Villamos felsővezeték nélkül

Amikor kibukkant a házak mögül a kanyarban, még úgy nézett ki, mint minden más rendes villamos: csendesen suhant a takaros német kisváros tiszta utcáján a megálló felé. Azután hirtelen furcsa dolgot művelt: lehúzta az áramszedőjét, gyorsított egy kicsit, és elrobogott a megállóban szemlélődő öltönyös társaság előtt. "Az a nagy doboz, ott, a tetején!"- bökött a levegőbe egy fagytól vöröslő fülű úr mellettem büszkén. "Az csinálta ezt." Na de mit? És miért? És hogyan?

Ha műszaki fejlesztési versenyről van szó, ma már minden valamirevaló, komoly vállalat az energiamegtakarítás, a gazdaságosság és a környezettudatosság célkitűzéseivel indul csatába, és tűz zászlajára olyasféle jelszavakat, mint példáula az "öko-aktív" technológiák. Így tesz a világ egyik legnagyobb, közlekedési eszközöket gyártó vállalata, a Bombardier Transportation is, amely a vasúti ágazat számára fejlesztett, ECO4 elnevezésű, tíz tételből álló termékcsoportjából az egyik legígéretesebbet mutatta be decemberben a németországi Heidelbergben.

Egy közel három négyzetméter alapterületű, 50 centiméter magas, féltonnás fémdoboz körül toporogtunk a Betribshof villamosmegálló melletti remízben. A 20-30 német és a néhány magyar újságíró kedvéért rendezett bemutató alkalmából eltávolították a doboz felső lemezburkolatát, hogy jobban láthassuk a kábelek, huzalok és panelek gondosan egymás mellé illesztett sorát. Miközben mi forró itallal próbáltuk az időjárás viszontagságait kivédeni, egyik vendéglátónk, Andreas Nordhäußer a csontig hatoló hideggel mit sem törődve, egy szál öltönyben magyarázta az előttünk fekvő "láda", vagyis a Mitrac energiatakarékossági rendszer előnyeit. "Az eszköz kondenzátorai eltárolják a fékezéskor keletkező energiát, majd gyorsítás közben újrahasznosítják azt. A könnyű vasúti járműveknél a Mitrac Energy Saver használatával akár 30 százalékos energiamegtakarítás is elérhető" - mondta.

A probléma, amit a gyártó most megragadott, nem újkeletű és nem is tökéletesen megoldatlan, ám az általuk kínált módszer egy kissé más irányból közelíti meg a régi kérdést: hogyan takarítsunk meg minél több, veszendőbe menő energiamorzsát. Klasszikus esetben egy járművön a fék úgy működik, hogy a mozgó részek kinetikus energiáját súrlódás közvetítésével hővé alakítja. A környezetet melegítő hő azonban veszteségként jelenik meg a közlekedési eszköz energiamérlegében. Ezt elkerülendő, a korszerű villamosoknál már régóta alkalmazzák az energiavisszatáplálást, vagyis féküzemben a hálózat felvevőképességéhez mérten visszatáplálják a felsővezetékbe a megspórolt energiát. Magyarországon így működnek például a Combino, a felújított Tátra vagy épp a debreceni KCSV villamosok. A Bombardier az új rendszerével szintén valami hasonlót valósít meg, ám a megmentett energiát az elektromos hálózat helyett a villamos saját rendszerében tárolják el.

Vagyis a Mitrac Energy Saver tulajdonképpen nem más, mint egy hatalmas kondenzátor, amelyet a villamos tetejére szerelnek fel, a tervek szerint hármasával. Amikor a villamos fékez, vontatómotorja átkapcsol generátor üzemmódba, és elektromos áramot táplál a Mitrac kondenzátoraiba. Amint a villamos ismét elindul, a gyorsításhoz szükséges áramot nem a hálózatból, hanem a kondenzátorból fedezi. Az energiamegtakarítás a 30%-ot is elérheti, a villamos bizonyos mértékben függetleníthető a hálózattól, és emellett még az is lehetővé válik, hogy a jármű több száz méteren keresztül felsővezeték nélkül haladhasson.

Mitrac Energy Saver

Egyre növekvő tisztelettel nézem a zsúfolt fémládát. Eddig értem: okos mérnöki megoldás globális energiagondjaink kicsiny részletére. De ha ez egy ilyen "pofonegyszerű" ötlet, miért csak most álltak elő vele, kérdeztem a lassan jégcsappá dermedt Andreas Nordhäußert. Mert a technológiai fejlődés még csak most ért el olyan szintre, hogy kellően nagy tárolókapacitású eszközöket tudjunk gyártani, hangzik a felelet. "A Mitrac alapja a kétrétegű vagy ultrakondenzátor technológia. Amikor 1999-ben a cég elhatározta, hogy fejlesztésekbe fog ezen a téren, több lehetőséget is megvizsgáltunk. Felmerült az akkumulátor vagy a klasszikus lendkerekes energiatároló elem lehetősége is, de hosszadalmas mérlegelés után a kondenzátort találtuk a legígéretesebb jelöltnek"- mondja a szakember.

Mint minden szóba jöhető energiatároló elem, a kondenzátorok területén is intenzív kutatómunka folyik manapság világszerte, és a fejlesztőket ebben az esetben is a nanotechnológiai kutatások felismerései segítik. Az ultrakondenzátor lényege abban áll, hogy a hagyományos kondenzátorok fegyverzetét aktív szénnel vonják be, ezáltal rendkívül nagy felületet érnek el, és így az eszköz töltésfelhalmozó képességét sokszorosára tudják növelni. Az "ultra" tehát arra vonatkozik, hogy ugyanolyan méretek mellett a kondenzátor kapacitása lényegesen nagyobb, mint hagyományos társáé, gyorsan feltölthető, és a feltöltés-kisütés rendkívüli gyakorisága mellett sem megy túl gyorsan tönkre.

A Mitrac fejlesztői szerint az egyik legnagyobb kihívást éppen ez utóbbi kritérium jelentette. Andreas Nordhäußer elmondta: az utrakondenzátoros megoldás előnye, hogy "mindenféle kémiai folyamat nélküli, hosszú élettartamú, gazdaságosan gyártható" eszközt sikerült létrehozniuk. "Egyetlen Mitrac 1 kWh energiát képes tárolni."

A Mitrac rendszert egyébként a Bombardier mannheimi üzemében fejlesztették, és a prototípust is Mannheimben tesztelték éveken keresztül. A tesztek olyan meggyőzőnek bizonyultak, hogy az RNV, a Rajna-Neckar régió legnagyobb közlekedési vállalata az újonnan rendelt, 2010-ig forgalomba kerülő 19 darab új Variobahn típusú villamosát már az új rendszerrel felszerelten kérte a gyártótól. Az első hat beüzemelése már folyamatban van Heidelbergben.

"A rendszer alkalmazásával járművenként éves szinten mintegy 93 000 kWh elektromos energiát takaríthatnak meg. Természetesen régiónk is jól jár, hiszen az elektromos áram előállításakor kevesebb szennyezőanyag kerül a levegőbe"- mondta Martin in der Beek, a RNV műszaki igazgatója. Emellett azt is tervezik, olvastam később a sajtóközleményben, hogy a villamosok a heidelbergi villamospálya két, egyenként 400 méteres szakaszán felső vezeték nélküli üzemmódban közlekedjenek. Egyfelől az egyetem Fizika-Technikai Intézete, másfelől a Német Rákkutató Központ előtt, ahol a vezetékek által létrehozott elektromos mező megzavarhatja a rendkívül érzékeny műszereket.

Bombardier Variobahn

A remízben tartott előadások után gyakorlatban is kipróbálhattuk, mivel járnak ezentúl a tömegközlekedést választó heidelbergiek. Bezsúfolódtunk egy szép sárga Variobahnba, amelynek tetején természetesen már hadrendbe volt állítva egy féltonnás fémdoboz, és tettünk egy kört a karácsonyra készülődő, csinos városban. Semmi különöset nem éreztem. Nem hatolt a zsigereimbe jóleső "jaj, de jó, energiatakarékos vagyok" hangulat, nem járta át lelkem fennkölt öko-tudat. De ahogy elnéztem ezt a tiszta, rendezett, jólétet sugárzó békés várost, hirtelen úgy éreztem, ők mégiscsak tudnak valamit. Például odafigyelni a részletekre.