A villámtöltés az elektromos járművek átka
A mérnöki tervezés egyik alapvetése, hogy mindig a legnagyobb várható kapacitásra kell egy adott műtárgyat vagy rendszert tervezni. Vegyük például a déli vasúti összekötő hidat, ahol már most, az S-Bahn jellegű, városon belüli eljutásokat is biztosító vasúti kapcsolatok bevezetése előtt is – állítólag – elégtelen a kétvágányú vasútvonal kapacitása, így tervbe is vették a Kelenföld–Ferencváros vonal bővítését: további kettő helyett egy újabb vágánnyal. Ha eleink is így gondolkodtak volna, akkor a Nagykörutat fele ilyen szélesre tervezték volna.
Az elektromos hálózatoknál is alapfeltétel, hogy a legnagyobb csúcsidei igényre tervezzék az áramellátást biztosító erőművek áramfejlesztését, de említhetnénk a világháló üzemeltetését biztosító webszervereket is, ahol a legtöbb kattintgatást és legnagyobb adatforgalmat eredményező órákban is akadozásmentesen és azonos sebességgel kell működjön bármelyik webes oldal vagy az IPTV – nem egy, hanem az összes, több milliárd háztartásban. Vagy említsük a szennyvizes rendszereket: hogy nézne ki, ha a vécénkben lenne egy lámpa, ami időnként kigyulladva jelezné, ha kicsit várni kell a lehúzással, mert mások éppen kitöltik az elvezető csővezeték teljes kapacitását? (Egyébként az okosvárosok egyik nem kívánt hatása pont ilyesmi lehet!)
Nem mindenhol sikerül mindig megtervezni a megfelelő kapacitást, erre példa lehet a már talán csak szép emlékekben élő budapesti piros hetes autóbusz mindennapi csúcsforgalmi tumultusa vagy a Japánban a metró szerelvényekbe az utasokat kesztyűs kézzel bepréselő peronőrök alkalmazása. Nagy különbség van azok közt a rendszerek közt, ahol a többlet igényt kielégítő szükségleteket sikerül tárolni, és ahol az adott kapacitás nem bővíthető a csúcsidőszakban sem. Ha egy város közlekedési cégnek húsz busza van, akkor sem tud harminc busznyi utast elszállítani, ha akarná.
Ellenben emlékezzünk a tervezett visegrádi csúcserőműre! A villamos-erőművek termelése gyakorlatilag éjjel-nappal konstans, így nap közben feleslegesen termelnének sok áramot, azt a lakosság és az ipar nem tudja felhasználni. Az erőművek azonban másfél–két órákra nem állíthatók le, így leggyakrabban azzal a teljes kapacitással üzemelnek, amellyel a csúcsidei villamossági igényeknek is meg tudnak felelni. Erre találták ki, hogy a nap közben és éjjel feleslegesen termelt villamos-energiát felhasználva felpumpálják a Nagy-Villám belsejében kialakítandó tározóba a vizet, majd csúcsidőben leeresztik azt, hogy turbinákat megpörgetve ismét elektromos áramot termeljen, mint egy kisebb vízerőmű.
A villamos-energia tárolását természetesen akkumulátorokkal is meg lehet oldani. Mára fejlődött annyit az elektronikai ipar, hogy a legmodernebb akkuk sokkal gyorsabban feltölthetők, mint harminc évvel ezelőtti elődeik. Sok helyen a nap közben többletként megtermelt villamos-energiát akkumulátor telepek feltöltésére használják, majd csúcsidőben ezek a telepek betáplálnak az elektromos hálózatba, feleslegessé téve a villamos-erőművek túlméretezését a csúcsidei energia-felhasználás lefedése érdekében. A legújabb módi az, hogy azoknál az épületeknél, ahol sok elektromos autót csatlakoztatnak a konnektorokhoz, ezeknek a járműveknek az akkumulátorát is bevonják a csúcsidei áramszolgáltatásba. Mondhatjuk, hogy akku sharing!
Ott tehát, ahol sikerül a csúcsidőre megmenteni valamit a csúcson kívüli időszakokban termelt feleslegből, kisebb termelő kapacitásba kell beruházni, mint egyébként. Hasonlóképpen működik a dolog, mint a pénzügyi megtakarítások: ha havonta elteszünk ötvenezer forintot, hogy karácsonykor tudjuk fedezni az egymilliós kiadásunkat, akkor csak négyszázezer forint áruhitelt kell felvennünk, nem egymillió-kétszázezer forintnyit.
Van azonban egy bizonyos kérdés, amit érdemes rendszerszinten vizsgálni: a mindenféle erőművi kapacitások kiépítése és üzemeltetése által vajon mennyi környezeti kárt okozunk és ez több vagy kevesebb, mint amekkora előnnyel az elektromos berendezések üzemeltetése jár, minden lehetséges szempontot figyelembe véve?
Általában az szokott lenni a válasz, hogy hiába okoz összességében nagyobb légszennyezést mondjuk a szénerőművek üzemeltetése, mintha ugyanazt az energiatermelést városokon belül végeznénk (mondjuk cserépkályhák használatával vagy villamosok helyett személygépkocsik közlekedtetésével), az erőművek légszennyezése a sűrűn lakott területektől távol történik, így kevesebb megbetegedést okoz, mintha a belvárosban bocsátanánk ki mondjuk fele annyi légszennyező anyagot.
Márpedig a levegőszennyezésnek rendkívül sok káros hatása van, amelyek mindegyike elméletben forintosítható. Az, hogy a budapesti belvárosban a piros lámpáknál álló gépjárművek által kipöfögött szén-dioxid, szén-monoxid, nitrogén-oxidok és apró lebegő részecskék által okozott megbetegedések hány ember egészségét teszik tönkre, hány évvel rövidítik meg ezer főre vetítve a várható élettartamot és a betegséggel érintett vagy elhalálozott lakosság miatt hány év termelő munka esik ki társadalmi szinten és ez milyen káros hatással van a GDP-re, ma már egészen pontosan mérhető. Azt is egyértelműen ki lehet mutatatni, hogy mennyi pénzbe kerülne mindezeket a káros hatásokat megfizettetni a gépjárművek használói által. Ez az úgynevezett externália: a közlekedés külső költsége, amit valaki megfizet, de nem a gépjármű használója.
Az externáliákat (mert nem csak a feleslegesen kipufogtatott benzingőz okoz ilyen, a társadalomra áthárított külső költségeket, hanem a nagy tengelynyomású teherautók; már eleve a gépjárművek gyártása; a fosszilis tüzelőanyagok szélesebb körben vett használata, így a fával, szénnel, olajjal való fűtés is; vagy említhetnénk a lerakókban eltemetésre kerülő hulladékokat, és még sokáig folytathatnánk felsorolásunkat) igazságtalan terhet rónak azokra, akiknek a károkozáshoz semmi közük. Ám mivel a szennyezővel nem fizettetik meg a károk okozta vagy azok elhárításához szükséges költségeket, a nem szennyező emberek ártatlanul szenvednek az okozott károktól és még fizethetnek is azok elhárításáért (például gyógyszerek, gyógykezelés formájában).
Mindezt lefordítva az elektromos autók töltésének példájára: ha csúcsidőben töltjük akkumulátorainkat, az több szén-dioxid kibocsátáshoz vezethet, mint amennyit azzal takarítunk meg, hogy belsőégésű motorral felszerelt gépjárművek helyett elektromos autókkal közlekedünk a városban. Ez persze nem jelenti azt, hogy a többlet légszennyezés a városokat sújtja, hiszen az erőművek általában vidéken épülnek. Azt sem jelenti, hogy feltétlenül több CO2 kerülne a légkörbe, hiszen a megújuló energiaforrásokat felhasználva a károsanyag-kibocsátás jórészt kiküszöbölhető. Ellenben egy nemrég publikált tanulmány szerint Kínában, ahol még nagyon sok szénerőművet használnak az elektromos áram fejlesztéséhez, az elektromos gépjárművek akkumulátorainak csúcsidei töltése országosan több légszennyezést okoz, mint amennyit ezeknek a gépjárműveknek a használata kivált.
Mondhatnánk, hogy ez legfeljebb a fejlődő országokban lehet igaz és ott úgysem használnak még sok elektromos gépjárművet, ám Kínában egyre több villanyautót adnak el: tavaly decemberben százezret, míg egész évben hatszázezer elektromos autót vásároltak az országban. A tendencia az, hogy minden évben legalább kétszer annyi elektromos gépjárművet értékesítenek Kínában, mint az előző évben, így az idei év végére várhatóan meghaladja majd a kétmilliót ezen járművek száma az ázsiai országban. Ennyi akkumulátor töltése pedig már tetemes elektromos energiát igényel, amelyet szénerőművekben megtermelve rengeteg szén-dioxid kerül a légkörbe.
Van azonban a dolgoknak egy másik vetülete: az akkumulátorokat lehet kisebb teljesítménnyel, hosszabb időn át tölteni, vagy nagyobb teljesítménnyel gyorsabban tölteni. A mai társadalmi berendezkedésben, ahol a külső költségek nincsenek ráterhelve a felhasználókra, sokan szívesen töltik a munkahelyükön az elektromos kocsijukat gyorstöltéssel vagy villámtöltéssel, ahelyett, hogy éjszaka, otthon töltenék őket lassú töltéssel. Ezzel pont azt érik el, hogy nagyobb erőművi kapacitások szükségesek és több károsanyag kerül a légkörbe. Ez pedig nem kínai specialitás, hanem igaz a világ minden táját.
A bostoni Harvard Egyetem Mérnöki és Alkalmazott Tudományok Kara és a pekingi Cingua Egyetem kutatói által készített tanulmány rámutat arra, hogy az elektromos gépjárművek csúcsidőn kívüli lassú töltésével valódi eredményeket lehet elérni a környezetkárosítás elleni küzdelemben, azonban a csúcsidei, jellemzően villámtöltés alkalmazásával összességében még több légszennyezést okozunk, mintha ezen járművek helyett is robbanómotoros autókat használnánk. Ezért szükséges, hogy a csúcsidei villámtöltés elkerülése érdekében érdekeltségi rendszerek kerüljenek kialakításra – vagyis, kezdjék el a felhasználókkal megfizettetni az externáliákat.
A tanulmány készítői valós idejű energia-felhasználási- és közlekedési adatokat elemeztek, hogy megalkothassanak egy teljeskörű energetikai modellt. Megállapításaik alapján a villámtöltést gyakrabban választják akkor, amikor egyébként is a legtöbb igény mutatkozik a villamos-energiára, mint egyéb időszakokban. Ha az elektromos járművek tulajdonosai az akkumulátorok töltését csúcsidőn kívül végeznék, akkor nagyobb arányban lehetne a szükséges villamos-energia előállításába bevonni az alternatív üzemű erőműveket (szélerőművek, naperőművek és így tovább).
Az egészségtelen rendszer mögött természetesen az emberi természet (butaság) áll: öt perc alatt meg tudjuk tankolni benzinüzemű autónkat, akkor miért kelljen órákat várni az elektromos autó feltöltésére? Ám még a leggazdagabb emberekre is hatással vannak az árak. Ha a csúcsidei töltés költségét levegőszennyezési adó terhelné, sokan meggondolnák, hogy mikor csatlakoztatják elektromos autójukat a töltőberendezéshez. (Tegyük hozzá, hogy ma már két–háromszáz kilométeres távolságot megtenni képes elektromos autókból is legalább féltucatnyi típus létezik, amelyek egy átlagos városi felhasználó számára egy feltöltéssel biztosítják heti közlekedési igényüket.)
Ugyanez igaz a benzinárra: ha az összes (környezetben, egészségben, utakban okozott) kár költségét ráterhelnénk a benzin árára, akkor ugyan kevesebben autóznának, ám lenne pénz például az egészségügy, a közösségi közlekedés fejlesztésére. Egy ilyen adó bevezetésével ugyan nem lehet választásokat nyerni, ám a rendszer az elkövetkező évtizedekben ebbe az irányba fog elmozdulni, különösen ha már égető lesz felmutatni valami komoly eredményt az éghajlatváltozás elleni küzdelemben. Furcsa módon lehet, hogy pont az elektromos gépjárművek fogják ezt a folyamatot felgyorsítani?
* * *
Indóház Online – Hivatalos oldal: hogy ne maradj le semmiről, ami a földön, a föld alatt, a síneken, a vízen vagy a levegőben történik. Csatlakozz hozzánk! Klikk, és like a Facebookon!
