Bár az első elektromos hajtású hajót sokkal hamarabb mutatták be, mint az első robbanómotorost, mégis ez utóbbiak terjedtek el sokkal jobban. Még annak ellenére is, hogy a kezdetektől világos volt minden szakember számára, hogy a jövő a villanyhajtásé, mivel az elektromotorok jóval hatékonyabbak, mint az Ottó- és dízelrendszerűek. Ám ez a jövő száz évig nem jött el. Viszont egyes iparági előrejelzések szerint most már igen; elkezdődött a változás, újabb technológiai forradalom zajlik a szemünk előtt. Ahhoz azonban, hogy megértsük a jelen folyamatait, tennünk kell egy kis kirándulást a múltba. Cikkünkben felvázoljuk az elektromos hajók történetét a kezdetektől a jövőig.
Közel 200 éves eredet-történet
Első hallásra talán meglepőnek hat, de az első elektromos motorral hajtott vízi járművet nem kevesebb, mint 182 évvel ezelőtt mutatta be egy német feltaláló, Moritz von Jacobi I. Miklós orosz cárnak a Néván. A hajó közel 5 km/h-ás tempóval volt képes haladni 16 kilométeren át – vezetékre kötve. Bár a feljegyzések szerint a 7 méter hosszú és 12 személy szállítására alkalmas e-ladik működött, önmagában nem csinált forradalmat oroszhonban. Nem kezdték gyártani.
Az ötlet azonban nem ment feledésbe, és 1882-ben egy osztrák származású mérnök, Anthony Reckenzaun Londonban bemutatta az akkumulátorok segítségével hajtott Electricity nevű 7 méteres, acéltestű hajóját, amely 8 mérföldes sebesség elérésére volt képes. Még ugyanabban az évben Moritz Immisch és William Kappel megalapították az elektromos személyszállító hajókat gyártó vállalkozásukat. Az üzlet be is indult, legalábbis a korabeli képek és írásos beszámolók egyaránt bizonyítják, hogy sok elektromos utasszállító jött-ment a Temzén. Sőt: akadnak olyan akkori várostérképek is, amelyeken mintegy 8 (!) töltőállomás is fel van tüntetve az e-hajók számára a folyó mentén.
Felívelés és megtorpanás
A 19. század végétől robbanásszerű fejlődésnek indult az iparág. Ezt jelzi, hogy az 1893-as chicagói világkiállításon 55 elektromos komp szállította az utasokat a vásár területére.
Egy korabeli e-hajó a 19. századból
„Akkoriban az elektromos csónakok számítottak a legjobbaknak” – mondta a Boating.com-nak Joseph Felmming az ELCO nevű elektromos hajógyártó vezetője. Ha valakiknek, hát nekik aztán bőven van rálátásuk a területre, hiszen az amerikai cég volt az, amely 1893-ban leszállította a világkiállítás 55 kompját. A korabeli Otto- és Dieselmotorok ugyanis zajosak és büdösek voltak, olajat fröcsögtek magukból mindenfelé, és a teljesítményük sem volt megfelelő. Csakhogy ezek nagyon gyorsan fejlődtek, mind erősebbek lettek és csökkent a fogyasztásuk. Közben az elektromos iparág pedig megrekedt az akkumulátorkapacitás növelésének problémájánál. Igaz, az első világháborús tengeralattjáró-fejlesztések nagyban hozzájárultak az iparág fejlődéséhez (hiszen az U-hajókat víz alatt elektromos motor hajtotta), de még a hadiipari tapasztalatok sem voltak elegendők a korábban kialakult lépéshátrány ledolgozásához.
Az első világháború előtti és alatti tengeralattjáró-fejlesztések nagyban hozzájárultak az elektromos motorok és az akkumulátorok tervezésének és gyártásának
Új technikai forradalom indult
„Már ötven évvel ezelőtt elértük a hagyományos ólom/savas akkumulátorok fejlesztési lehetőségeinek a határait. A mai akksik jobban indítanak, hosszabb ideig képesek egyenletes teljesítményt leadni és kevesebb gondozást igényelnek, mint a régiek. De teljesítménykapacitásuk már nemigen növelhető tovább” – vélekedik Daan Hobbelen, a hajóipari elektromos vezérlő- és hajtásrendszereket gyártó Mastervolt teljesítmény-tárolási laboratóriumának vezetője.
Edison elektromos hajója egy menetpróba során
Az újabb áttörésre majdnem száz évet kellett várni, és a segítség váratlan irányból érkezett: a mobiltelefonok és laptopok világából. A kis eszközök áramellátásához ugyanis kicsi, kompakt és hatékony akkumulátorokra volt szükség. Így indult el a 20. század végén az az újabb technikai forradalom, amelynek eredményeképpen a hagyományos robbanómotoros hajók (és autók) hamarabb tűnhetnek el a szemünk elől, mint egy tízezres a benzinkúton. Legalábbis sok iparági szakértő így gondolja.
A fejlődéshez sokat tesz hozzá az autóipar fokozatos súlyponteltolódása is az elektromos hajtás iránt. Ma már nem ritkák a hajókba épített Nissan Leaf vagy BMW i3-as power pack-ek, de még lényegesebb, hogy az új technológiák a tömeggyártás felfutásával mind olcsóbbá válnak.
„Így indult el a 20. század végén az az új technikai forradalom, amelynek következtében a robbanómotoros hajók (és autók) hamarabb tűnhetnek el a szemünk elől, mint egy tízezres a benzinkúton”
De mi változott?
A képlet egyszerű: amíg senki sem aggódott az olajkészletek kimerülése és a környezetszennyezés miatt, addig a robbanómotorok a maguk kiforrottságával és a jóformán csak a tankkapacitás által határolt, szinte korlátlan hatósugarukkal éppen elég jó megoldásnak tűntek, hogy sem érdemes lett volna leváltásukon gondolkodni. Az elektromos hajók csak néhány különleges területen fejlődtek tovább: például a németországi Köngissee tavon, ahol már 1909-ben környezetvédelmi okok miatt tiltották meg a robbanómotorral hajtott vízi járművek alkalmazását. És nálunk, a Balatonon.
A hagyományos akkumulátorok leváltására már számos technikai lehetőség is rendelkezésre áll. Ezek közül jelenleg a lítium-vas-foszfát (LiFePO4) tűnik a legígéretesebb alternatívának. Ezzel nagyjából kétszer nagyobb hatótávolság megtételére képes egy vízijármű, mint a hagyományos AGM-rendszerekkel. „A sorozatgyártás felfutásával a LiFePO4-esek akár 40 százalékkal is többre lehetnek képesek, mint manapság, és az áruk is jelentősen csökkeni fog” – vélekedett a már idézett Daan Hobbelen.
Lítium-ionos akkumulátorpakk: már azelőtt kimegy a divatból, hogy egyáltalán elterjedne?
Fejlesztés közben avuló technológiák
De közel sem biztos, hogy a LiFePO4 valóban hosszú életű lesz. Emlékeznek még arra, mikor a flopikat leváltották előbb a CD majd a DVD-lemezek – és aztán megjelent a BlueRay, amely már el sem tudott terjedni, olyan gyorsan túllépett rajta a technológia? Nos, valami hasonló történik az akkumulátorok terén is. Olyan gyorsan tűnnek fel új és ígéretes technológiák, hogy a korábbiak még azelőtt kerülnek a süllyesztőbe, mint sem kiderülne, mire lennének képesek fejlesztési periódusuk végén. Könnyen lehet, hogy az ólomsavas akkumulátor volt az első és egyben az utolsó olyan rendszer, amelyet addig használtunk, ameddig el nem jutottunk a benne rejlő kapacitás határáig.
A LiFePO4-en ugyanis máris túlmutatni látszik a lítium-szulfúr (Li-S) rendszer, amely kétszer akkora kapacitással kecsegtet, mint a ma még igazán ki sem forrott lítium-vas-foszfát.
De még ez sem az út vége. „A Lítium Air tízszer nagyobb energiamennyiség tárolását teszi lehetővé, mint amire a lítiumos akksik ma képesek. Amikor ezeket sikerül költséghatékony gyártásra érett fázisig vinni, akkor úgy fogják kiszorítani a mai li-ion akksikat, mint a digitális kamerák a filmet” – fejtette ki véleményét Cristoph Ballin, a Toreedo társ-alapítója.
A Torqeedo uralja ma az elektromos hajtásláncok piacát
És hogy ez a jövő mikor jön el? Nos, Ballin szerint a technika gyorsabban fejlődik, mint hinnénk. „Amikor 2005-ben megalapítottuk a Torqeedot, még egyetlen li-ionos akkumulátor sem volt elérhető a piacon, és nem nagyon akadt szénkefe nélküli motor sem. Az akkori elektromos hajtásrendszerek nagyjából 20 százalékos hatékonysággal működtek. Ma 56 százaléknál járunk, és a veszteség nagyrésze a propeller és a kihajtás mentén keletkezik” – villantotta fel az elmúlt években lezajlott fejlődést a szakember.
Az eddigi legnagyobb teljesítményű elektromos hajtású szörnyeteg, a 2400 lóerős AMG Cigarette Racing
Négyszer jobb energiahasznosítás
A mai elektromos motorok (figyelem: csak a motorokról, nem az egész hajtásláncról van szó!) teljesítményének 96-98 százaléka arra megy el, amire szánják: a főtengely hajtására. (Már az 1899-ben vízre bocsátott Wenona nevű e-hajó erőforrása is 80 százalékos hatékonysággal működött.) Ehhez képest a mai benzinmotorok az üzemanyagból nyert energia alig 25 százalékát képesek a főtengely hajtására felhasználni. Pedig már 150 éve fejlesztik őket…
Vajon mire jutunk, ha a következő 15 évben úgy istenigazából beindulnak az akkumulátor- és e-hajtáslánc-fejlesztések? Alighanem hasonló pályát látunk majd, mint a mobiltelefonok vagy a laptopok terén.
