Európa, Észak-Amerika és Japán számos városában elsősorban az ipari körzeteknek a motorizálás válságának jelei mutatkoznak:
– a gépkocsikból a légkörbe jutó nagy mennyiségű égéstermék és az erős zaj veszélyezteti a városokban lakók egészségét;
– a gépkocsik számának nagymértékű növekedése következtében annyira lelassult a haladási sebesség, hogy az autók nem képesek feladatukat betölteni;
– a gépkocsik számának emelkedésével együtt megnőtt a közúti balesetek száma, főleg a halálos baleseteké;
– a városokban a gépkocsik parkolási lehetőségei nem kielégítőek.
E problémák szükségessé teszik, hogy egyes országokban sürgős intézkedéseket tegyenek a további romlás megakadályozására. Az egyik legsürgetőbb intézkedés a benzin minőségének javítása, a kilépő égéstermékek szénmonoxid- és ólomtartalmának csökkentése. A motorokban olyan égéstermék-elnyelőket kell alkalmazni, amelyek megakadályozzák a levegőszennyezés növekedését. Törekedni kell a motorok zajszintjének csökkentésére. Olyan jelzőrendszert kell kialakítani, amely a biztonságos közlekedést segíti. Az Autó-Motor az elmúlt év folyamán számos olyan cikket közölt, melyek éppen a megoldást szolgáló lehetőségeket ismertették. Ilyenek: a megfelelő kiskocsik tervezése, az ólommentes benzin felhasználása, – de egyik sem ad a távlatra is megfelelő megoldást.
A városi közlekedés távlati fejlesztésével foglalkozó egyes szakértők szerint az ezredfordulóra csak a gőzhajtású vagy a villamos autók elégítik majd ki az akkori követelményeket. A szóba jöhető típusoknak azonban jól használhatóknak kell lenniük, és rendelkezniük kell mindazokkal az előnyökkel, amelyekkel a klasszikus üzemanyagokkal, robbanómotorokkal működő járművek rendelkeznek. Ugyanakkor nem szennyezhetik a környezetet, és olyan üzemanyaggal kell működniük, melyek az ezredfordulón már jelentősen megnövekedett energiaigények mellett is rendelkezésre állnak.
Az atommeghajtás a közeli időkben még nem jöhet számításba, mert az atomenergiával működő erőgépek nagyon súlyosak. Legbiztatóbbak a villamos meghajtás adottságai; a villamos autó jövője azonban elsősorban attól függ, hogy sikerül-e gazdaságos és könnyű energiaforrást kialakítani. Az energiaforrás villamos energiával való feltöltésének kérdéseiben elsősorban az akkumulátorok vehetők figyelembe. Ez ideig általában nehéz ólomakkumulátorokat alkalmaztak nagy és kis kapacitásokra egyaránt. Szerte a világon kísérletek folynak új típusú akkumulátorok kialakítására, így a nátriumkarbonát-kén, a cink-levegő, a hidrogén-oxigén akkumulátorok a legújabb típusok. Az új típusok között érdekes módon kialakítottak az ólomakkumulátoroknál nehezebb és költségesebb akkumulátorokat is. Az American Motors Corporation cég az ólomakkumulátoroknál ötször könnyebb akku-típust hozott létre, amely 225 km-es út megtételére nyújt lehetőséget. A Ford nátriumkarbonát-kén akkumulátorai tizenötször nagyobb kapacitásúak, mint az ólomakkumulátorok.
A japán Sony Corporation cégnél olyan cinkporos akkumulátorokat alakítottak ki, amelyek a cinket elektrokémiai úton tudják regenerálni, amikor az elektrolit kimerül.
A tüzelőanyag-cellás megoldás lehetne a másik alkalmazható energiaforrás. Ezeket azonban költséges előállításuk és üzemeltetésük miatt mostanáig csak az űrutazásoknál alkalmazták. A cellák számos típusa ismert, elsősorban nitrogénvegyületekkel (hidrazin, ammónia) működnek. (A Szovjetunióban és Magyarországon is folynak kísérletek propán-bután tüzelőanyagcellákkal, melyeket villamos autókon kívánnak alkalmazni.)
Egy sportkocsi mintájára készült akkumulátoros villamos autó prototípusa, amerikából. A kétüléses, tetőajtós karosszéria üvegszálas erősítésű műanyagból készült. A kocsi tervezője, Robert S. McKee külön is bemutatja a villamos meghajtás tizenkét akkumulát
Egyes eljárások a különböző energiaforrások előnyeit kihasználva olyan „hibrid” típusok kialakításával próbálkoznak, ahol a gépkocsiba robbanómotort és villamos meghajtást építenek be. A robbanómotorral a városon kívül üzemeltetik a gépkocsit, és töltik fel az akkumulátorokat, míg a városban a kocsik csak akkumulátorukkal közlekednek. A japán Toyo Kogyo, valamint az USA-beli Ford, Westinghouse és General Motors cégek is gyártottak ilyen prototípusokat.
A Szovjetunióban és az USA-ban kísérleteznek a vezeték nélküli, nagyfrekvenciás átvivő rendszerrel működő villamos autókkal, amelyek az úttest alatt elhelyezett kábelantennák adóin keresztül kapják az energiabetáplálást. Ezt a megoldást erővonalas rendszernek nevezik, és működése a háromfázisú indukciós motor elvén alapszik. Az állórész ez esetben az út szerkezetében, a forgórész pedig a kocsiban van elhelyezve. A mágneses mező hosszirányban történő változása forgatja az autóba épített forgórészt.
Ismeretesek más elven működő megoldások is, amelyeket nagyon sok ország szakemberei igen jónak tartanak. Ilyen például az úgynevezett Guide Way System. A villamos gépkocsik a hajtóenergiát ennél a megoldásnál az út mentén haladó hálózatról veszik, amely egyben automatikus jelzője is az útvonalnak. Tárolótelepeket csak a rendszertől való eltérés esetén, kisebb távolságok megtételére vesznek igénybe. Ennél a rendszernél a járművek vagy a lehetőség szerinti útvonalhoz kapcsolódva működnek, vagy az úgynevezett Double Mode koncepció szerint maguk választotta úton közlekednek. Ilyen rendszerek kiépíthetők a városok közötti távolsági közlekedésben is. Ez a megoldás elsősorban balesetvédelmi szempontból előnyös.
Az utak zsúfoltságának növekedése oda kell, hogy vezessen, hogy az autózást előbb-utóbb automatizálni kell. Már régóta ismeretesek olyan kísérleti autópályák, ahol az utasokat szállító autók vezetésének automatizálását vizsgálják. Az aszfaltban elhelyezett vezetékeken keresztül impulzusokkal vezérlik az autó kormányszerkezetét. Az amerikai Sperry Giroscope cég néhány éve foglalkozik e kérdéssel, és az eddig kísérletek közel 10 millió dollárt emésztettek fel.
A General Motors az autópályákra dolgozott ki egy automatizálási rendszert, amely mintegy 9 ezer kocsi óránkénti átbocsátását biztosítja. Ez jelenleg egy hatsávos autósztráda átbocsátóképességének felel meg. A British Leyland 1970-ben a Genfi Autószalonon bemutatta a jövő autójának náluk kidolgozott tervét. E szerint automatikusan szabályozzák a gépkocsik sebességét, vezérlik a motor ütemét, a reflektorok fényerősségét ls mágneses impulzusokkal kormányozzák a kocsit.
Az angliai Carter-Coadster kicskocsi egy normál benzinmotoros Ford előtt
A villamos autókból számos olyan prototípus készült l, amelyekbe elsősorban hagyományos ólom- vagy nikkel-kadmium akkumulátorokat építettek be. Ezek jellemző adatait a következő néhány, példaként bemutatott prototípus szemlélteti:
Daihatsu cég autója Japánban:
– erőforrás 84 V-os, 120 A/órás ólomakkumulátor;
– az autó súlya: 990 kg;
– a hajtómotor adatai: 5 kW, 80 V, 80 A, 2900 ford/perc;
– a maximális sebesség 70 km/ó;
– a megtehető út 80 km, 50 km/ó sebességgel;
Az angol Carter Coaster cég kisautója:
– erőforrás 48 V-os, 75 A/órás ólomakkumulátor;
– súlya 385 kg;
– a hajtómotor adatai: 2 kW, 3000 ford/perc
– a megtehető út 96 km, 45 km/ó sebességgel
Japán mikrobusz, amelyet Oszakában a Világkiállításon mutattak be:
– erőforrás 96 V-os, 125 A/órás ólomakkumulátor (28 kg);
– a kocsi súlya 980 kg;
– a hajtómotor teljesítménye 1,5-3 kW;
– a megtehető út hossza: 145 km;
– maximális sebesség: 20 km/ó
Az NSZK-beli MAN cég villamos busza:
– az ólomakkumulátorok súlya 4 tonna;
– a tárolt villamos energia 50 km út megtételéhez elegendő, 60 km/ó sebességgel.
Megfigyelhető, hogy a nyugati országokat nagyon érdekli a fogyasztói piacok alakulása, így a villamos autóknak a villamosenergia-termelésre és az energiatárolók gyártására gyakorolt hatása is. Ezt igazolja, hogy a különböző energetikai világkonferenciákon mind Európában, mind Amerikában, valamint a tudományos ülésszakokon e kérdések körül számos előadás csoportosul. Az előadásokban környezetvédelmi szempontokra hivatkozással igyekeznek indokolni e berendezések jelenlegi magas gyártási költségeit, ugyanakkor sokan elkötelezik magukat amellett, hogy a jövő közlekedési eszköze csak a villamos autó lehet.
Ha megvizsgáljuk e szimpóziumok irodalmát, és az elhangzott előadásokat, megállapítható, hogy az egyes országokban jelentős fejlődést értek el, és bár párhuzamosan folynak kutatások, megoldásaikban mégis jelentősen eltérő eredmények születtek.
A japánok már 1966 óta foglalkoznak villamos autókkal. Az 1970. évi Oszakai Világkiállítás idején már 300 használható villamos autójuk volt. A japán kormány 1971-től 5 éves terveket készített a villamosautó-kérdés távlati megoldására. Ennek során az első ötéves tervben még a hagyományos akkumulátorokkal üzemeltetett autókat vizsgálják, majd a következő öt évben olyan kísérleteket végeznek, ahol az új akkumulátorokat és tüzelőanyag-cellákat alkalmazzák. A villamosenergia-termelő társaságok az elektromos telepek gyártóival 50 villamosautó prototípusát dolgoztatták ki. A japán országos villamosautó-fejlesztési terveket a következő táblázat szemlélteti:
Az amerikai kormány néhány alapvető terv támogatását és a kutatás finanszírozását vállalata. A kereskedelmi szállító-, valamint a személyautók fejlesztésével több mint 20 társulás foglalkozik. A legtöbb városban a levegőtisztasági ügynökség felügyeletével közlekedtetnek villamos buszokat. Az Electric Vehicle Council programja szerint 400 villamos üzemű autót 20 üzemben készítenek el. Erről 1971-ben számoltak be a második Nemzetközi Villamos Autó Szimpóziumon Atlantic City-ben. E konferencia egyik előadása szerint, ha a jelenlegi fejlődési ütem marad az USA-ban, akkor ott 1985-ben mintegy 5 millió villamos autó fog közlekedni.
Franciaországban a Compagne Générale d”Électricité, a Renault és a Peugeot cégek készítettek villamos autó prototípusokat, melyekhez a kormány 8,2 millió frank hozzájárulást adott, a zaj- és környezetvédelemi célokra rendelkezésre álló hitelekből.
Az NSZK-ban már szériagyártásban foglalkoznak villamos autók gyártásával, amelyek darabszáma rövidesen eléri az évi 10 ezret. Ez az a darabszám, amely a legkisebb szérianagyság a gazdaságos termeléshez. Düsseldorfi székhellyel 1971-ben kezdték el a gyártást a GES és a SELAK cégek, amelyek megalakították az útmenti villamos szolgálatot. Ezek teszik lehetővé az elektromos töltőállomások létesítését és üzemeltetését. Ezen állomásokon mód van az akkumulátorok cseréjére, vagy arra, hogy speciális akkumulátor-töltő berendezések útján közvetlenül a hálózatról tölthessék fel az akkumulátort.
Az elektromos meghajtású autók újbóli „bevetését” számos alapos érv, mindenekelőtt az energiatakarékosság és a környezetvédelem is indokolja. London szívében is felbukkant már ilyen, 72 voltos hagyományos ólomakkumulátorral, illetve a Harbilt
Angliában a közlekedési minisztérium támogatja a villamos autók elterjedését, bár a villamosenergia-ipar nem képes teljes mértékben kielégíteni az így jelentkező többlet villamosenergia-igényt.
A Crompton Leyland az Electric Cars-szal autóbusz-prototípusok gyártásáról tárgyalt. Számos postás, tejszállító villamos autó prototípusát is kialakították, és különböző mérőállomásokon már kipróbálták.
Angliában 1933-ban létesült az Electrical Vehicle Association, és a társulásnak 1970-ben 42 tagja volt. Az EVA konferencián, 1971-ben, a villamos autókkal kapcsolatban a következő adatokat közölték:
– a villamos autók energiafogyasztása 1970-ben 1,2 milliárd kWó volt Angliában, mely az öt év termelésnövekedésének 50 %-a;
– 1970-ben kb. 15 400 villamos autót gyártottak; (1969-ben 13 100 db-ot), melynek egyharmadát exportálták.
A villamos autóknak a jövőbeli hatását a villamosenergia-fogyasztás növekedésére nem könnyű megbecsülni. Japánban jelenleg városi típusú és kivitelű autók gyártására törekszenek. A villamosenergia-fogyasztásról a kísérleti célokra gyártott gépkocsikon végzett mérések adnak tájékoztatást. Ezek szerint a fogyasztás 3kW/km körül mozog, és napi 50 km-es út megtételének figyelembevételével, gépkocsinként évente 5700-6000 kWó fogyasztással lehet számolni. Ez azt jelenti, hogy az 1985. évre tervezett 5 millió villamos gépkocsi fogyasztása mintegy 30 millió kWó-t tehet ki. Ez olyan nagy szám, hogy Magyarország ezt a fogyasztási szintet a teljes villamosenergia-fogyasztásban csak a következő ötéves terv közepén fogja elérni.
Az NSZK-ban egyes szerzők szerint 1980-ra 1 millió villamos autó fog működni, amelyek fogyasztása 9 milliárd kWó-t tesz ki. Számuk 1985-re már 2 millióra növekedhet, amikor összesen mintegy 20 millió autó lesz az országban.
Az akkumulátorok cseréje egy villamosított VW Transporternél
Ha az USA-ban 1968-ban minden autó elektromos meghajtású lett volna, akkor a villamosenergia-igény majdnem 50 %-kal magasabb lett volna. A jelenlegi villamosenergia-helyzetben azonban az USA-ban még igen kevés a villamos autók száma. Ott 1980-ra várhatóan félmillió villamos autó fog közlekedni, és számuk 1985-re sem haladja meg az 5 milliót.
Ennek ellenére ismeretesek olyan elképzelések, hogy 2000-re az USA-ban már csak villamos autók közlekednek, és számuk eléri a 180 millió darabot. A villamos autók okozta maximális energiaterhelés ehhez a mennyiséghez mintegy 26 000 MW-ot tesz ki, ami a jelenlegi becslések szerint az akkori fogyasztási szinten a terhelés 15 %-át jelenti majd. Összehasonlításul: ez a szám a jelenlegi magyar energiatermelésnek több mint hatszorosa.
A villamos autók energiaszükségletének becslései igen pontatlanok, mert nem tudjuk reálisan figyelembe venni, hogy a műszaki fejlesztések eredményeként milyen fogyasztással vehetők figyelembe.
Az kétségtelen, hogy a jelenlegi fejlődés végül egy új gépkocsimeghajtáshoz vezethet, és az egyik megoldás az elektromos meghajtás lesz; ez azonban feltételezi, hogy a villamosenergia-termelési lehetőségek jelentősen megsokszorozódnak.
Dr. Varga Sándor
okl. vegyészmérnök
Az Autó-Motor ott van a Facebookon is! Klikkelj ide, és lájkolj minket a legérdekesebb hírekért és a lappal kapcsolatos friss infókért!
