vehicle) ellentétben azonban a hidrogénmeghajtású tehergépkocsik még a fejlődés más szakaszában vannak a technológiát és a megvalósítást illetően. Míg a BEV-teherautók fokozatosan elérhetővé válnak sorozatgyártásban a kis és 2025-től a nagyobb távolságú közlekedés számára, akár 500 kilométeres hatótávolsággal, addig a hidrogénes járművek csak prototípusokként, legjobb esetben is kis sorozatban gyártva állnak rendelkezésre. Jelenleg még nem világos, hogy pontosan milyen hidrogénhajtás és milyen feltöltési mód lesz a vezető szabvány a jövőben.

Alapvetően megkülönböztetjük a belső égésű motorral hajtott hidrogénes tehergépkocsikat (H₂-ICE) és a hidrogén üzemanyagcellás elektromos meghajtású járműveket (FCEV). A H₂-ICE teherautók a meglévő benzin- és dízeltechnológiát használják. A hidrogént egy dugattyús motorba fecskendezik, majd begyújtják, a felszabaduló energiát pedig mozgássá és hővé alakítják át. Ennek a technológiának az előnye egyben a hátránya is: a jól ismert belsőégésű technológián alapul. Ez jelenleg előny, de az elektromos járművek felé történő egyre nagyobb mértékű elmozdulással ez a működési elv a jövőben hátránynak is bizonyulhat, mivel az alkatrészgyártók hosszú távon egy platformra fognak összpontosítani. A H₂-ICE emellett minimális szén-dioxid- és légszennyezőanyag-maradványkibocsátással is jár. A nagy haszongépjármű-gyártók közül az MAN, a Volvo és a DAF közölte, hogy tovább dolgoznak a hidrogénüzemű belsőégésű motorok technológiájának fejlesztésén.

Különleges fókuszban: az üzemanyagcella

A vezető haszongépjármű-gyártók többsége az üzemanyagcellás megoldást részesíti előnyben a hidrogénmeghajtás tekintetében. Ennek a technológiának a lényege, hogy egy katalitikus reakció részeként a hidrogénatomok az üzemanyagcellában egy elektronnal könnyebbé válnak. Ezáltal elektromos áram keletkezik, amelyet vagy közvetlenül felhasznál a jármű elektromos meghajtása, vagy egy tartalék akkumulátorban tárolja. A reakció során a levegőből származó oxigénnel keveredve „hulladékként” vízgőz (H₂O) és hő keletkezik. Az FCEV-teherautók az e-mobilitás elektromos platformjaira épülnek, és a technológia hatékonyabb, mint a hasonló H₂-ICE-hajtások. Elsősorban a Daimler Trucks, a Volvo és az Iveco fejleszt ezen koncepció mentén vontatókat, és futnak már FCEV-prototípusaik az utakon. Sorozatgyártású járművek a hozzájuk kapcsolódó szervizhálózattal együtt azonban csak az évtized végére várhatóak. A dél-koreai gyártó, a Hyundai gyárt jelenleg kis sorozatban FCEV-teherautókat Xcient Fuel Cell üzemanyagcellával. A DACHSER is több mint egy éve használ két műszakos üzemben egy Hyundai hidrogénmotoros teherautót pótkocsival. A Magdeburgban állomásozó, több mint 400 kilométeres hatótávolságú jármű általában gond nélkül ingázik Szász-Anhalt tartomány fővárosa és Berlin között.

Maga az üzemanyagcella-technológia már kiforrott a teherautók számára. Hiányzik még viszont a hidrogén járműben való tárolására vonatkozó szabvány. Itt három rendszer küzd az elsőségért: A városi buszoknál és például a Hyundai teherautóknál alkalmazott szabvány esetében a gáznemű hidrogént 350 bar nyomású gázpalackokban tárolják. A 350 baros technológia kipróbált és bevált, valamint megfelelően magas az ezt a technológiát használó töltőállomások száma. Nagy hátránya viszont, hogy a sűrített gázpalackok sok helyet igényelnek, így az adott járműméretek mellett aligha lehet 500 kilométer feletti hatótávolságot elérni anélkül, hogy ne csökkenne a rakomány számára fenntartott raktér. Ez azt jelenti, hogy ez a technológia hatótáv tekintetében nem előnyösebb, mint a BEV.

Más gyártók, például a Daimler és az Iveco ezért a 700 baros technológiára támaszkodnak. A szintén palackokban, magasabb nyomáson tárolt hidrogén körülbelül 750 kilométeres hatótávolságot biztosít a rakodótér csökkenése nélkül. Az AFIR- (alternatív üzemanyagok infrastruktúrájáról szóló) irányelv szerint 2030-ig az EU autópálya-hálózatán ki kell építeni egy megfelelő, 700 baros töltőállomás-rendszert tehergépkocsik számára.

A leginkább ambiciózus hidrogéntárolási technológiát a Daimler fejleszti. Ennek során a nyomás alatt, hidegen cseppfolyósított hidrogént (LH₂) folyadékként speciális tartályokba tankolják, a földgázt hidegen és nyomás alatt cseppfolyósított LNG-technológiához hasonlóan. Az LH₂-technológia nagy energiasűrűségének köszönhetően a teherautók hatótávolsága így meghaladja az 1000 kilométert. A cseppfolyósításhoz szükséges nagy mennyiségű energia miatt viszont jelenleg ez a hidrogéntárolási technológia áll legtávolabb a széles körű elterjedéstől.

A költségek jelentik a különbséget

A költségek közvetlen összehasonlításában a hidrogénmeghajtású technológia jelenleg elmarad a BEV teherautók mögött. Sorozatgyártás hiányában az FCEV-ek beszerzési költsége több mint kétszerese a hasonló BEV-teherautókénak. Az üzemeltetési költségek szempontjából elsősorban a járművek energiafogyasztása és a zöld hidrogén vagy a villamos energia ára lényeges, beleértve a tankolási és töltési infrastruktúra költségeit is. Az európai árszintek azonban ezen a területen rendkívül eltérőek.

A hidrogénmeghajtású teherautók gazdasági szempontból akkor tehetnek szert előnyre a BEV-ekkel szemben, ha a számításban szerepet játszik az 500 kilométert jóval meghaladó hatótávolság vagy az üzemidő is. Ha például a sofőrök értékes idejét a BEV-ek töltése köti le, mert nem áll rendelkezésre elegendő gyorstöltő, vagy ha a BEV-járművek nem képesek napi 20 órán keresztül üzemelni, akkor a hidrogénes teherautó a rövid, körülbelül 15 perces tankolási idő miatt előnyös lehet az összköltségek szempontjából.

A hidrogénmeghajtású tehergépkocsik gyártóinak sürgősen tisztázniuk kell a tankolási szabványokat, hogy megkezdődhessenek a beruházások az infrastruktúra-bővítés területén, és elindulhasson a sorozatgyártás. Ez a technológia kizárólag így válthatja be ígéretét és járulhat hozzá az éghajlatvédelemhez. A DACHSER álláspontja szerint a logisztikának az EU-ban a közúti áruszállításra jóváhagyott valamennyi nulla kibocsátású technológiára szüksége van. A gyakran heves „BEV kontra hidrogén” vitában az alábbi megállapítás érvényes: a kérdés nem „vagy-vagy” – az elektromos-hidrogén disputában egyértelműen „is-is” válaszra van szükség.

Ha feliratkozik a Műszaki Magazin Hírlevelére, sosem marad le a híreinkről! További friss híreket talál a Műszaki Magazin főoldalán! Csatlakozzon hozzánk a Facebookon is!