10 forinttal drágul a benzin – Tények-riport

Pancserok!

Az e-motion akku-megoldása itt van az orruk előtt!
A Blewin Battery Technologies nem mályvacukros tatut fejleszt, és nem a kutyák szemmozgását kutatja..!

Öntsünk tiszta vizet a fejekbe…

Egy pár gondolat az akkumulátorokról

Ebben a kis szösszenetben azokról az akkumulátorokról szándékozom néhány dolgot közreadni, amelyek a megint divatba jött elektromos járművek hajtására önállóan, vagy hybrid, semi-hybrid hajtásláncokban elképzelhetők. Nem célom tehát sem a laptopok-telefonok, de még az elektromos targoncák, vagy a tengeralattjárók akkumulátoraival sem foglalkozni, kizárólag a közúti e-motion céljaira felhasználható akkukat vizsgálom.

Alaphelyzetben kétféle jól elkülöníthető típus van ebből, az egyik elektronok mozgására épül, a másik pedig a pozitív töltésű protonok (leginkább Lítium) mozgásán alapul. Aki erről többet szeretne tudni, bátran olvasson utána az interneten, bőségesen talál utalásokat, leírásokat mind az elemekről, mind működési elveikről.

Elemi közgazdasági fogalmak az „érték”, és a „használati érték”, a kettő néha erősen elkülönül ugyan egymástól, de mindig minden kézzel fogható valaminek van valamiféle értéke, és persze használati értéke is. A használati érték mindig relatív fogalom, a kopasz ember fésűje erre a jó példa.

Hogyan lehet mégis valami egzakt módon ezt a használati értéket lehetőleg objektív meghatározni? Erre a legjobb megoldásnak az látszik, hogy ha azt belehelyezem abba a környezetbe, amihez tartozik. Ez az első lépés. A második az, hogy az akkor már a környezetével globálisan szemlélt valamihez hozzárendelek valamiféle jól-rosszul meghatározott kritérium-rendszert, és ezen kritériumoknak részben, vagy egészben történő megfelelését nézem. De ez még mindig nem elég, ugyanis a kritériumrendszer kiválasztásánál egyesek fontosabbak, mint másikak, tehát valamilyen módon súlyoznom kell magukat a kritériumokat is.

Minden bírálat ellenére is megállapítható, hogy egy ilyen összehasonlítás egyik módja Kesselring módszerének alkalmazása lehet, és ezt is fogom követni.
A módszert előszeretettel alkalmazzák tenderek döntési procedúrájában, de például ezzel a módszerrel viszonylag korrektül meghatározható egy adott busztársaság adott járataira és járatsűrűségére a legalkalmasabb autóbusz típus, és ezt a módszert szokták követni bizonyos haditechnikai beszerzések előtti elemzésekben, de pl. egy légitársaság adott járatszerkezetéhez rendelhető legalkalmasabb repülőgép kiválasztása alkalmával is.
Anélkül, hogy a módszer részletes ismertetését és a matematikai modell bemutatását megtenném, inkább rövid, de hasznos információkat közlök:
A módszer előnye, hogy nem kell valamennyi részlet vizsgálatát és összehasonlítását megtenni, valamint képes egy műveletsorban mind műszaki típusú, mind gazdasági típusú információkat (és paramétereket) kezelni. Elég a 6-10 legfontosabbnak tartott jellemzőt kiválasztani, azokat fontosságuk szerint rangsorolni, ennek megfelelően súlyozni, és az összehasonlítandó elemek hasonló paramétereit 1-5 skálán mintegy „leosztályozni”.
Ugyanezt tartják a rendszer legnagyobb hátrányának is, ugyanis a rendszert használó szakemberekből sokak szerint nem lehet az 1-5 skálát kellőképpen „széthúzni”, így elsősorban a végül közepesnek ítélt vizsgált elemeknél előfordulhat, hogy valamiben ugyan kiváló, de a többi „osztályzat” lerontja még a súlyozott átlagot is. Ezt csak a megfelelő helyekre illesztett részletes magyarázatokkal lehet – szükség szerint – kiegészíteni.

Először nézzünk egy kicsit az e-motion lelkivilága mélyére. Mert ez sem nem új, sem nem különc dolog, Otto még világítógázzal, Diesel mogyoróolajjal kísérletezett, amikor az első elektromos meghajtású háromkerekű a XIX. században már átlépte a bűvös 100 km/h sebességhatárt. Megjegyzem, ez ma is dicséretes teljesítménynek számít.
Csak aztán Otto megtalálta, amit keresett, és a mogyoróolaj is célba ért, és az elektromos hajtás kedvezőtlen paraméterei miatt bő száz évre álomba zuhant.
1972-ben volt ugyan egy hamvában holt fellángolás a müncheni olimpián, de ott csak annyi történt, hogy néhány Mercedest egyszerűen átalakítottak elektromos hajtásúra, és a csomagtartót teletették készen vásárolt akkumulátorokkal, sajnos teljesítményadatokhoz erről nem lehet hozzáférni, nyilván nem véletlenül.
Aztán jöttek-mentek olajválságok, háborúk, sok minden történt, elkezdett tökéletesedni az addig szinte alig fejlesztett motorépítési technika. Addig, ha nagyobb teljesítmény kellett valamihez, hát megnövelték a lökettérfogatot, esetleg a hengerek számát, vagy mindkettőt, és a kérdés megoldottnak minősült. A repülőgépeken használt benzinmotorok is átalakultak, nagy részük lecserélődött gázturbinára. És senki nem foglalkozott sem hybrid, sem tiszta elektromos hajtással. Igaz, nem is igen volt mire építeni, az egyetlen értelmes energiaforrás, a savas ólomakkumulátor 100 éves technológiája (mely a mai napig megmaradt) nem hozott, és nem is hozhatott áttörést.
Az autóipar azért keresgélt, mert be kell látnunk, a dugattyús motorok termikus, és összhatásfoka sem olyan érték, amire a műszaki tudomány nagyon büszke lehetne, így került gázturbina is az autóba, ahol az elviselhetetlen zaj miatt nem vendégeskedett sokáig, elkészült a „Z”-motor, meg a Wankel is, azonban a tömítési, és a hűtési-kenési problémák miatt elterjedése reménytelen kezdeményezés maradt.
Sokat tett az autóipar a környezetért, ekkor jött divatba a radiál abroncs, az üzemanyagból kikerült az ólomtetraetil, és katalizátor került a kipuffogó rendszerekbe, meg részecskeszűrő is, tökéletesítették az égési folyamatot a hengerekben és sokat tettek a fogyasztás (és ezzel egyenközben a káros anyag emisszió) csökkentése érdekében.
…de nem eleget!

Mindig voltak utópisztikus és futurista elképzelések a napelemes, meg részben emberi erővel, részben motorral hajtott, meg mindenféle egyéb alternatív hajtásról, tömegszerűvé nem vált egyik sem.

Meg kellett várni azt a lélektani pillanatot, amikor az üzemanyagár elérte azt a magasságot, hogy reális esély lehetett valamiféle alternatív hajtáslánc kidolgozására. Nagy titokban foglalkoztak ezzel az autógyárak, néha kiszúrták az érdeklődő sajtó szemét valami részinformációként odavetett konccal, marketingfogásokon túl azonban semmi nem jutott.

Közben az ipar többi ága is kutatott-fejlesztett ezt-azt, lett kompjúter, mobiltelefon, mp-lejátszó és további úri huncutságok, minden, ami hordozható, és árammal megy… Ez generált komoly fejlődést az elektronikai iparban, és elkezdtek tudni valóban jó akkumulátorokat gyártani. Na nem elektromos járműhöz valót, mert ott olyan követelményrendszert kellene teljesíteni, amit nem tudnak, illetve csak korlátok között. A baj ott kezdődött, amikor ezek kritika nélkül bekerültek járművekbe, és jól meglovagolt marketing-eszközökké avanzsáltak, meg mindenféle adókedvezményre és káder-elbánásra jogosítottak. Árukkal pedig olyan eszközt teremtettek, amit bárki megvehet, akinek valóságban szüksége sincs rá. Hihetetlen sznobság kell ahhoz, hogy valaki azért tartson ilyet, mert „füstadó” nélkül behajthat a londoni belvárosba. Ugyanakkor azok a közszolgáltatók (Posta, gyorsposta, kisáruszállítás, mentők és sorolhatnám), akik összességében lényegesen több káros emissziót termelnek „szolgálat teljesítése közben”, hozzá se igen jutnak ilyesmihez.
A dolognak két alapvető oka van:

• Az egyértelmű marketing-akrobatika, amely félrevezeti a népeket, és gyanítom, erős partner ebben az olajlobby is
• Nincs a piacon olyan, kifejezetten az e-motion számára kifejlesztett akkumulátor, amely nem a gyártási lehetőségek műszaki csapdájában vergődve, attól elszakadva tömegigényt tudna kielégíteni

Hogy miért van ez így? Meglepően egyszerű.

Az autóipar tudomásul vette, hogy a klasszikus építésű autók három legfontosabb alkatrészét (az üzemanyagot, a gumiabroncsot és a starterakkumulátort) nem az autóipar gyártja, tehát nem feltétlen azonos érdekek dominálnak az autóipar és a beszállítók érdekkörei között.

Ezzel egyenközűleg az akkumulátorgyárak is tudomásul vették, hogy mindaddig, amíg az autógyárak biztos vevői a mártós tollal írt technológia szerint gyártott monoblokkos, tömegesen gyártott javíthatatlan akkumulátoroknak, csak marketing-célú fejlesztéseket hajtanak végre, többek közt ez okozta a halálát a 42 V-os fedélzeti hálózat elterjedésének, annak ellenére, hogy az autoelektronikai beszállítók kidolgozták azt, sőt, szabványosítása is megtörtént.
A másik oldalon ott vannak azok az akkumulátorgyárak, amelyek a protonvándorláson alapuló akkumulátorokat gyártják. Ezek parádésan megélnek a stabil terhelésre épített, kis áramfelvétellel működő elektronikai kütyük akkumulátorai gyártásából, nekik abszolút periféria az e-motion által generált igény, és ezt ennek megfelelően perverz különcségként kezelik. Ez nem jelenti azt, hogy ezek nem építhetők be pl. elektromos kerékpárba, vagy akár autóba is, de azonnal jelentkezik a korlátozott használhatóság, elsősorban a töltési idő, másodsorban az ár tekintetében. Vagyis: ez nem jelent és nem jelenthet tömegigényre szánt, végleges megoldást.

És van még egy bökkenő, az pedig a közlekedés biztonsága. Az automobil, mint közlekedési eszköz ugyanis úgynevezett „nyílt” elektromos hálózatra van szerkesztve, annak felső határa pedig megegyezik a törpefeszültség felső határával, ami szabvány szerint 50 volt. Az ennél magasabb fedélzeti feszültség már különös védelmet igényel, tehát újabb korlátot keletkeztet.
Egészen jó elektromos hajtásokat lehet 100 volt környékén kialakítani, ami azért mégsem 750 volt, mint a Lexus família hibridjei esetén… Természetesen megvan az ilyen feszültségszintnek a maga helye a közúton, úgy hívják, hogy troli…

Hogyan lehet átvágni a gordiuszi csomót?

Olyan, tömeggyártásra és szabványosításra alkalmas, elfogadható árú akkumulátor rendszer kifejlesztésével, amely kifejezetten az e-motion kiszolgálására készült.

Csak megjegyzem, hogy ezen rendszer bevezetése elég erős ellenszelet kelt, egyrészt a „klasszikus” akkumulátorgyárak, másrészt az autóipar feleslegesen, illetve eredménytelenül eltékozolt fejlesztési milliárdjai miatt. Éppen ezért ezek együttműködésére érdemben nem lehet számítani, saját és sajátos utat kell bejárni ahhoz, hogy a rendszer elterjedhessen.
Ezzel parallell az elektromos szolgáltatók is, amelyek utcai elektromos töltőoszlopok telepítésére adták a voksukat, szintén a fejükhöz kaphatnak, ugyanis a töltőkábelek áramátviteli kapacitása ehhez nem elég, az csak lassú, kis áramú töltéshez megfelelő.

Ilyen rendszer létezik, bár csírái régebbről erednek, amikor még az „egy autó – egy akkumulátor” elv figyelembe vétele mellett kezdődött el a fejlesztés, és mintegy „melléktermék” volt a 42 voltos akkumulátor is, ami önmagában kuriózum, de már a fejlesztés ezen fázisában is állandó téma volt az akkor még markánsan utópisztikusnak tűnő tiszta elektromos hajtás. A hybrid hajtást sosem lehetett komolyan venni, sem akkor, sem most nem tekinthető elérendő célnak az ehhez tartozó önálló akkumulátor szett fejlesztése, nem kizárt azonban, hogy valamelyik valós fejlesztett típus alkalmazható lesz ezekhez is.

Mit tud ez a fejlesztés nyújtani?

Olcsó, javítható, nagy indítóáramú és hosszú ideig tartósan terhelhető, gyorsan tölthető, nagy rekuperációs képességgel rendelkező, csökkentett hidegérzékenységű, szabványosításra alkalmas tárolóedényekbe szerelt akkumulátorokat, illetve azok csoportjait, melyek a tényleges felhasználói igényeket veszik alapul. Emellett kiemelkedően jó környezetvédelmi paraméterekkel rendelkeznek, reciklálhatóságuk kiváló.
A nullszéria elkészült, annak mérése-minősítése megtörtént, annak eredményei ismeretében a további fejlesztés indokolt, és a jelen, illetve közeli jövő elvárható műszaki-gazdasági paramétereivel szinkronizálható.
Az eddigi mérések és kísérletek extrapolációja révén megállapítható, hogy bevonva a Kesselring rendszerű elemzésbe, milyen stratégiai jövőkép alakítható ki ezen rendszer elterjedésével. Felróható, hogy a fejlesztés know-how-ja az én nevemhez fűződik és ezért szubjektív lehet a megítélés. Épp ezt zárja ki a Kesselring módszer azzal, hogy – ugyan az elemek, illetve részpontszámok közt erős multikollinearitás áll fenn, a végeredmény kellően objektív ahhoz, hogy elfogadhatóvá tegye az elemzést.
Vegyünk tehát egy átlagos karosszériájú, átlagos felszereltségű, sedan vagy kombi kialakítású karosszériát, kellően megbízhatót a különböző töréstesztekre felkészítve, átlagos használatra alkalmas erőforrással (kifejezetten és kizárólagosan elektromos hajtással) és 100 km.t meghaladó útvonalhosszal (ami ugye min. 50 km-es hatósugár, hiszen azt az autónak oda-vissza meg kell azt tennie), egy kifejezetten rá szabott akkutöltő rendszerrel, amely az átlagos hálózatok 230 VAC 16 A terhelhetőségébe „belefér” és lássuk, milyen paraméterek elemzésével vetjük össze a hozzá tartozó akkumulátor rendszereket.

Az első és legfontosabb paraméter a bekerülési ár, ennek súlyozása 30.
A második a tömeg-teljesítmény viszony, súlyozása 15
A harmadik a térfogat-teljesítmény viszony, ugyancsak 15 súllyal
Az élettartam (töltési ciklusszám) jön, 10 súllyal
A gyors tölthetőség következik, ugyancsak 10 súllyal.
A hidegtűrés, a reciklálhatóság, a rekuperációs hajlam és a szabványosítási készség 5-5 súllyal kerül figyelembe vételre.
A súlyok együttesen 100-at tesznek ki.

A következő táblázat három különböző, erre a célra felhasználható akkumulátor fajta „osztályzatait” mutatja be, tehát az egyes tételek 1-5 minősítését. Az „osztályzatok” a következőket tükrözik:

5 – kiváló
4 – jó
3 – közepes
2 – még megfelelő
1 – alkalmatlan
A – klasszikus építésű ólom-savas akkumulátor
B – közepes, vagy annál jobb ionvándorlási elven épített (Li-ion, Li-Fe-metáldigrid vagy
hasonló) szerkezeti felépítésű akkumulátor
C – az új fejlesztésű „Blewin” akkumulátor (a „Blewin” a Bleigitter wie Netz összevont
rövidítése, ez képezi a fejlesztés alapját és ennek köszönhetőek a kiemelkedően jó
paraméterek).

Jellemző Súly A B C
bekerülési ár 30 4 2 5
tömeg-teljesítmény viszony 15 2 5 3
térfogat-teljesítmény viszony 15 3 3 3
élettartam (töltési ciklusszám) 10 2 5 3
gyors tölthetőség 10 3 2 4
hidegtűrés 5 2 4 3
reciklálhatóság 5 3 3 4
rekuperációs hajlam 5 3 3 4
szabványosítási készség 5 2 3 4

Az egyes sorok önálló értelmezése

Riasztó az árkülönbözet, illetve árszorzó az egyes típusok között, a négyszeres-ötszörös értéket tükrözik az adott pontok.
A tömeg-teljesítmény viszony értelemszerűen jobb a könnyebb anyagokból készített akkumulátorokra, ugyanez viszont nem áll a térfogat-teljesítménynél fenn, ugyanis a B oszlop akkumulátorai helykihasználása közel sem optimális.
Az élettartam (töltési ciklusok száma) kiemelkedően jó a B tipusnál (részben az alacsony töltőáramnak köszönhetően), C-ről csak annyit tudunk, hogy jobb A-nál.
A gyors tölthetőség takar egy másik jellemzőt is, tudniillik ezzel azonos trendet mutat az indítási áram nagysága, és a csúcsterhelés fenntarthatósága is. Ebben kiemelkedik a rendkívül nagy aktív elektrokémiai felülettel rendelkező Blewin, ugyanez a trend látszik a menet közbeni tölthetőség hatékonyságán is, amit a táblázat rekuperációs hajlamként említ.
A hidegtűrésre igazából nem állnak adatok rendelkezésre, az összehasonlító mérések azt ugyan bizonyítják, hogy a C lényegesen jobban tűri a hideget, mint A, B magasabb pontszámát az indokolja, hogy gyakorlati tapasztalatok ebben az esetben eddig ilyen eredményt hoztak.
A és C reciklálhatóságáról vannak tapasztalati adatok, méréseken alapuló % arányok, B esetében ilyenek nincsenek, a közepes minősítés azt tükrözi, hogy a bonyolult alkotóelemek szétválasztása és újbóli felhasználásra alkalmassá tétele nem könnyű műszaki feladat, azonos lehet a „klasszikus” akkumulátorok összevissza ötvözetű (egyaránt lehet antimon vagy kalcium, adott esetben egy akkumulátoron belül is) rácsai újra hasznosíthatóvá tételével.
A szabványosítási készséget úgy kell érteni, hogy mennyire lehet adott típusból cserélhető akkurekkeket előállítani, megoldva ezzel a töltési idő és a különböző töltési karakterisztikák jelenleg zavaros kérdéskörét. Az kijelenthető, hogy valamennyi, a B tipushoz alkalmas töltőberendezés tudja tölteni C-t is, viszont C-hez lehet tervezni olyan nagy áramot szolgáltató töltőberendezést, amely B-t már képes tönkretenni, visszautalva ez látszik a gyors tölthetőség sorában is.

Vizsgáljuk ennek tükrében az összpontszámokat, amit a súlyok összegével (100) elosztva megkapjuk az objektívnek tekinthető rangsort:

A esetében tehát (4×30+2×15+3×15+2×10+3×10+2×5+3×5+3×5+2×5)/100 = 2,95
B esetében: (2×30+5×15+3×15+5×10+2×10+4×5+3×5+3×5+3×5)/100 = 3,15
C esetében (5×30+3×15+3×15+3×10+4×10+3×3+4×5+4×5+4×5)/100 = 3,85

Anélkül, hogy a tényleges számok tényleges tartalmát firtatnánk, az elemzésből a következők vonhatók le:
Használhatóság szempontjából, ami valamennyire tükrözi a használati érték megtestesülését is, nyert a C, közel 20 %-kal magasabb pontértékkel, mint a használati értékében a klasszikus ólom-savas akkunál épphogy csak használóbarátabb B, itt mindössze 6,5 %-nyi a differencia.
Az külön érdekessége az eredményeknek, hogy az általános statisztikákban elfogadott 5 % hibahatár minden számnál értelmezhetően megjelenik, így az A és B 3-nak, a C 4-nek tekinthető.

Tehát: ha eltekintek a Kesselring-féle rendszer hibáitól, a szubjektív megítélésből fakadó „túlkapásoktól”, akkor is meggyőzőek a kapott minősítési értékek, pláne, ha visszatekintünk az egyes „osztályzatok” mellé rendelt minősítésekhez. A és B egyértelműen a közepes használhatóság köré, C pedig a majdnem a jó irányába mutat.

Második, és nagyon fontos következtetés, hogy végeredményét tekintve jelenleg, az e-motion mostani fejlettségi fokán NINCS minden igényt kielégítő megoldás, tehát a kutatás-fejlesztés iránya adott. (csak meg kell azt is itt jegyeznem, hogy a belső égésű motorok világában sincs ilyen…)

A saját magam számára levont következtetés az, hogy a Blewin akkumulátor rendszer további fejlesztése elérhető cél, és minél előbb meg kell indítani az üzemszerű gyártást, aminek persze előfeltétele egy nemzetközi minősítés, és egy hasonló, vagy ezzel egyenértékű elemzés készítése a legyártott mintadarabok tényleges adathalmaza alapján.

Budapest, 2011. szeptember 12.

dr. Mészáros Tamás

ps: Blewin ügyben kutathatnak a jutyúbon is… van mit..!