Mit tanulhat a hajózás az autóipartól?

Nem először mutatunk rá a hajózás és az autózás közötti szoros kapcsolatra, ezúttal azt vizsgáljuk meg, hogy az alternatív hajtások és az önvezető rendszerek terén a különböző típusú járművek milyen közös utakon járnak.

Furcsán hangzik a címben feltett kérdés, hiszen a hajó az emberiség egyik legrégebbi járműve, a történelme évezredekre tekinthet vissza, míg az automobil alig több mint egy évszázada született. Mégis, a hajókban és az autókban több a közös, mint gondolnánk. Nem arra célzunk, amikor az autógyártók hajótervezésbe fognak, ennek eredményét bemutattuk már a Vitorlázás Magazin korábbi számában, hanem inkább arra, hogy a szárazföldi és a vízi járművek fejlődése mostanában egészen hasonló úton jár, még ha első pillantásra ez nem is lenne egyértelmű. A két iparág mérnökei sokat tanulhatnak egymástól, és a cikkünkben körbejárjuk a legújabb innovációkat, aminek a segítségével végső soron környezettudatosabbá és biztonságosabbá válhat a közlekedésünk.

Ideális az elektromos hajtás

Az autók felépítésében már több mint száz éve meghatározó a belsőégésű motor, és nincs ez másként a hajóknál sem. Még a vitorlásoknak is szüksége van motorra szélcsend vagy kikötői manőverezés idejére, és úgy tűnik, hogy amint a szárazföldön, úgy a vízen is egyre nagyobb teret hódít az elektromos hajtás. Nem is kell nagyon magyarázni, hogy miért, hiszen az elektromos motor egyszerűbb felépítésű, csendesebben működik, és már indulástól fogva jóval nagyobb nyomaték leadására képes, ezért ideálisnak tűnik mind az autók, mind a hajók mozgatására. A karbantartási igénye jelentősen kisebb, egyúttal tartósabbnak ígérkezik, és nincs helyi károsanyag-kibocsátása, az energia tárolása azonban felvet néhány kérdést.

Az elektromos járművek többsége jelenleg akkumulátorról nyeri az energiát, általában lítiumion-típusúból. Az autóknál a padlóba épített akkumulátor előnye az alacsony súlypont, a hátránya a plusz tömeg, és az elhelyezését is meg kell oldani úgy, hogy lehetőleg ne vegyen el helyet az utasoktól és a csomagtértől. Az autógyártók ezért az utóbbi években már minden új típust úgy terveznek meg, hogy az elektromos hajtás lehetőségét is figyelembe veszik, ezért például az új Opel Corsa vagy Peugeot 208 elektromos változata használhatóság szempontjából semmiben sem különbözik a benzines vagy dízel társától. Az olyan, eleve elektromosnak szánt autóknál pedig, mint a BMW i3, a Tesla, vagy újabban a Volkswagen ID.3, még szabadabban dolgozhattak a mérnökök, ezért ezek a típusok nemcsak futurisztikusan néznek ki, de tágasabbak is, mint amilyennek első ránézésre tűnnek.

A vízen is hasonló a helyzet, a hajótestben bőven van hely az akkumulátor elhelyezésére, és nem nehéz belátni, miért sokkal szimpatikusabb egy villanymotorral csendben sikló hajó egy belsőégésű motorral zúgó másiknál. Míg az elektromos autóknál elsősorban az ingyenes töltés és díjmentes parkolás lehetősége, addig a hajóknál főleg a kifinomult és környezetbarát működés lehet vonzó, nem csoda, hogy egyre nagyobb az igény az elektromos hajók iránt, a Wia modellek balatonfűzfői gyártója idén a piac 15-20 százalékos növekedésével számol.

Persze, ahogy az autók esetében, úgy a hajóknál sem mindegy, hogy egy már meglévő modellt alakítanak át elektromos hajtásra (a legtöbb gyártó jelenleg ezt csinálja), vagy eleve elektromos hajtásra optimalizálták a csomagot. Ennek azért van jelentősége, mert a súlypont elhelyezése a hajóknál is fontos, és az akkumulátor-pakk (természetesen) a fenékben kap helyet – ám közel sem mindegy, hogy hol. Ennél is lényegesebb azonban, hogy az eleve úszótesttel tervezett elektromos hajók sokkal jobb nautikai tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a powerboat-okból átalakított változatok. Azért, mert ez utóbbiakat úgy fejlesztették ki, hogy kiemelkedjenek a vízből, csakhogy az elektromos motorok többsége nem képes ekkora teljesítmény leadására, így a hajó siklótesttel úszni fog. Ami ugye, közel sem ideális. Ráadásul a siklótesteknél sokkal kisebb a jelentősége a hajó laterális felületének hatására fellépő oldalcsúszás megakadályozásának (mivel menet közben csekély a merített felület), de a jellemzően lassabb tempóra képes elektromos hajók esetében ez közel sem elhanyagolható tényező. „A siklótechnológia egyelőre nem ideális arra, hogy nagyhatótávolságú és kényelmes, optimális energiafelhasználást biztosító, költséghatékony elektromos hajókat tervezzenek velük” – mondta el lapunknak Klausz Csaba, a Wia balatonfűzfői gyárának igazgatója.

Kérdéses az energia tárolása

Az akkumulátortechnika fejlődésével a tárolt energia mennyisége, és ezzel együtt a hatótávolság is egyre javult. Az Év autója díjat is nyert Peugeot e-208-ban például 50 kilowattórás telepet rejtettek el, amivel a gyári adatok szerint 330 kilométert lehet megtenni egy feltöltéssel, az új generációs Renault Zoe 52 kilowattórás akkuja 395 kilométeres hatótávot enged, a Kia e-Niro pedig ennél is nagyobb, 64 kilowattórás akkut kapott, amivel a szabványos hatótávja a 450 kilométert is meghaladja. A hajók, ha távolságra nem is, de időben ennél akár többet is mehetnek, a Wia típusainál maradva egy feltöltéssel akár 8-14 órát is használhatjuk őket.

Bár a töltőpontok száma mind az utakon, mind a vízpartokon egyre bővül, az akkumulátoros elektromos járművek rendszeres használata egy kis tervezést, előre gondolkodást igényel. Mivel a töltés több órát vehet igénybe, érdemes az egyébként holtidőnek számító éjszakára időzítenünk azt. De egyébként miért is az erőművekben megtermelt áramot használjuk, ha megújuló energiaforrások is rendelkezésünkre állnak? „Sem hatásfokát, sem környezeti terhelését tekintve nincs jobb megoldás annál, mint amikor valaki napelemek segítségével megtermelt elektromos energiával hajtja villanyautóját” – és ezt már Tanaka Josikazu, a Toyota főmérnöke mondja, aki azonban hozzáteszi, hogy ennek két gyakorlati hátránya is van. A napenergia, ahogyan a szélenergia is, nem jelent tartósan egyenletes forrást, ha beborul az ég, vagy szélcsend lesz, máris csökken az energiatermelés mértéke, és ebből a szempontból a megújuló energiák sem most, sem a jövőben nem vehetik fel a versenyt a fosszilis anyagokból származóval. Az autóknak ráadásul egyszerűen nincs akkora felületük, amire elférne elég napelem ahhoz, hogy a hajtásukhoz szükséges energiát fedezzék.

Beláthatjuk azt is, hogy az akkumulátoros elektromos hajtás nem is minden járműtípushoz használható. Ami megfelel egy városi autóban, vagy egy balatoni jachtban, az nem alkalmas kontinenst átszelő utazásokhoz, például a buszokban, kamionokban, mint ahogyan a nagy tengerjáró hajókban, kompokban sem. A mérnökök ugyanakkor már régóta dolgoznak egy alternatív megoldáson, ami az elektromos járművek csendes és környezetkímélő működését kombinálja a belsőégésű motoros társaik könnyen tankolható és messzire szállítható energiahordozójával.

Megoldás lehet az üzemanyagcella

Az üzemanyagcellás rendszerek a fedélzeten tárolt hidrogén és a levegőben található oxigén kémiai reakciójából állítják elő az energiát, amivel a jármű elektromos motorját táplálják. A hidrogén és az oxigén kémiai reakciójának melléktermékeként csupán vízgőz keletkezik, ami azt jelenti, hogy az üzemanyagcellával szerelt járművek semmiféle káros anyagot, csupán némi vízpárát bocsátanak ki. Az akkumulátoros elektromos járművekkel szemben nagy előnyük, hogy nem kell a nehéz telepeket állandóan cipelniük, és a feltöltésük sem telik több órába. Az autógyártók már régóta dolgoznak ezen a technikán, a Toyota például 1992 óta, és a világ egyik első sorozatban gyártott üzemanyagcellás autója lett a Mirai, ami a fedélzeten lévő két tartályban öt kilogramm hidrogént képes magával vinni, ez ötszáz kilométeres hatótávot jelent, a feltöltés pedig nem tart tovább néhány percnél.

A hidrogén ugyan teljesen emissziómentes üzemanyagnak tűnik, de sok múlik azon is, hogyan állítjuk elő. Az egyik legnagyobb előnye ugyanis az, hogy többféle módon, különféle forrásokból is nyerhető, Japánban például jövőre kezdi meg a működését a világ egyik legnagyobb, 10 ezer kilowattos hidrogén-elektrolizáló üzeme, ahol napenergia segítségével állítanak elő évente több száz tonna hidrogént. Ha innen nézzük, akkor a hidrogénre nemcsak energiaforrásként, hanem energiahordozóként is tekinthetünk, az előállítása során felhasznált energiát, akár földgázból kapjuk, akár vízbontással nyerjük, képes máshol és máskor leadni, azaz a hidrogén segítségével hatékonyan tárolható és szállítható az energia.

Jönnek a hidrogénautók és -hajók

Tudta? A világ első üzemanyagcellás hajója egy ’83-ban épült maxi katamarán, amely kalandos versenypályafutása után állt a környezetvédelem szolgálatába

Az üzemanyagcellás járművek tankolásához szükséges infrastruktúra azonban még az elektromos töltőhálózathoz képest is gyerekcipőben jár, a benzinkutak világszerte sűrű hálózatával pedig egy ideig biztosan nem veheti fel a versenyt. Az ipari léptékű energiatárolástól kezdve a hajózásig azonban szinte korlátlanok a lehetőségek, és minél többen ismerik ezt fel, annál hamarabb épülhet ki az a globális ellátóhálózat, ami a hidrogénhajtást a gyártóknak, és végső soron a vásárlóknak is szimpatikus megoldássá teheti. Az autóiparban mindenesetre úgy tűnik, hogy sikerült előmozdítani valamit, a Toyota Mirainak nemsokára megérkezik a sokkal elegánsabb második generációja, aminek a sorozatban gyárthatósága is fejlődött, évente néhány ezer helyett akár 30 ezret is képes lesz előállítani a japán márka. Üzemanyagcellás autót gyárt már a Honda és a Hyundai, és a BMW nemrég jelentette be, hogy 2022-re elkészülnek a Toyotával közösen fejlesztett hidrogénhajtású modellek első prototípusai.

A világ első üzemanyagcellás vízi járműve is úton van már, az Energy Observer éppen egy földkörüli úton népszerűsíti ezt a fenntartható és emisszió nélküli hajtástechnológiát. A hajó tulajdonképpen egy maxi katamarán, ami 1983-ban épült Nigen Irens tervei alapján, és kalandos versenypályafutása után állt a környezetvédelem szolgálatába. A hajótestet időközben többször is módosították, jelenleg 30,5 méter hosszú, 12,8 méter széles, és rendkívül érdekes technikát rejt. A fedélzeten lévő nyolc darab, alumíniumból és szénszálas anyagból készült tartályban összesen 62 kilogramm hidrogént képes tárolni, ebből a Toyotától származó üzemanyagcella állítja elő az elektromos áramot. A hajón továbbá 202 négyzetméter felületű napelem is helyet kapott, amely nemcsak a felülről, hanem a felületről visszatükröződő fény energiáját is képes hasznosítani. Az úszó laboratórium célja, hogy a legextrémebb körülmények között is próbára tegyék ezt az innovatív megoldást, a tervek szerint hét év alatt 50 országban, 101 ponton kötnek ki, amiből eddig már az út felét, közel 20 ezer tengeri mérföldet tettek meg.

Tudta? A hidrogén egyik legnagyobb előnye, hogy többféle módon, különféle forrásokból, földgázból vagy vízbontással is nyerhető

Két világ legjobbja a hibrid

Ha az üzemanyacellás rendszerek még csak a távolabbi jövőt is jelentik, a hibridek már a jelen megoldásának számítanak. Az autóknál legalábbis mindenképpen, a benzines-elektromos hajtást több mint két évtizede tökéletesítő Toyota már csaknem minden típusából kínál hibridet. 1997-ben még csak a furcsa formájú Prius volt a technológia zászlóvivője, ma azonban a kisautóktól a divatos szabadidő-terepjárókig az összes kategóriában széles a választék. A japán prémiummárka Lexus vásárlói annyira megszerették a hibrideket, hogy manapság az eladásaik 95 százalékát ezek a modellek adják. A RX 450h-ban például egy 3,5 literes V6-os benzinmotor dolgozik össze két elektromotorral, és a 313 lóerős összkerékhajtású luxus-SUV-ben úgy élvezhetjük a selymes hathengeres motor erejét, hogy az esetek többségében teljesen hangtalanul suhanunk. A hibridek terjedését az egyre szigorúbb emissziós normák is elősegítették, napjainkra megjelentek a jármű hajtásában részt nem vevő mild hibridek, valamint az akár 50 kilométeres elektromos autózást biztosító plug-in hibridek is, és a technológia a hajózásban is egyre nagyobb teret nyer. Az elv mind a két járműtípusnál hasonló: a legrosszabb hatásfokú üzemben, azaz elinduláskor, illetve manőverezéskor tisztán elektromos üzemben közlekednek, majd az egyenletes sebességű haladáskor lépnek működésbe a belsőégésű motorok.

Ennek előnyeit használja ki az olasz Cerri Cantieri Navali jachtja, az első hivatalosan is hibridnek minősített hajó. Az MY Vanadis hajtásáról a nyílt vízen két 9,3 literes, soros hathengeres dízelmotor gondoskodik, amivel 12,5 csomós sebességre képes, de legfeljebb két órán át tisztán elektromosan is képes haladni, maximum 8 csomóval. A hajótestbe épített 175 kilowattórás lítiumion akkumulátor a fedélzeti fogyasztókat is ellátja energiával, maximum 17 órán át üzemelhet minden emisszió nélkül. A hibrid technológiát ma már a nagyobb hajóknál is alkalmazzák, mint például a norvég Color Line idén szolgálatba álló 160 méter hosszú, kétezer utas szállítására képes kompján. A két év alatt elkészült hajó a parton vagy a fedélzeti generátorai segítségével töltheti fel az 5 megawattórás akkumulátorát, amiről akár egy órán keresztül képes működtetni a villanymotorjait. New Yorktól San Franciscón át Tajvanig a világ minden táján egymás után állnak szolgálatba a hibrid kompok, amivel jelentősen csökkenhet a helyi légszennyezés.

VM-kisokos: Bár a Lloyd’s regisztere szerint az olasz CCN MY Vanadis-a az első hivatalosan hibrid minősítést kapott hajó, de a magyar ipar ezt már előbb megcsinálta. Itthon is épült ugyanis egy dízel/elektromos hajó, 2015-ben: a User-Hybrid Kft. 42 lábas egysége, amelynek fejlesztésében a Wia is közreműködött, és amely nem két, hanem akár 4 órán át is képes tisztán elektromos hajtással közlekedni, és akár 30 km/h-ás csúcssebességre is képes.

Nem csak egy megoldás létezik

„Meggyőződésünk, hogy a jövőben is tökéletesen megférnek majd egymás mellett a különböző hajtáslánc-technológiák, hiszen nem létezik egy olyan megoldás, amely a világ minden táján egyformán képes lenne kielégíteni a maximálisan eltérő piaci- és ügyféligényeket” – ezt már Klaus Fröhlich, a BMW igazgatótanácsának kutatás-fejlesztésért felelős tagja mondja. A német autógyártó szerint a belsőégésű motorral szerelt járművek még legalább két évtizedig biztosan velünk lesznek, de a hibrid és az akkumulátoros elektromos meghajtás mellé hosszú távon felzárkózik a hidrogénmeghajtású üzemanyagcella, ami mind az utakon, mind a vizeken ígéretes megoldásnak tűnik. A gyártók erőfeszítései, a különböző iparági szereplők összefogása pedig azt jelentheti, hogy nemcsak a mobilitás iránti igényünket oldhatjuk meg fenntarthatóbban, de a szenvedélyünknek is tovább hódolhatunk, legyen az akár az autózás, akár a hajózás.

Jönnek az önjáró hajók?

Aki szerint az autózás a vezetés élményét jelenti, bizonyára nem örül az önvezető autók érkezésének, és hasonló lehet a helyzet a hajózásban is, ahol szintén megjelentek az első kísérletek az autonóm járművekre. Sokan úgy tartják, hogy a Tesla elektromos autói már képesek az önvezetésre, de az Autopilot névre keresztelt rendszer inkább egy fejlett vezetői asszisztensnek számít. A felelősség jelenleg mindenképpen a vezetőé, arra még várnunk kell néhány évet, hogy csak beírjuk a címet, és az autó önállóan elvigyen az úti célunkhoz, miközben mi akár olvasgathatunk is karba tett kézzel. Az intelligens tempomat és a sávtartó rendszer azonban egyre inkább szériafelszerelésnek számít a mai autókban, elsősorban biztonsági okokból, és ezek az asszisztensek jelentik az alapját a majdani tényleg önvezető járműveknek, amiket már közúton is tesztelnek.

A hajózás e tekintetben az autóipar előtt járt, hiszen autopilot-rendszerek, szélkormányok már azelőtt voltak, mintsem az első távolságtartó tempomat megjelent volna az 1999-es Mercedes S-osztályban. De az iparág már nem tartja a lépéselőnyét e téren, hiszen bár a hajók közt is érkeznek az autonóm példányok: mesterséges intelligenciával ellátott navigációt például kapott a Mayflower, az a 15 méteres trimarán, ami idén szeptemberben indul útnak legénység nélkül, és a célja az, hogy emberi beavatkozás nélkül jusson át az Atlanti-óceánon. A szél és a nap energiája hajtja majd, de a biztonság kedvéért egy dízel generátorral is felszerelték, és a tervek szerint ugyanazt az utat járja be, mint a hasonló nevű elődje, amely az első angolokat vitte Amerikába a 17. században. Az önjáró hajó nemcsak tájékozódni tud, de a beérkező adatokat elemezni, döntéseket hozni, mi több, az óceán extrém hullámzására is fel kellett készíteni. Ami pedig a polgári hajózásban még csak kísérlet, az a hadseregnél már a valóság: az amerikai haditengerészet két éve állította szolgálatba az első, teljesen legénység nélküli hajóját, amivel a tengeralattjárók mozgását tudják figyelni. Ha a jövőben nagyobb számban terjednek el a hadi robothajók, akkor az összehangolható működés miatt sokkal hatékonyabbak is lehetnek, mint a hagyományos társaik.

 

 

Hozzászólások

Kövess minket a Facebookon is.