A hidrogénbuszok üzemeltetése több mint kétszer drágább, mint az akkumulátoros villanybuszoké

A hidrogénbuszok térhódítása kapcsán sokszor merül fel az a kérdés, hogy egy ilyen hajtásmóddal szerelt jármű üzemeltetése mennyire lehet kifizetődő egy közlekedési vállalat számára. A választ nem nehéz kitalálni, de nyilvánvaló, hogy azon társaságok, amelyek napjainkban hidrogénbuszok forgalomba állítása, vagy akár csak tesztelése mellett döntenek, ezt ma még az esetek döntő többségében nem anyagi, hanem elsősorban környezetvédelmi megfontolásból teszik. Az üzemanyagcellás autóbuszok fenntartásának pontos költségvonzatáról jelenleg sincs még egyetértés a szakértők között, annyi viszont bizonyos egy ilyen autóbusz fenntartási és üzemeltetési költsége kilométerenként akár többszöröse is lehet mint egy elektromosé.

A legfrissebb témával kapcsolatos kutatás szerint, amit az olasz Erac kutatóintézet publikált, egy hidrogén üzemanyagcellás autóbusz üzemeltetési költsége napjainkban akár még háromszorosa is lehet egy csupán csak akkumulátorral szerelt autóbusz ilyen jellegű költségeinél. Az intézet ezen megállapítását egy egyéves vizsgálatra alapozza, melynek során a dél-tiroli fuvarozó, a Società Bus Servizi D`Area (SASA) hidrogén- és tisztán elektromos hajtású autóbuszainak üzemeltetését elemezte. A vizsgálatba az olasz cég 4 darab üzemanyagcellás Mercedes-Benz Citaro FuelCELL-Hybridjét, 2 elektromos csuklós Urbinóját, 3 elektromos szóló Urbinóját, valamint 12 darab hidrogénhajtású szóló Urbinóját vonták be. Az utóbbi két típus esetében fontos kiemelni, hogy ezek hajtásrendszere alapvetően megegyezik, a különbséget csak az elsődleges energiaforrás jelenti, azaz míg az egyiknél az akkupakk, addig a másiknál a Ballard üzemanyagcella biztosítja a működéshez szükséges energiát.

A hidrogénhajtású autóbuszok bekerülési költsége ma még 30-40%-kal magasabb mint a csak akkumulátorral szerelt villanybuszoké; egy szóló kivitelű vételára típustól függően akár 6-800 ezer euró, egy csuklósé pedig 1 millió euró körül is mozoghat, emellett a járművek üzemeltetéséhez szükséges töltési infrastruktúra telepítése is horribilis összegekbe kerül

Az utóbbi pár év növekvő eladásai jól mutatják, hogy egyre inkább megállíthatatlannak tűnik az akkumulátoros és hidrogénhajtású villanybuszok térnyerése, de a 100%-os elektromos mobilitás eléréséhez még számos kihívást kell meglépni: jelenleg a hatótávolság, a hosszadalmas töltési idők, a magasabb előzetes beszerzési költségek és az üzemeltetési problémák jelentik a tömegközlekedési szektor globális villamosításának fő akadályait. Az Eurac szerint a közforgalmú flották elektromos alapokra helyezésének, valamint közép- és hosszú távú folyamatos üzemeltetésének nem prediktív modellezéseken és a járművek specifikációira és elméleti feltételezésekre alapozott összehasonlító elemzéseken, hanem az elektromos buszok pillanatnyi energiafogyasztásának megbízható, valós és pontos becslésén kell alapulnia. Ebből a célból vetették alá a SASA alternatív hajtású járműveit a vizsgálatnak, amelynek keretében a valós üzemeltetési körülmények között szerzett, tank-to-wheel (TTW), azaz a forrástól a kerékig megfigyelési adatokat elemeztek az akkumulátoros elektromos buszok és az üzemanyagcellás elektromos buszok teljesítményére vonatkozóan. A kutatás emellett figyelembe vette a gépkocsivezetői tapasztalatokat, valamint a pro és contra véleményeket is.

A vizsgált időszak alatt a 21 jármű 537 500 km-t futott Bolzano és Laives települések környékén: az üzemanyagcellás buszok az összes megtett távolság 56%-át (a Solarisok 211 173, a Citarók 88 114 km-t) teljesítették, főként Bolzano helyi vonalain. Az elektromos hajtású kocsik a fennmaradó 238 299 km-t (a szólók 150 531, a csuklósok 87 768 km-t) elsősorban Bolzano és Laives közötti elővárosi vonalakon tették meg. A hidrogénhajtású járművek a megfigyelés során 27 553 kg zöld hidrogént (18 848 kg-ot a Solarisok, 8 706 kg-ot a Citarók), az öt elektromos Urbino pedig 327 858 kWh-nyi (a szólók 200 198 kWh, a csuklósok 127 568 kWh) energiát fogyasztottak. Az utántöltési költségek a hidrogén üzemanyag tekintetében 13,8 euró/kg, a villamos energia tekintetében pedig 0,4 euró/kWh körül mozogtak a megfigyelt időszakban. A két újratöltés közötti távolság 24 és 300 km között ingadozott, az átlagos értékek viszont 180 és 225 km között összpontosultak. A Solaris Urbino 12 hydrogen modell legnagyobb hatótávolsága ezen időszak alatt elérte a 300 km-t, ezt követte a Solaris Urbino 12 electric 279 km-es, a Citaro FuelCELL-Hybrid 271 km-es és végül a Solaris Urbino 18 electric 215 km-es autonómiával.

A SASA 2021 januárja és 2022 áprilisa között 511 300 eurót fordított ezen járművek „tankolására”, amelynek 74%-a a megtett összfutásteljesítmény  56 %-át biztosító hidrogénbuszok feltöltésére ment. Mindezek alapján az egy kilométerre vetített üzemeltetési költségek a hidrogénhajtás esetében 1,27 euróba, a villanybuszoknál pedig 0,55 euróba kerültek, ami azt jelenti, hogy ugyanazon a távolságon a hidrogénhajtás üzemeltetési költségei átlagosan 2,3-szor magasabbak, mint az elektromosé. Ez a különbség a két hajtásmód közötti tank-to-wheel különbségéből adódik, azaz üzemanyagcellás buszok energiafelhasználása lényegesen rosszabb, mint a tisztán akkumulátoros buszoké. Míg a vizsgálat során a szóló Urbino TTW hatékonysága 153,8 kWh/100 km és 137 kWh/100 km között, a csuklósé pedig 263,89 kWh/100 km és 113,94 kWh/100 km között alakult, addig a Solaris és Citaro hidrogénbuszok TTW hatékonysága kétszer rosszabb volt, ugyanis az a 335,75 kWh/100 km, illetve 310,24 kWh/100 közötti tartományban mozgott – a különböző modellek energiahatékonysági összehasonlításához, azaz a hidrogénbuszok  10,07 kg H ₂ /100 km és 9,31 kg H ₂ /100 között fogyasztásának átszámításához  az Eurac a 33,33 kWh/1 kg H ₂ értékkel számolt. Az elemzésből az is kiderül, hogy a hidrogénhajtású Solarisok 8%-kal működnek hatékonyabban, mint a Citarók, előbbiek legjobb hatásfokon 7,70 kg H ₂/100 km, legrosszabbon 10,78 kg H ₂/100 km fogyasztással üzemeltek, utóbbiak esetében a legjobb érték 8,71 kg H ₂/100, a legrosszabb 11,96 kg H ₂ /100 km volt.

A vizsgálat eredménye is rámutat arra, hogy a hidrogén ilyen formában történő felhasználása jelentős hatékonyságcsökkenést jelent, s nem csak előállítása, kompressziója és szállítása okán, hanem az elektromos árammá történő átalakulása miatt is, ugyanis a hidrogénhajtású járműveknél a hidrogéngáz eredeti energiatartalmának csupán 32-70%-a fordítható a jármű üzemeltetésére, a többi elvész a lezajló elektrokémiai reakció, azaz a fordított elektrolízis során. Esetünkben az elemzett flotta üzemanyagcellás és elektromos járműveinek energiahatékonysági különbsége legalább 40%, de elérheti akár a 49%-ot is. Tehát egy azonos méretű bolzanói hidrogénbusz üzemeltetése 126–145%-kal több energiát is igényelhet, mint egy, a SASA flottájában szolgáló Solaris Urbino 12 electric-é ugyanazon a távolságon. A hidrogénüzem hatásfoka jelenleg még körülbelül 40-45% körül alakul, ami nagyjából megfelel egy dízelmotoros járműének, ahol az üzemanyag energiatartalmának alig több mint 40%-a alakítható mozgási energiává. Ezzel szemben ideális körülmények között egy akkumulátoros jármű energiahatékonysága akár elérheti a 80-90%-ot is.

Az Eurac konklúziója szerint a hatékonyságkülönbség közvetlen hatással van a két buszmodell gazdasági teljesítményére. Az adatok azt mutatják – ha csak a TTW hatékonyságot és az üzemanyagköltségeket figyeljük -, hogy jelenleg egy hidrogénbusz közlekedtetése 2,12-2,56-szor drágább kilométerenként, mint egy akkumulátoros buszé. Természetesen mindez a technológia fejlődésével és zöld hidrogén előállítási költségeinek csökkenésével idővel változni fog, s az évtized végére jóval gazdaságosabb lesz a hidrogénhajtású járművek üzemeltetése, de még korántsem annyira, mint egy elektromosé.

A kutatás kiemeli, hogy egy nulla károsanyag-kibocsátasú flotta felállításának nélkülözhetetlen eleme a TCO, azaz a járművek teljes élettartama alatt jelentkező költségek (megvásárlás, üzemeltetés, díjak, adók, javítás) minél pontosabb ismerete. A TCO-számítás viszont sok bizonytalansággal jár, mivel az leginkább az operatív és logisztikai szempontoktól függ, például az üzemanyag ára, tankoláshoz/feltöltéshez szükséges infrastruktúra hatékonysága. Az Eurac tanulmánya a járművek üzemeltetése során jelentkező működési költségeket elemezte, amelyek üzemeltetői oldalról történő folyamatos monitorozása az intézet álláspontja szerint nagymértékben hozzájárulhatna a  TCO költségek javítását célzó döntések meghozatalához.