Az átalakulás fázisai
Mint minden új technológia, úgy az elektromos hajtások elterjedése is több szakaszra bontható. Az első az innovációs, illetve korai alkalmazók szakasza. Ebben a fázisban az útkeresés zajlik a fejlesztői oldalról. Itt választódnak ki az életképes technológiák (akkumulátortemperálás, hajtómotor típusa, szabványháború stb.). A felhasználói oldalról egy lelkes kisebbség a kompromisszumokat vállalva teszteli a technikát.
A második a felfutási szakasz. Itt már kialakult minták, bevált megoldások mentén nagyobb sorozatban készülnek a termékek. A felhasználók köre is bővül az újdonságra fogékonyabb vevőkkel. Ebben a szakaszban a gyártás még nem éri el a méretgazdaságossági határt, így az még nem feltétlenül hoz nettó hasznot. Amennyiben a kereslet nagy (és az e-járműiparra ez elmondható), akkor egy elkötelezett gyártó rengeteg tapasztalatra és ezáltal technológiai előnyre tud szert tenni.
A harmadik fázisban a technológia már teljesen kiforrott, annak elfogadottsága egyre nagyobb. A beszállítói lánc is mindinkább az új technológiára fókuszál. A termék az újdonság erejét elveszti ugyan, de elfogadottsága révén ezt veszik az emberek. A piac kezd telítődni, ami a verseny élesedését es az árak csökkenését okozza. A korábbi technológiák elhanyagolása miatt azok gyártási költségei emelkednek, míg az újakéi csökkennek. Ez lesz az a pont, amikor kimondhatjuk, hogy megtörtént a technológiaváltás.
Az innováció folyamata nem követ folyamatosan emelkedő tendenciát. Ehelyett fejlődésük egy S alakú görbe formáját ölti, amely tükrözi tipikus életciklusukat a korai megjelenéstől a gyorsuló elfogadásig, majd végül a stabilizálódástól az érettség eléréséig. Annak meghatározása, hogy egy adott innováció hol tart ezen az úton, különösen azoké, amelyek a kialakuló és a felgyorsuló szakaszban vannak, alapvető fontosságú annak megértéséhez, hogy jelenleg milyen szinten van az elfogadásuk és milyen valószínűsíthető jövőbeli pályájuk és hatásuk lesz.
Jelenleg a második szakasz közepén járhatunk. Nagyjából ide tehetjük az inflexiós pontot, azaz most tartunk a meredek felfutási szakasz elején. Ez rengeteg kihívást generál, amikre meg kell találni a kezelési módokat.
Jogszabályi változások
AZ EU több módon is deklarálta a károsanyag-kibocsátás csökkentésének szükségességét. Mivel az európai döntéshozók véleménye szerint a közúti közlekedés meghatározó módon járul hozzá a környezet szennyezéséhez, ezért az intézkedések fókuszában ez áll. 2023 februárjában a „Fit for 55” program keretében az Európai Parlament megszavazta az újonnan forgalomba helyezett személyautók és a kishaszongépjárművek 2035-re elérendő károsanyag-kibocsátási értékhatárait – ami zéró. Vagyis az EU célkitűzése szerint 2035-től nem lehet az Európai Unió területén belsőégésű motorral hajtott új személygépjárművet és kisteherautót értékesíteni. A folyamat részeként 2030-ra már a 2021-es kibocsátási értékekhez képest személyautóknál 45 százalékkal, kishaszongépjárművek esetében 50 százalékkal kell csökkenteni a járművek emissziós értékét.
1. ábra: F. Timmermans EU biztos a javaslat vitáján Forrás: Európai Parlament
Vannak kivételek is…
A fenti javaslat – hosszas vita után – kivételeket is meghatározott. Eszerint az évi 1000 darabos gyártást meg nem haladó autószériák megmaradhatnak a hagyományos belső égésű motorral is. Ezzel olyan márkáknak kedveznek, mint a Pagani, a Koenigsegg, a Bugatti vagy a Lamborghini és a Ferrari bizonyos szériái. No comment…
Ugyanakkor több ország (így a lengyelek, németek, olaszok és mi, magyarok is) kifogást emelt az EP döntésével szemben, és bejelentették: nem írják alá a javaslatot, amíg a kivételek közé nem veszik fel a szintetikus üzemanyagokkal hajtott belső égésű motorokat is. A legnagyobb erővel Németország protestált. Végül Frans Timmermans, az Európai Bizottság alelnöke, az európai zöldmegállapodásért felelős uniós biztos a Twitteren azt írta: „Megállapodtunk Németországgal a víz és szén-dioxid felhasználásával készült e-üzemanyagok autókban való jövőbeni használatáról.” Ezeket az üzemanyagokat az EU klímasemlegesnek ítélte meg.
Itt kell megemlíteni, hogy Palkovics László, volt technológiai és ipari miniszter tavaly a ZalaZONE Trilaterális Konferencián kifejtette: a karbonsemleges – köztük a szintetikus – üzemanyag használata komoly eredményt jelent. Ennek köszönhetően sikerül megvédeni a belső égésű motorokat, amelyekre hazánk autóipara épül.
Ez azonban nem jelenti a hagyományos hajtás konzerválódását. Nemrégiben az EY (azaz: Ernst & Young Global Limited) egy nemzetközi elemzést tett közzé, mely szerint világszerte a belső égésű motorral hajtott járművek aránya 2040-re az összes eladás kevesebb, mint 1 százalékára zsugorodik. Az adatok az EY mesterséges intelligenciával támogatott számításain alapulnak. Az elektromos és a tölthető (plug-in) hibrid járművek értékesítése Európában, az Egyesült Államokban és Kínában is a korábban vártnál 3 évvel hamarabb fogja megelőzni az összes többi motortípus forgalmát – olvasható a tanulmányban. A prognózisok szerint ezen autók eladásai kontinensünkön 2027-re haladják meg a hagyományos hajtású járművek értékesítési számait.
A járműipar az innováció melegágya
Az újfajta járművek egy sor újdonság előtt nyitják meg a kapukat. A járműipari innováció egy szélesebb körű megközelítést jelent a jobb közlekedésbiztonság érdekében. A GlobalData „Internet of Things in Automotive” című jelentése rámutatott: csak az elmúlt három évben több mint 1,2 millió szabadalmat nyújtottak be és adtak ki az autóiparban.
A GlobalData közzétett egy „Technology Foresights” című kiadványt is, amely több mint 619 000 szabadalomra épülő innovációs intenzitási modellek segítségével rajzolja meg az autóipar S-görbéjét. Több mint 290 olyan innovációs területet azonosított be, amelyek az iparág jövőjét fogják alakítani. Így például az érett innovációs területek közé tartoznak például a tárcsafék-vezérlők vagy a mesterséges intelligenciával támogatott fényerő-szabályozás és -vezérlés, amelyek már jól beváltak az iparágban. A feltörekvő innovációs szakaszon belül az intelligens autóülések, a gumiabroncs-érzékelők és a prediktív karbantartási rendszerek olyan forradalmi technológiák, amelyek már az alkalmazás korai szakaszában vannak és komoly jövő elé néznek.
Az akusztikus járműjelző eszközök, a fékhőmérséklet-ellenőrzés és az autonóm parkolás az olyan, felgyorsuló innovációs területek közé tartoznak, amelyek fogyasztók általi elfogadása, igénylése folyamatosan növekszik. Csak egy példa: az AVAS (acoustic vehicle alerting system) a belső égésű motor zaját közvetíti az alacsonyabb sebességtartományban, hogy figyelmeztesse a többi közlekedőt a közeledő járműre. A GlobalData szerint több mint 20 vállalkozás – technológiai gyártók, befutott autóipari vállalatok és feltörekvő start-upok – foglalkozik az akusztikus járműjelző eszközök fejlesztésével és alkalmazásával. A közeljövő járművei nemcsak kiadni fognak hangjelzést, hanem hallani is. Így például a Harman autóipari beágyazott hangrendszerének hang- és rezgésérzékelője a jármű külső „hallófüleként” működik, 20 hertztől 6 kilohertzig érzékelve a hangfrekvenciákat. Utólagos feldolgozási algoritmusok segítségével képes megkülönböztetni a szirénahangokat, így meg tudja állapítani, hogy a hang rendőrségi, tűzoltóvagy mentősziréna-e – annak dacára is, hogy az egyes hangok az amerikai, az európai és az ázsiai piacokon eltérőek.
Marad a Li-ion akku?
Bár szinte hetente jelentenek be valamilyen akkumulátoripari újdonságot, a lítium egyelőre megkerülhetetlennek látszik. Napjainkban az autóiparban a legelterjedtebb a régebb óta alkalmazott lítium-nikkel-mangán-kobalt-oxid (NMC) technológia, ami kiváló a teljesítménysűrűség szempontjából. Ugyanakkor mintegy 20 százalékkal drágább a lítium-vas-foszfát (LFP) katóddal készített akkumulátoroknál. Ez utóbbi tényező azért fontos, mert 2022-ben megtört a lítiumion-akkumulátorok árának addig folyamatos mérséklődése. A várakozások szerint az elmúlt évtizedet uraló árcsökkenés egy darabig még nem is tér vissza az akkumulátorpiacon, így az egyik lehetséges reakció a technológiaváltás lehet, ami igencsak kedvezne a kínai akkumulátoriparnak.
2. ábra Li-ion akkuk áralakulása 2013-22 Forrás G7 – Bloomberg
Bár az LFP-re a Texasi Egyetem egyik Nobel-díjas kutatója, John Goodenough talált rá, a benne rejlő üzleti lehetőséget mégis főleg Kínában látták meg a kétezres évek első évtizedének közepén, ugyanis jó megoldásnak tűnt az ország épp csak kialakulóban lévő elektromos járműiparának akkumulátorokkal való ellátására. 2022-ben az LFP-s akkumulátorok 99 százalékát az ázsiai országban állították elő. Várhatóan az LFP-akkumulátorok piacán a jövőben is megmarad a kínai dominancia a piacon, elsősorban az ott felhalmozott szakértelemnek betudhatóan. Az LFP-cellák fokozódó térnyerése már a közelmúltban is tapasztalható volt: piaci részesedése 2021 januárja és 2022 szeptembere között 17 százalékról 31 százalékra nőtt (igaz, ez szinte kizárólag a Tesla és a BYD elektromos autóiba épített akkumulátorcsomagoknak tudható be).
Az LFP-s akkumulátorok alacsonyabb teljesítménysűrűségét a kedvezőbb költségek mellett a műszaki előnyeik is kompenzálhatják: jobban viselik a teljes töltöttséget, kevésbé robbanás- és tűzveszélyesek és az élettartamuk akár kétszer hosszabb lehet az NMC-s akkumulátorokéhoz képest. Mindazonáltal az ártöbblet dacára az NMC-cellák megmaradhatnak az egyes drágább típusokban és a kifejezetten hatótávolságra optimalizált modellekben.
Kína egyébként igyekszik felkészülni a szűkebb időkre, és dolgozik a lítiumnál olcsóbb és bárhol elérhető nátriumelektródájú akkumulátor gyártásba vitelén. A nátriumakkumulátorok mérete hasonló kapacitás esetében a lítiuménál nagyobb, így beépítésük egyelőre gondot okoz a személygépkocsik esetében. Ugyanakkor sokkal alkalmasabbak a villanyáram tárolására a szabadban, például napelemek vagy szélturbinák közelében. A világszerte már épülőfélben lévő 20 nátriumakkumulátor-gyárból 16 Kínában található. A várakozások szerint 2 éven belül Kína a világ nátriumakkumulátor-kapacitásának közel 95 százalékával fog rendelkezni.
Másként kell gyártani…
Gyakran olvashatunk arról, hogy civil szervezetek tiltakoznak új Li-ion akkumulátorgyárak európai létesítése ellen. Túl a politikai indíttatáson, valós környezetvédelmi aggályok is felmerülnek: a gyártás nagy elektromosenergia-igényű, sok tiszta vízre van szükség, egyes vegyi anyagok veszélyesek lehetnek a környezetre stb. A probléma oldására egyes gyártók egy ún. Akkumulátor-útlevél bevezetését javasolják, mellyel valósabb képet lehet kapni egy-egy termék tényleges környezeti hatásairól.
A több mint 150 iparági szereplőt tömörítő Global Battery Alliance (GBA) által elindított új kezdeményezés egy olyan digitális dokumentumra, akkumulátor-útlevélre vonatkozik, amely az alkatrész életciklusára vonatkozó összes információt tartalmazza. Ilyen a gyártáshoz felhasznált anyagok eredete, a kémiai összetétel és a fenntarthatósági jellemzők. Ezeket a feltüntetett adatokat szabványosítva kell megadni, hogy harmadik fél is ellenőrizni tudja őket. Az útlevél használata 2026-tól kötelező lenne az Európai Unióban, és csak azok az akkumulátorcsomagok kaphatnák meg a szervezet garanciapecsétjét, amelyek megfelelnek a GBA minden minőségi követelményének.
Példaként: egy Audiba beépített akkumulátor esetében a következőképp nézhet ki egy ilyen útlevél tartalma: az eszköz 100 kWh kapacitású, 11 kg kobalt és 68 kg lítium felhasználásával készült. Tömege 580 kg és 180 db cella van benne. Ezeket a cellákat a CATL készítette Kínában, az akkupakkot pedig az Audinál szerelték össze Németországban. A kobalt részben kínai újrahasznosításból származik (30%), a többi pedig a Kongói Demokratikus Köztársaságból.
3 és 4. ábra Egy elektromos Audi akkumulátorának „útlevele”, forrás: GBA
A vezető járműipari cégek egymás után állítják át üzemeiket elektromos autók gyártására. Ám egy dolog a hardver és egy másik a „szoftver”, azaz a gyártórendszerek mellett dolgozó emberek „átprogramozása”. Frans Timmermans bizakodó e tekintetben: úgy véli, az új technológiák kapcsán a humán erőforrásokat illetően nem leépítésekre lesz szükség. „Az autóipar nem kevesebb embert, hanem új tudást igényel” – mondta a holland politikus. Hozzátette azt is, hogy: „…az igazi kihívást az alkalmazottak átképzése jelenti”, mert: „…nem hengerekben, hanem akkumulátorokban és IT-rendszerekben jártas munkaerőre van szükség.” Mivel az iparágban már ma is munkaerőhiány jelentkezik, így minden foglalkoztatottra szükség lesz a jövőben is, legyen az akár egy 20-30 éve az autóiparban dolgozó munkás – fejtette ki a biztos – Először is az európai munkavállalókat kell átképezni, akár az 50-55 éven felettieket is, mert ma már – szemben az egykori szénbányák bezárásának időszakával – megvan a lehetőség arra, hogy az embereket az iparágban tartsák.”
