Milyen szép is lenne a világ, ha minden gyalogtávolságban elérhető lenne. Ez azonban már a messzi múlt. Az emberi faj annyira egyedi, hogy találmányai összehozták a világot egyetlen nagy, globális rendszerben, aminek most már elengedhetetlen része a közlekedés. Mint egy emberi testben a vérkeringés, amely nélkül a teljes rendszer meghal. (Meg hát azért világot látni is szeretünk, na.) És ezzel nincs is semmi baj: meggyőződésem szerint az ember egyedi működésében, valamint az ilyen nagyobb rendszerek létrehozásában rejlik annak a lehetősége, hogy elkerüljünk olyan kihalási eseményeket, melyekre a többi állatfaj képtelen lenne (és képtelen is volt a múltban – pl. egy aszteroida :O).

Emellett azonban sajnos nagy veszély is rejlik ezekben: elegendő információ hiányában ezek a nagy rendszerek azok, amik egy kihalási esemény veszélyével fenyegetnek. Ami a közlekedést illeti, a jelenleg kiépített rendszer fenntarthatatlan, egyértelműnek látszik, hogy az ehhez való ragaszkodás az emberiség végét okozhatja (azért az ciki lenne, ha még egy aszteroida sem kellene hozzá, hogy kipusztuljunk).

Jelenleg Magyarországon üzemanyag vásárlási pánik zajlik, mely remekül szemlélteti, milyen érzékeny rendszer ez. Az, hogy az orosz-ukrán háború miatt kedvezőtlen folyamatok indultak el az olajpiacon, egy szösszenet ahhoz képest, amilyen kihívások a (talán nem is olyan távoli) jövőben jelentkezhetnek. Mit fogunk tenni akkor, mikor ennek a fosszilis energiahordozónak a készletei kimerülésnek indulnak, ha már ez az aprócska interferencia is ekkora pánikot kelt?

Ilyenkor látszik, mennyire elengedhetetlen az autózási szokásaink kontrollálása, valamint a közlekedés alternatív módjainak alkalmazása és kutatása. Ez jelenleg is zajlik, a fejlesztések folyamatosak. Eljön majd az ideje, mikor végleg búcsút kell mondanunk a benzines és dízeles járműveknek, és ha elég ügyesek vagyunk, addigra már lesz egy olyan technológia a tarsolyunkban, melynél fogva ettől nem kell félnünk.

Az energia

Bármilyen globális rendszert ha tekintünk, annak kulcseleme az energiagazdaság. Ennek a kulcselemnek a négy kulcskérdése:

1. Honnan jön?
2. Ha tároljuk, hol?
3. Hogy szállítjuk?
4. Mekkora része hasznosul?

Mind a négy területen zajlik a kutatás, melyek egy-egy (vagy sok-sok) teljes cikket is kitennének. Az alábbiakban az energiagazdaság négy kulcsterületét (forrás, tárolás, szállítás és veszteség) vesszük sorra, kiemelve azok közlekedési vonatkozásait.

Energiaforrások

Az energia univerzális valutája a 20. század során az elektromos áram lett. Meggyőződésem, hogy a világon, illetve az általunk kiépített globális rendszerben minden (így a járművek is) abba az irányba tart, hogy elektromos árammal működjön. Egyes jóslatok szerint nyakunkon van egy olyan energiapiaci forradalom, mely alapjaiban fogja az életünket megváltoztatni: a fúziós energia.

Amíg ez nem történik meg, a tüzelőanyaggal működő járművek nem fognak kiszorulni. Szerencsére tüzelőanyagok tekintetében is számos alternatíva létezik, mely a kőolaj származékainak pusztító hatását némiképp mérsékli. Mivel azonban ezek előállítása és tárolása nehézkesebb, mint a kőolaj-származékoké (és véleményem szerint az is marad), ezektől aligha várhatjuk a közlekedési rendszerünk forradalmát. Az alábbiakban ennek a forrásnak a segítségével áttekintjük az autózásban elérhető tüzelőanyag-energiaforrásokat.

Biodízel

A növényi olajokból, állati zsírokból, valamint élelmiszer hulladékokból előállított folyadékot nevezzük így, mely dízelüzemű autók meghajtására alkalmas. A cikk említ néhány technikai előnyt (kevesebb szennyező anyag, magasabb lobbanáspont), azonban a legfontosabb előnye az, hogy csak olyan szén-dioxidot bocsát ki, amit a nyersanyagként használt növény előtte már elnyelt. Tehát ez a technológia csak annyi extra szén-dioxidot bocsát ki, amely az előállítás során, valamint az adalékanyagok égése során termelődik (pl. a hideg időben történő fagyást, kikristályosodást kell adalékokkal akadályozni).

A módszer gyakorlati határát a növények növekedési sebessége határozza meg, amely alapján elmondható, hogy képtelenség az emberiség közlekedési szükségletét 100%-ban (vagy 10%-ban) biodízel segítségével biztosítani.

Etanol

Kétféleképpen lehet etanolt előállítani:

1. kőolajból – ott vagyunk, ahol a part szakad
2. növényekből

A gyakorlati akadálya a teljeskörű alkalmazásának tehát már ezen a ponton látható, ekkor azonban még nem beszéltünk arról, hogy jóval kevesebb az etanol energiatartalma, mint a benziné vagy a dízelé, így sokkal többet kell belőle használni ugyanakkora utazás kedvéért. Önálló energiaforrásként nem is igen működik, inkább benzin vagy dízel adalékanyagaként használják.

Biogáz

Elsődleges előnye az előzőekhez hasonlóan a növényekből való előállítás, azonban gáz halmazállapotú anyag lévén teljesen más technológiával működő járművekről van szó. A gázok a folyadékoknál sokkal nagyobb térfogatúak, így az energiasűrűségük nagyságrendekkel kisebb.

Megjegyzendő, hogy mindenfajta szerves hulladékkal a legjobb, amit tehetünk, hogy biogázt vagy biodízelt állítunk elő belőle, azt ugyanis felhasználhatjuk energiahordozóként akár közlekedéshez, akár fűtéshez, és így a hulladéktömegünk is sokkal kisebb lesz. (Ráadásul, manapság már a műanyag hulladékokból való energiagyártás lehetőségeit is vizsgálják.)

Hidrogén

Mivel ez is gázhalmazállapotú, hasonló hátrányai vannak, mint a biogáznak, ráadásul a hidrogén molekulái olyan kicsik, hogy a tartályok falán keresztül is képes „megszökni”. A hidrogén ideális tüzelőanyag lenne, hiszen egyetlen égésterméke a víz, azonban a hidrogén előállítása drága, a tárolása pedig rendkívül nehéz.

A járművek felépítése manapság elsősorban tüzelőanyagokon alapszik, azonban az idő múlásával ezek aránya egyre csökken. Visszautalnék cikkem elejére: minden technológia az elektromos árammal való működés irányába tart.

Elektromos áram

Az árammal hajtott jármű közvetlenül a használat helyén és idején semmilyen anyagot nem bocsát ki. Hogy egy elektromos autó mennyire zöld, azt mindenkor az határozza meg, hogy az áramot miből, milyen módszerrel állítottuk elő. Az elektromos energia előállítása és tárolása a világ minden pontján a kutatások fókuszpontjában áll, ezt szerencsére a kőolajlobbi sem tudja hatékonyan akadályozni. A közvélemény követeli a fosszilis energiahordozók háttérbe szorítását a megújuló energiaforrások javára, melyek közül legígéretesebbek a napelemtechnológiában elért fejlődések, valamint a fúziós energia ígérete.

A kettő valójában ugyanaz, hiszen a Napban is hidrogénfúzió valósul meg, amelynek energiája a földi életet, a természet körforgását lehetővé teszi. Egyetemi kémiatanárom arra kért, kezeljük ezeket is kritikával, hiszen ezeket is ipari folyamatban, sokszor veszélyes anyagok (nehézfémek) felhasználásával állítják elő, amely az előállításkor, valamint a tönkremenetelt követően, hulladék formájában is gondot jelent. Még ezek figyelembe vétele mellett is azt gondolom, hogy a napenergia egy ideális energiaforrás, melynek az előállítási technológiáját fejleszteni érdemes. A veszélyes hulladékok elkerülése mellett két további fejlesztési irány az energia tárolása és szállítása, hiszen megfelelő hatékonyság esetén az időjárásfüggő működéssel járó hátrányok megszüntethetők.

Tavaly Kínában rekord született a fúziós energia terén is: 17 percig tudtak működtetni egy hidrogénfúzióval működő „mesterséges Napot”. A trendek azt mutatják, hamarosan alkalmas lesz a magfúzió ipari felhasználásra is, ebben a pillanatban pedig hatalmas mennyiségű, tiszta, időjárásfüggetlen energia fog a rendelkezésünkre állni. Úgy gondolom, ez lesz az a pillanat, melyben a bolygó megmenekül a szén-dioxidba fulladástól.

Energiatárolás

Sokakban még mindig az a tévképzet él, hogy áramtermeléskor, a búzatermeléshez hasonlóan nagy silókba rakjuk bele a megtermelt áramot, és a hajszárító használatához ebből a silóból veszünk ki egy kicsit.

Valójában jelenleg ilyen, hogy áramkészlet, nem létezik, legalábbis ipari méretben nem. Addig van a konnektorunkban áram a hajszárítóhoz, amíg az energia termelése éppen zajlik. Amint megáll az energiatermelés, megáll a hajszárító. Inkább az égő tűzhöz hasonlítanám: amíg ég, addig tudjuk élvezni az előnyeit, ez akkor is ég, ha épp senki nem használja, a termelt hőt pedig nem tudjuk hátizsákba tenni, és egy későbbi alkalommal felhasználni.

Bizonyos eszközeink tárolt energiával (akkumulátor, kondenzátor) működnek, ez az energiamennyiség azonban

1. kicsi és
2. rövidéletű.

A teljes energiaszabadság fúziós energiával már meg tud valósulni, hiszen ez a körülményektől függetlenül tud folyamatosan működni. Az ipari méretű energiatárolás azonban egyáltalán nem lenne felesleges: az energia forrásától függetlenül lehetővé tennék, hogy az energiaellátás a „silós” módszerrel működjön, vagyis éppen annyit használjunk, amennyire szükségünk van, ha pedig az energiatárolóink tele vannak, ne kelljen szünet nélkül pénzt ölni az energiatermelő elemek működtetésébe.

Az energiatárolók legfontosabb tulajdonságai (részleteiben pl. ebben a cikkben):

1. Kapacitás: A tárolt energia mennyisége, minél nagyobb, annál kevesebb tárolóegységre van szükség.
2. Veszteség: A tárolók az idő múlásával elvesztik a tárolt energiájuk egy részét. A kutatások célja ezen veszteségek csökkentése.
3. Élettartam: A tárolók többször is feltölthetők, majd „üríthetők” (kisüthetők), azonban ezeknek a töltés-kisütés ciklusoknak a száma korlátozott, egy idő után az energiatárolók élete véget ér. A kutatások célja a tároló élettartamának növelése.
4. Ár: Külön magyarázatot nem igényel.
5. Méret: Minél kisebb, annál gazdaságosabb.
6. Biztonságosság: Külön magyarázatot nem igényel.
7. Elektrotechnikai követelmények: Teljesítmény, feszültség stb., ezeket igazából szabványok, szabályzatok, megállapodások határozzák meg – pl. 220 V-os feszültség a „sima” aljzatokban.

Az energia tárolása manapság leggyakrabban elektrokémiai úton valósul meg, melyet legegyszerűbb a hidrogén (leginkább elméleti) példájával szemléltetni. Ha elektromos áramot vezetünk vízbe, az elemeire bomlik: hidrogénre és oxigénre. Képzeljük el, amint a megtermelt összes áramot hidrogén és oxigén előállítására használjuk. Ha ezt a két gázt megfelelő módon tudjuk tárolni, azokból utána később elektromos áramot tudunk előállítani (tüzelőanyagcella segítségével), melynek terméke a víz. Tehát az elektromos energiát eltároltuk egy későbbi felhasználás céljából. Minden elektrokémiai energiatároló hasonlóképp működik, csak másfajta molekulákkal. A tudomány célja olyan energiatárolók létrehozása, melyek nagy mennyiségű energiát képesek hosszú ideig raktározni. Az itt bemutatott hidrogénes rendszer a hidrogéngáz hátrányai miatt (ld. fentebb) nem megoldható, így a tudósok feladata hatékony, gyakorlatban is megvalósítható módszerek keresése. Ezzel akár az is elérhető lenne, hogy ha éjszaka nem is működnek a napelemek, eszközeink (pl. autóink) tovább tudjanak működni a napközben megtermelt energia segítségével.

A tiszta energia előállítása és az energia minél korlátlanabb tárolása mellett még egy fontos eleme van a teljes energiaszabadságnak:

Energiaszállítás

Jelenleg országokon átívelő nagyfeszültségű vezetékeken keresztül történik, amely az elsődleges oka annak, hogy az elektromos áram az általunk használt energia leggyakoribb formája: ezt a legkönnyebb nagy messzeségekbe elszállítani.

Azonban ahogy a tárolás, úgy a szállítás közben is elvész az energia egy része. Ezen a területen is van mit fejleszteni.

Minden jel arra mutat, hogy a jövőben búcsút mondhatunk a drótoknak, és az elektromos energiát elektromágneses hullámok formájában fogjuk tudni szállítani. Ez az energiaveszteséget mérsékelni, az energiaátadást pedig gyorsítani fogja. Képzeljük el, amint autónkat csupán egy töltőállomás mellett elhaladva, egy „adóvevő” segítségével, menet közben „tankoljuk”.

A hasznos energia és a veszteségek

Minden olyan folyamatban, mely elektromos (vagy másmilyen) energiát használ, lépnek fel veszteségek. Ennek oka egyrészt elektrotechnikai: energiatárolás és szállítás közben az áramunk egy része disszipálódik (magyarul elvész). A nagyobb része azonban az az energia, amely ugyan a folyamat előrehaladását nem segíti, viszont a segédalkatrészek működtetéséhez elengedhetetlen. A közlekedésben a legfontosabb segédalkatrész az az egy egytonnás monstrum (vagy több, ha a hajókat és a repülőgépeket nézzük), amit magunkkal kell cipelnünk ahhoz, hogy eljussunk egyik helyről a másikra: a felhasznált energia javarésze erre fordítódik, míg a hasznos energia (amely a mi testünk tömegének mozgatására fordítódik) ennek csupán töredéke. Ezért a közlekedés terén történő fejlesztéseknek a jármű tömegének csökkentését is céloznia kell. Az energia ezen kívül számos más ponton is elveszhet (pl. súrlódási veszteség, alkatrészek súrlódása és hővesztesége), amelyet az autók egyre jobb kialakításával mérsékelni lehet.

Hogy jön-e majd olyan idő, amikor a nagy sebességű utazáshoz nem lesz szükségünk ilyen hatalmas géptömegekre? Reménykedjünk benne, talán egy nap a technológia erre a pontra is eljut. Néhány lehetséges alternatívát mutat be ez a cikk – érdekes belegondolni, milyen lesz az élet, amikor már nem az autózás lesz a standard, hanem mondjuk az emberszállító drónok, vagy a Hyperloop csövek.

Mit tegyünk addig?

A fent leírt dolgok 90%-a még sajnos álom, és az emberek java részének nem jut eszébe, hogy a jelenleg működő közlekedési rendszer fenntarthatatlan. Alanyi jogként kezeljük az autóval való rendelkezést, a vele járó energiapazarlást. Egyik reggel Budapesten sétálva szándékosan azt figyeltem a forgalmi dugóban, melyik autóban hány ember ül. Az autók 90%-ában csak a sofőr ült, csaknem 10%-ában rajta kívül még egy ember, és elhanyagolható volt azon autók száma, amelyek kihasználták a rendelkezésükre álló utasteret. Ez hatalmas pazarlás, és itt még nem beszéltem az egy helyben álló járművek által elégetett üzemanyag mennyiségéről, valamint a dugókon kívül, szórakozás céljából elpöfékelt üzemanyag mennyiségéről. Muszáj kimondanunk, mi a teendő: ne használjunk autót, ha nem muszáj! Aki ez ellen a mondat ellen érvel, csak azt hozhatja fel, mennyi minden van a köznapi életben, amit képtelenség autó nélkül elvégezni – gyerekek iskolába hordása, munkába járás, munka során történő felhasználás. Ezek az érvek érthetők és igazak, csakhogy a gyakorlat teljesen más. A gyakorlatban, az esetek 90%-ában nem azért használjuk az autót, mert muszáj, hanem azért, mert az autóhasználatra alanyi jogként tekintünk – sajnos.

Fent leírtam, mennyi lehetőségünk van a környezetszennyezés mérséklésére és megszüntetésére, ezek az eredmények azonban váratnak magukra, ki tudja, hogy még meddig. Lehet, hogy a természet előbb fogja megnyomni a vészcsengőt, mint hogy mi készen állnánk rá technológiailag. Ha ez megtörténik, az autóhasználatnak kényszerből fog vége szakadni, és az igen fájdalmas lesz. Ennek a fájdalomnak a mérséklésére az egyetlen dolog, amit javasolni tudunk, hogy mindig válasszuk a tömegközlekedést, a sétát, a biciklit, és számoljuk fel a bolygó szórakozásból történő mérgezését – annyiféle szórakozási lehetőség van, ne versenyezzünk, ne „kocsikázzunk”.

Akkor talán egy ilyen kis üzemanyag-krízis sem fog nekünk ennyire fájni.