Az elektromos járművek (EV-k) megjelenése és elterjedése nem csupán technológiai innováció, hanem egy fenntarthatóbb jövő felé tett lépés. Ahogy a hagyományos, belső égésű motorokkal szerelt autók lassan kezdenek kikopni, az elektromos járművek egyre inkább a mindennapjaink részévé válnak. De mi is az, ami ilyen vonzóvá teszi ezeket a zöld járműveket, hogyan alakítják át a közlekedést és mik a legújabb innovációk?
Az EV-k számának alakulása
2021 és 2024 között az elektromos autók eladása dinamikusan növekedett. Ahogy az ábrán is látható, a legtöbb Kínában, majd Európában került bejegyzésre.
Forrás: IEA
A Tesla és a BYD
A vezető márkák tekintetében is érdekes a helyzet. A Tesla ugyan még vezet az eladott mennyiségek tekintetében, azonban a kínai BYD nagyon feltörekvőben van. 2023 negyedik negyedévében a BYD eladási számai már lehagyták a Teslaét, azonban ez visszaesett 2024-ben. A második negyedévében 443.956 darabbal a Tesla, a BYD 426.000 db-bal képviseltette magát 21%-os emelkedés mellett.
A Tesla éves értékesítése 2023-ban 1,81 millió jármű volt, míg a BYD 1,58 millió teljesen elektromos autót szállított le. A BYD a Tesla utolérésével kapcsolatos sikere azt is jelzi, hogy az amerikai, európai, japán és koreai hagyományos autógyártók küzdenek azzal, hogy alkalmazkodjanak a gyorsan változó fogyasztói preferenciákhoz az olcsóbb, okosabb elektromos járművek iránt.
Forrás: EV-volumes.com
Az akkumulátor technológia fejlődése
A lítium-ionos akkumulátorok
Az akkumulátor technológiák a hordozható eszközök piaci megjelenésével kezdtek igazán elterjedni a XX. század vége felé. Több technológiával is kísérleteztek, azonban a Lítium-ionos (Li-ion) akkumulátor bizonyult a legalkalmasabbnak az energia hatékony tárolására. Most a digitalizáció térnyerésével és a zöld átállással még hangsúlyosabb az igény.
A Lítium-ion akkumulátorhoz szükséges ritka fémek hasznosításának folyamata a környezet terhelésével jár, és fokozott használatuk miatt drágulnak is a piacokon, ahogy egyre nehezebben bányászhatók. Ennek a drágulásnak a nyomán a Li-ion mellet, a lítium-vasfoszfát akkumulátorok (LFP) is elterjedőben vannak.
Ezek nem tartalmaznak nikkelt és kobaltot, így olcsóbbak tudnak lenni az elterjedt nikkel-mangán-kobalt-oxid (NMC) akkumulátoroknál, azokban az alkalmazásokban ahol az energiasűrűség alacsonyabb szinten is kielégíti a szükségleteket. A lítiumot és a rezet is lecserélve még költséghatékonyabb megoldás a nátrium, amely a földkéreg hatodik leggyakoribb eleme.
A nátrium-ionos akkumulátorok
Többek között anyagi és fenntarthatósági szempontból is ígéretesnek tűnik a Nátrium-ion egység, igaz ennek a teljesítmény-sűrűsége kisebb. Azonban több fejlesztő cég is dolgozik vele, és a nátrium és az egyéb hozzá szükséges alapanyagok gyakorisága vonzóvá teszi a technológiát.
A Tiamat, Faradion, CATL fejlesztők és a Northvolt, a svéd akkumulátor gyártó cég is fejleszti ezeket, ráadásul alacsonyabb költségekkel rendelkezik az akkumulátor, mert a fő alapanyagok nem ritka fémek. Azonban a nátriumos akkumulátornak még jóval kisebb energiasűrűsége miatt vannak hátrányai. (160 Wh/kg-gal rendelkezik, a 250-270 Wh/kg lítiummal szemben, amit szilícium hozzáadásával akár 320-350-re is lehet növelni).
Az Altris svéd start-up nátrium akkumulátorhoz szükséges katód anyagot fejlesztett, amit Fennac-nak neveztek el. Gyárukban már tömeggyártanak és stratégiai partnereik is vannak, többek között a Northvolt.
Az akkumulátor technológiák fejlesztése, az új megoldások keresése egyre nagyobb teret nyer. Jelenleg rengeteg még kezdeti technológiával kísérleteznek a tudósok, mint a szilárdtest akkumulátorok, alumínium-ion akkumulátorok, lítium-kén akkumulátorok, fém-levegő akkumulátorok, illetve a nukleáris akkumulátorok.
Az újrahasznosítás is segíthet a szektornak a költségek lefaragásában és a fenntarthatóbb működésben. A lítium újrahasznosítása,egy kanadai akku újrahasznosító cég szerint kiemelten fontos, mert 2030-ra akár 11 millió tonna használt lítiumion akkumulátor halmozódhat fel a Földön.
A Li-ion akkumulátor jelenleg az elektromos autók egyik fő alkatrésze. Az EV gyártása sok esetben magasabb CO2 kibocsátással rendelkezik, mint a hagyományos autóké, de az életciklusuk alatt így is kevesebb a kibocsátásuk.
Forrás: Elements
Alternatív üzemanyagok
Az egyik leginnovatívabb terület a gépjárművek gyártása során a hidrogén használata. Számos országban kiemelt kutatási terület, valamint számos autó márka is foglalkozik a témával. Korábban írtunk már a hidrogénről, mint energiahordozó. Sokrétűsége miatt a hidrogénes autókkal egy külön cikkben foglalkozunk.
A villamos energia és a hidrogén-cella mellett más zéró kibocsátású alternatív üzemanyag az ammónia, amely melléktermékei a víz és a nitrogén, így csökkentve a kibocsátást.
A megújuló üzemanyagok közé sorolják a megújuló energiából készült ammónia mellet a biomasszából származó üzemanyagokat és bioüzemanyagokat, a szintetikus és paraffinos üzemanyagokat is. A bioüzemanyagok olyan biológiailag lebomló üzemanyagok, amelyeket növényi olajokból, állati zsírokból vagy újrahasznosított éttermi olajokból állítanak elő. Ennek hátránya lehet a termőföld felhasználása.
Ezen túl vannak alacsony kibocsátású üzemanyagok is amelyek a hagyományos üzemanyagoknál alacsonyabb CO2 kibocsátással járnak. Például a cseppfolyósított propángáz (LPG), sűrített földgáz (CNG), cseppfolyósított földgáz (LNG).
Egy másik alternatív megoldás, ami szintén ígéretes lehet, mivel a belsőégésű motorban mindenféle átalakítás nélkül alkalmazható lenne, az az eFuel. Ezt az üzemanyagot hidrogén vízből történő bontásával és CO2 kivonásával a légkörből elektromos áram használatával állítják elő. A felhasználás során vissza bomlik azokra az anyagokra amit a készítéséhez használtak és szinte korom és nitrogén-oxidok keletkezése nélkül ég el.
A Potsdam Éghajlatkutató Intézet szerint az e-üzemanyagokat jelenleg olyan kis mennyiségben állítják elő, hogy 50 euró lenne a literenkénti ára.
Innováció az elektromos járművek terén
Az elektromos autók tekintetében eddig bemutattuk az akkumulátor és az alternatív üzemanyagok fejlődését. A következőkben azt soroljuk fel, hogy az egyes márkák milyen fenntarthatósági innovációkat kínálnak.
Energiavisszanyerő fékrendszer
A Tesla járművei fejlett regeneratív fékrendszerrel rendelkeznek, amely a fékezés során keletkező energiát visszanyeri és visszatölti az akkumulátorba. Ez növeli a hatékonyságot és csökkenti az energiafogyasztást.
Újrahasznosított anyagok
A BMW i3 és i8 modellek tervezésekor nagy hangsúlyt fektettek az újrahasznosítható anyagok használatára. Az autók belső tereiben újrahasznosított műanyagokat, természetes rostokat és fenntartható forrásból származó anyagokat alkalmaznak. Ezen kívül a BMW i3 gyártásához felhasznált anyagok 95%-a újrahasznosítható.
Környezetbarát gyártás
A BMW Csoport 2005 óta minden évben vezeti a Dow Jones Fenntarthatósági Indexet, mint a világ legfenntarthatóbb autógyártója. Az összes gyár CO2-semleges működésű 2021 óta. A BMW járműveinek nagy része újrahasznosított és újrafelhasznált anyagokból készül. Az autók átlagosan mintegy 30%-a másodlagos anyagokból áll, ami jelentősen csökkenti a környezeti terhelést.
A BMW-nek hidrogén autója is van. A BMW iX5 Hydrogen, tisztán elektromos meghajtású és helyi szinten nem bocsát ki káros anyagot. Az egyetlen melléktermék a víz, ami jelentősen csökkenti a környezeti terhelést. A BMW aktívan részt vesz a hidrogén töltőállomások infrastruktúrájának bővítésében is, például a Clean Energy Partnership kezdeményezésen keresztül, amely hidrogén termelőkkel és töltőállomás üzemeltetőkkel működik együtt.
Az Audi is elkötelezett a zöld energia használata mellett a gyártási folyamatok során. Az e-tron modellek gyártása során 100%-ban megújuló energiát használnak, csökkentve ezzel a gyártás ökológiai lábnyomát.
Hangvezérelt technológia
A BeWorks Automation és a Kinneir Dufort kutatásokat végeznek az AI-alapú hangfelhasználói interfész technológia kihívásairól, különös tekintettel az elektromos járművek töltésének akadálymentesítésére a fogyatékkal élők számára. Fejlesztéseikkel lehetővé tették, hogy csupán hangvezérléssel lehessen töltőre rakni az elektromos autókat.
Akkumulátorcsere
Az akkumulátorcsere lehetővé teszi a járművezetők számára, hogy kicseréljék a lemerült akkumulátort egy teljesen feltöltöttre, gyorsítva ezzel az újbóli indulást. A Zhejiang Geely Holding Group és a NIO partnersége segíti ezen technológia terjedését. Ehhez akkumulátor csere állomások állnak rendelkezésre. Az autóval csak be kell parkolni a megfelelő helyiségbe, majd egy robotkar elvégzi a cserét. Az akkumulátorcsere technológia jelenleg a legelterjedtebb Kínában.
Európában, Amerikában és Indiában is jelentek már meg ilyen technológiák. Kínában és Európában a Nio és az Ample a piacvezető, de még 2013-ban a Tesla is próbálkozott akkumulátorcserés szériával.
Forrás: nio.com
Napelemes autók
A Lightyear One a Lightyear nevű holland startup által fejlesztett napelemes autó, amelyet a világ első hosszú hatótávú napelemes autójaként tartanak számon. Az autó tetején és motorháztetőn elhelyezett napelemek akár napi 70 kilométer hatótávot is biztosíthatnak tisztán napenergiából, ideális körülmények között. Teljesen feltöltött állapotban az autó akár 725 kilométert is megtehet.
Forrás: Forbes.com
Ehhez hasonlóan a Sono Motors Sion is napenergiával működik. Az autó karosszériájába épített napelemek lehetővé teszik az autó számára további 34 km-es út megtételét.
A Sono Motors napelemes buszokat és kamionokat is gyárt. Továbbá, technológiájukkal a mostani dízeles járművekre is szerelhetőek a napelemek. Ezzel lehetővé teszik, hogy a már forgalomban lévő járművek kibocsátását, valamint költségeit csökkentse. A Sono Motors emellett megoldást kínál az olyan kamionra integrálható napelemekkel, amik hűtött árut szállítanak, ezzel energiát és szintén költségeket csökkentve.
Forrás: Sono Motors
Mobility for Africa
A Mobility for Africa vállalat elektromos teherhordó tricikliket és napenergiával működő akkumulátortöltési megoldásokat biztosít az alulfejlett afrikai közösségek számára, segítve ezzel a helyi gazdaságok fejlődését.
Innováció a kamionok terén
A Tesla önvezető elektros kamiont is fejlesztett. A Tesla Semi önvezető elektromos kamiont 2017 novemberében mutatták be, és az eredeti tervek szerint 2019-ben kellett volna forgalomba kerülnie. Azonban a fejlesztési és gyártási késedelmek miatt a szállításokat többször is elhalasztották.
Az első Tesla Semi kamionok végül 2022 decemberében kerültek forgalomba. Azóta a gyártás és a szállítás fokozatosan javul, de széles körű forgalomba hozataluk még folyamatban van.
Forrás: Electrive.com
eHighway
Van olyan elektromos kamion, amely csápokkal, azaz pantográf rendszeren keresztül közlekedik. Az ilyen kamionok az „eHighway” rendszeren közlekednek, amit a Siemens fejlesztett ki.
- Működés: A kamionok pantográf csápok segítségével csatlakoznak a felső vezetékekhez, amelyek elektromos áramot biztosítanak a meghajtáshoz.
- Előnyök: Csökkenti az akkumulátor méretét és súlyát, mivel a jármű közvetlenül a hálózatról kap energiát.
- Projektek: Németországban, Svédországban és az Egyesült Államokban is tesztelik ezt a technológiát.
Forrás: New Atlas
A számos izgalmas elektromos járműhöz kapcsolódó innováció után következő részünkben bemutatjuk az infrastruktúrákkal kapcsolatos fejlesztéseket és legújabb innovációkat.
[A sorozat szerkesztői: Ali Amina, Ónodi Vanda és Szomolányi Katalin]
