Autóbemutató a hőskorból: magyar elektromobilitási kísérletek

Napjainkban a járműiparban "forró" téma a zéró lokális emisszió, lítium-ion akkus elektromos autók egész sora tud 4-500 kilométeres hatótávot. Ám 1979-ben, amikor Perényi József a Autó-Motorban vázolta a technológia helyzetét, és bemutatta a hazai fejlesztéseket, számos kihívásokkal küzdött az elektromos hajtás – pontosabban elősorban az energiatárolás, ami később sem oldódott meg egyhamar.

Már sokszor és sokat olvashattunk a villamos autókról, ám a szénhidrogén-készletek csökkenése, valamint a növekvő levegőszennyeződési és zajgondok azt jósolják, hogy még többet fogunk. A világ számos nagyvárosában futnak már elektromos kismotorok, személyautók, még több helyen a tömegközlekedést szolgáló autóbuszok. Düsseldorfban és Münchenben már több mint három éve közlekednek pótkocsis elektrobuszok. Stuttgartban is teljes vonalat villamosítottak 16 hibrid hajtású autóbusszal. Majd mindegyik jelentősebb autógyár kikísérletezte már a maga „elektromobilját”.

1977-ben a Csepeli Autógyárban vizsgálták a kanadai Marathon C-300 elektromos autót
Fotó: Fortepan/Békés György

 Arról azonban, hogy mi van a motorháztető alatt, kevesebb szó esik, inkább csak a végeredményről kapunk több-kevesebb tájékoztatást. Korábban az elektromos hajtásra egy módszert ismertek: nagy veszteséget jelentő ellenállással szabályozták a villamos motor nyomatékát és fordulatszámát. 

Már a negyvenes években foglalkoztak ennek az előnytelen szerkezetnek a kicserélésével,

helyette mechanikus kapcsolóval szaggatták a motor áramkörét.  Ez a kapcsoló azonban nem sokáig „bírta a strapát”, érintkezői már 10 Hz-es kapcsolási frekvenciánál erősen koptak és összehegedtek.

Sokkal tisztább üzemű az elektromos Barkas, mint a kétütemű benzines eredeti. Jelentős a tömege, 2,7 tonna
Fotó: Arcanum/Pajtás

 Nagy változást jelentett a tirisztor felfedezése, melynek segítségével a régi ötlet megvalósulhatott. Ma már a villamos autók korszerű szabályozását egyenáramú szaggatók végzik, melyek több mint 95%-os hatásfokkal dolgoznak. Ez a megoldás más előnyöket is kínál: többek között igen hosszú élettartamot, valamint a rekuperációs (visszatápláló) fékezés lehetőségét. Technikailag ugyancsak tökéletesen megoldott az egyenáram különböző frekvenciájú váltakozó árammá alakítása, és ennek szabályozása is. Jelenleg még dúl a harc: egyenáramú (elsősorban külső gerjesztésű) motor vagy váltakozó áramú aszinkron motor kerüljön-e a villamos autókba.

A fő visszatartó erő: fejletlenek az akkumulátorok

A gyakorlati kivitelezés kulcskérdése ma az energiahordozó telepek elégtelensége. Magyarországon jelenleg nagyobb sorozatban elkészíthető villamos autókhoz még mindig csak a hagyományos ólomakkumulátor lenne felhasználható, melynek energiatároló képessége két nagyságrenddel kisebb, mint a folyékony tüzelőanyagoké. Továbbfejlesztési lehetőségei persze ennek is vannak, ám ha a legjobb ólomakkuk fajlagos tárolóképességét (25-30 Wh/kg) a háromszorosára növelnénk, akkor a kapacitás elméleti határát is megközelítenénk, és ez még mindig vitatható konkurenciát jelentene a belsőégésű motoroknak (a benzin tárolóképessége nagyjából 1500 Wh/kg.)

Ez a kép az Elektro-Barkas kisteherautót és azt a speciális szerkezetet mutatja, amelynek segítségével percek alatt cserélhetők annak akkumulátorai. A jármű különben 500 kg hasznos súlyt tud továbbítani 50-70 km távolságra egyszeri töltéssel
Fotó: Autó-Motor

A lúgos akkumulátorok az utóbbi néhány évben rendkívül sokat fejlődtek. Míg öt évvel ezelőtt a fejlesztők még teljesen elvetették annak a lehetőségét, hogy villamos járműhöz Ni-Cd akkumulátort alkalmazzanak, ma már tárolóképessége felülmúlja az ólomakkumulátorét. 

A további lehetőségeket vizsgálva azonban itt sem derűs a kép,

az elméletileg elérhető maximális érték túl alacsony. Eközben a „nagy energiájú elektrokémiai energiatároló rendszerek”, fejlesztése a költségességük ellenére is ígéretes, elsősorban a lúgos Ni-Zn, a Na-S és a Li-F akkumulátorok előretörése várható.

Nem most szerepel először lapunkban a teljes egészében magyar fejlesztésű, szépen formázott, csendes, sétakocsikázásra – adott esetekben taxizásra – ideális Tiny I, amit 1968-ban láthattuk a Budapesti Nemzetközi Vásáron is
Fotó: Autó-Motor

Ma még alapvető nehézségekkel jár a könnnyű és nagyon elektronegatív alkálifémek (Na és Li) alkalmazása, a fejlesztők azzal próbálkoznak, hogy elektrolitként olvasztott sókat vagy szilárd ionvezető anyagokat alkalmazzanak, vagyis magas hőmérsékletű rendszerekben használják fel az alkálifémeket. Még nagyobb lehetőséget rejt magában az Li és F elektródos akkumulátor, melynek elméleti energiasűrűsége 6000 Wh/kg. Gyakorlati megvalósítása azonban még nagyon korai stádiumban van, főleg az újratölthetőség jelent nagy problémát. Általánosságban pedig az elektrolitok magas hőmérséklete az egész rendszer rendkívül jó hőszigetelését követeli meg.

Elsősorban budapesti és szolnoki kórházak folyosóin végeztek próbákat a Hosiden elnevezésű, halkan gördülő kocsival, amely nemcsak sima utakon használható. Vezetője a hordágyon fekvő betegen kívül még egy ápolót is magával vihet
Fotó: Autó-Motor

Üzemanyagcella vagy netán atomenergia?

A villamos autók fejlesztésében jelentős szerepet játszhatnak a tüzelőanyag-cellák, ezek képviselik jelenleg a legvonzóbb, de talán a legnagyobb fejlesztési kockázattal járó utat. E rendszerek a villamos hajtás ismert előnyein kívül továbbival is rendelkeznek: az utastér a veszteséghővel fűthető. Ám újabb hátrányokkal is számolni kell, ilyen például az üzemanyagtöltő állomások hiánya, de még fontosabb a robbanó gáznemű tüzelőanyag veszélyessége. A különböző párosítások közül eddig legmesszebbre az alkálikus elektrolitikus hidrogén/oxigén cellák fejlesztése jutott.

Íme, a Tiny 70 típusjelzésű, ugyancsak akkumulátoros, buggy-jellegű kisautó, amely próbaútjai során főként a fiatalok érdeklődését keltette fel
Fotó: Autó-Motor

Ma még talán kissé merésznek tűnik, hogy autóval – egyáltalán bármilyen közúti járművel – kapcsolatban az atomenergia szóba jöjjön. Mégis várható, hogy a technika fejlődésével az atomenergia közvetlen villamos energiává alakítása olyan fokra jut, hogy 

autók telepeinek töltésére primer energiaforrásként atomenergiát lehet használni,

ez a technológia elterjedésében is forradalmi változást jelentene. Teljesen elvethető viszont a gépjárművekbe beépített kisméretű reaktor, amit az ötvenes évek végén az amerikai Ford harangozott be többek között a Nucleon nevű tanulmánnyal.

Olyan, mint a megszokott Ikarus, pedig hibrid hajtású „Elektrobusz”, amelynek akkumulátorait egy Mercedes belső égésű motor segítségével generátor tölti, tehát hibrid üzemű
Fotó: Autó-Motor

Az elmúlt 11 év hazai kísérleti járművei

Hazánkban a Villamosipari Kutatóintézet foglalkozik az elektromobilokkal, és az ezekhez tartozó elektrokémiai áramforrások kutatásával. A képeinken látható járművek mind a VKI közreműködésével készültek, dr. Lukács József igazgató irányításával. Elsőként 1968-ban a Tiny I kisautó mutatkozott be, két darab 2,5 kW-os villanymotorral, négy üléssel és 35 km/h-s legnagyobb sebességgel. Ezt követte a nyitott karosszérián hordággyal felszerelhető, tirisztoros vezérlésű Hospedit kórházi jármű, majd 1971-ben érkezett a Tiny 70, Cserny József által tervezett műanyag buggy karosszériával. 

Ugyancsak a VKI tervezte és készítette a Pannónia feliratos kétkerekűt, amelynek energiaforrása két Lada akkumulátor. Ezek energiája egy-egy töltéssel 25-30 kilométer távolságra 32 km/h sebességgel képes eljuttatni a kismotort és utasát, no meg 5 kg súlyú csomagját
Fotó: Autó-Motor

Míg a fenti járművekből egy-egy prototípus épült, addig a kétütemű benzin- helyett villanymotoros VKI Barkas kisáruszállítóból 10 darabos széria, ezeket a Magyar Posta vette át használatra kísérleti üzemben. 1974-ben a sajnos később megszűnt Csepeli Motorkerékpárgyárral közös fejlesztés volt az elektromos Pannónia robogó prototípusa, míg az Ikarus számára két darab hibrid autóbusz készült a 260-as típus alapjaira, az egyik esetében Ganz-féle egyenáramú villanymotorral. Csak remélni tudjuk, hogy bővülni fog az elektromos járművek sora, és beleátható időn elindulhat a sorozatgyártásuk.

1991-től a hódmezővásárhelyi Pulikkal végül megvalósult a – nem túl nagy szériás – elektromos autók sorozatgyártása. Ezekről, és további magyar tervezésű modellekről összefoglaló cikkünkben olvashat.