Szerzők: Szabó Ádám - Orosz László - Dr. Borsi Zoltán - Telekesi Tibor - Dr. Főglein Katalin - Faragó Gábor - Schváb Zoltán

A nehéz teherbírású közúti szállítás jelentősen hozzájárul a kibocsátásokhoz. A 16 tonna feletti össztömegű járműkategóriák az összes nehéz tehergépjármű ÜHG kibocsátásának több mint a felét teszik ki. A nehéz tehergépjárművek közúti közlekedéssel összefüggő szén-dioxid (CO2) -kibocsátása körülbelül 27% és az Európai Unió (EU) ÜHG-kibocsátásának körülbelül 5%-át teszik ki. A HFC nehézgépjárművek (tehergépkocsik, vontatók, autóbuszok) ígéretesek a jelenleg főként dízellel hajtott nehéz közúti szállítás ÜHG-és károsanyagkibocsátás-csökkentés célkitűzéseinek teljesítésében, amely hozzájárul az éghajlatvédelemhez és a tisztább levegőhöz. Annak érdekében, hogy a HFC tehergépjárművek Magyarországon belüli közlekedése biztosított legyen, a tanulmány elemzi a lehetséges logisztikai útvonalak mentén a hidrogéntöltő állomások (HRS) kiépítési helyeit. Célunk a Transz-Európai Közlekedési Hálózat (TEN-T) átfogó- és törzshálózatát alkotó nemzetközi közlekedési folyosók (Core Network Corridor – CNC) magyarországi szakaszai mentén elhelyezkedő, illetve a városi hidrogénfejlesztési közlekedési terveket is figyelembe vevő potenciális HRS helymodellező megalkotása.

1.Módszertan

Az adatelemzés Microsoft Office Excel 2016 (Excel) táblázatkezelő és adatelemző szoftverben került kivitelezésre, illetve a térinformatikai műveletekhez QGIS 3.12 térinformatikai programot használtunk. A helymodellező fő ismérvei a következők:

• vizuális térképes megjelenítés: Egységes Országos Vetületi (EOV) rendszerben ábrázolt (nemzetközi azonosító: EPSG:23700) raszteres tematikus térkép, amelynek felbontása 1 pixel 500x500 méter területet ábrázol,

• elterjedési forgatókönyvek ajánlása a HRS-ek létesítésére a hidrogén európai piacon történő megjelenésének függvényében,
• HRS-ek forgatókönyvei a prioritás szempontjából alacsony közepes és magas fontosságúak,
• egyéb információk (pihenőhelyek, telephely neve, koordináták) megjelenítése.

Az elemzés nem számol a könnyűgépjárművekkel. A következő input adatokat használtuk fel:

• belterületek: ArcHungary adatbázis, mely tartalmazta a Központi Statisztikai Hivatal (KSH) által nyilvántartott népességszám adatokat is (2018. január 1-jei felmérés) mely a KSH kód alapján a településhez köthető.
• ipari területek: OpenStreetMap (OSM)
• a közutak geometriája vektoros formában, nehéz teherforgalmi adatokkal kiegészítve: Országos Közúti Adatbank (OKA)
• pihenőhelyek és forgalomszámlások: korábbi KTI tanulmány.

1.1 HFC tehergépjárművek

A HFC tehergépjárművek HRS helyelemzései során a következő paraméterekkel számoltunk:

• autópályák mentén fellelhető pihenőhelyek forgalomszámlálásai,
• Országos Közúti Adatbank (OKA) nehéz teherforgalmi adatai,
• 10 km-en belüli települések nagysága (népességszám),
• 10 km-es belüli települések vonzáskörzetében levő ipari területek,
• az egymás mellett lévő
  • darabszáma
  • nagysága
• pihenőhelyek és települések közötti távolságok,
• két pihenőhely közötti távolsági kritérium,
• intermodális csomópont vonzáskörzete.

1.2 HFC autóbuszok, -kukásautók

Az önkormányzati települések esetén a jelenleg futó hidrogénfejlesztési projektek ismeretében a HFC autóbuszok és hulladékgyűjtő autók töltőpontjainak lehetséges töltési telephelyeit határoztuk meg. Az autóbuszok töltése ott a legideálisabb, ahonnan indulnak az autóbuszok. Ez rendszerint a helyi autóbuszközlekedési vállalat telephelyén történik meg.

1.3 Térinformatika műveletek

Az adatgyűjtéseket követően a QGIS-be importált adatokon részletes térinformatikai elemzést hajtottunk végre. A térinformatikai feldolgozás praktikusan EOV vetületi rendszerben került végrehajtásra, mivel néhány elemző funkció paraméterezésénél szükséges volt vetületi távolságok megadása. Az alapadatok homogenizálása során ezért a csak földrajzi koordinátákkal (WGS84 – EPSG:4326) rendelkező adatokat EOV-be transzformáltuk. Az elemzőeszközökkel történő munkafolyamatok a következők voltak:

• Az ipari területek esetén az OSM adatbázisban egybefüggő (egy geometriai elemként ábrázolt) 100 000 m²-nél nagyobb területeket dolgoztuk fel, melyekre centroidokat (adott terület geometriai súlypontja) képeztünk.
• A pihenőhelyekhez tartozó WGS koordinátákból transzformálással megkaptuk EOV-ben is az adatokat. Az autópályák mentén az 1 km-es körzetben lévő pihenőhelyeket kiválasztottuk. A pihenőhelyek forgalomszámlálásai mellett az OKA-ban található forgalomszámlálók által mért nehéz teherforgalmi adatokat is hozzárendeltük. Mindez úgy történt, hogy Voronoi poligonokat hoztunk létre, és a poligonokkal átfedésben lévő pihenőhelyek kapták meg a hozzájuk legközelebb álló teherforgalmi adatokat.

• A települések feldolgozása során a szorosan értelmezett belterületi fekvésű központot vettük figyelembe. Az ezektől a területektől geometriailag elkülönülő településrészeket a centroidok generálásánál nem vettük figyelembe, azonban a centroidokhoz minden esetben a település teljes lakónépességét rendeltük hozzá.
• A települések – mint pontszerű elemek –, örökölték a település felületszerű geometriájának a leíró tulajdonságait, az 5000 fő lélekszám alatti településeket kizártuk.
• A települések vonzáskörzetébe tartozó legközelebbi ipari területeket hozzárendeltük a településekhez. A kapott települési réteg így az ipari területek darabszámát és a települések népességszámát hordozta tovább.
• A teljes magyarországi útvonalból levágtuk a TEN-T törzshálózati folyósók magyarországi szakaszait, melyek a következő autópályák voltak: M0, M1, M3, M5 és M7. Az M6-os autópálya is bekerült a számításba – mint TEN-T átfogó hálózat –, mivel kíváncsiak voltunk, hogy ha nem tudnánk a települési önkormányzatok hidrogénfejlesztési kutatásairól, akkor mely pihenőhelyek lennének kiválasztva a modell által.
• Az M0 déli szakaszán a kezdőpontot kijelöltük, amely mindhárom TEN-T (Mediterrán, Kelet/Kelet-Mediterrán és Rajna-Duna) keresztezésének vonalszakaszába esik.
• Kijelöltük az M1, M3, M5, M6, M7 végső szakaszait (általában a határ mentén), és megkaptuk vektorosan az adott vonalszakaszt. A szakaszokhoz tartozó pihenőhelyek egymás közötti távolságait kumuláltan kigyűjtöttük.
• A pihenőhelyeket a kapott vektor mentén 1 km-es zónában kiválasztottuk. (Tapasztalataink azt mutatják, hogy az autópályán közlekedő nehéz tehergépjármű járművezetői a legtöbb esetben csak az autópálya mellett elhelyezkedő üzemanyagtöltőket preferálják, és ritkán mennek le az autópályáról üzemanyagtöltési célokból).
• A kapott puffer zóna és pihenőhely réteget kijelöltük és csak a puffer zónába eső pihenőhelyeket kiválasztottuk.
• A települések feldolgozásához szintén a már fent említett feldolgozási lépéseket alkalmaztuk, mint az pihenőhelyek esetében, azonban az 1 km-es pufferzóna helyett 10 km-es puffert alkalmaztunk a szűréshez.
• Meghatároztuk a pihenőhelyek és települések távolságmátrixait.

1.4 Értékelői rendszer

Az értékelés egy több paramétert figyelembe vevő pontozási rendszeren alapul. Mindegyik paraméter esetében az értékeket egyenlő intervallumokra osztott közökkel határoztunk meg. Ez az osztási módszer tűnt a legjobban reprodukálhatónak valamennyi paraméter esetében, mert egyenlően szét tudja osztani az olykor nagy különbségeket is mutató adatokat. Erre a típusú adatelemzésre azért volt szükség, mert nem lehetett megállapítani a többparaméteres jellemzők között, hogy melyik pihenőhelyek lennének legalkalmasabbak HRS-ek kiépítésére.

A pihenőhelyek a kapott pontszámoknak megfelelően kategorizálva lettek egy feltételezett magyarországi elterjedési forgatókönyv szerint. A legmagasabb pontszámmal rendelkező pihenőhelyek prioritás szempontjából a legfontosabbak, az elterjedési forgatókönyv szerint a töltőállomások még csak szórványosan jelennek meg. A narancssárga színnel jelölt pihenőhelyek prioritás szempontjából közepes fontosságúnak számítanak, így reális elterjedési forgatókönyvnek felelnek meg. A prioritás szempontjából kevésbé fontos pihenőhelyek citromsárga színűek, ugyanakkor az elterjedési forgatókönyv a pihenőhelyek magasabb darabszáma miatt már széles körű elterjedtséget mutat.

1. táblázat: Töltőállomások prioritása és forgatókönyv szerinti megjelenésének színjelölése

A magyarországi HRS-ek kiépítése a hidrogénüzemű nehéz tehergépjárművek európai piacon történő megjelenésének függvényében javasoltak 2030-ra. 2023-ra, 2027-re és a 2030-ra becsült összes tehergépjárműből a HFC tehergépjárművek részesedésére és az újonnan eladott tehergépjárművekből a HFC tehergépjárművek arányára különböző előrejelzések vannak. Az előrejelzéseket kiegészítettük minden évre, lineárisan hozzárendeltük az összes- és HFC tehergépjárművek darabszámait.

2. táblázat: A hidrogén európai piacon történő megjelenésének függvényében a javasolt magyarországi hidrogéntöltő pontok kiépítése (Ruf et al. 2020, módosított)

1.4.1 Települések

Miután a térinformatikai előkészítés eredményeként előálltak az elemzéshez a kiinduló adatok, elsőként a településekhez tartozó ipari területek darabszámát, az ipari területek nagyságát és a települések lakosságszámát értékeltük. A TEN-T szakaszok közül az M5-ös szakaszt szemléltetve, a településekhez kapcsolódó lakosszám összegzése és értékelése a következő módon történt meg.

3. táblázat: Lakosságszám pontozása

Egy település vonzáskörzete alá eső ipari területek darabszáma és területe is ugyanezt a módszert követve valósult meg, ugyanazzal a pontozási rendszerrel. Majd a többi szakaszra is megismételtük az ismertetett folyamatokat. A folyamat végén az összes település rendelkezett egy részösszeggel, mely a népességszámból, ipari területek darabszámából és ipari területek nagyságából tevődött össze.

1.4.2 Autópálya pihenőhelyek

A pihenőhelyekhez tartozó települések távolsága egy további paraméter, amely a számításban szerepel. Mindegyik szakasz esetén az összes pihenőhely és az összes település egymás közötti távolságát mátrixként kaptuk meg. Elsőként kizártuk azokat a pihenőhely-település távolságokat, amelyek a számítás szempontjából nem relevánsak. Ezt a határértéket 12,5 km-nél határoztuk meg, amelyen túl már nem kapja meg a település részösszegét az adott pihenőhely. Ha 12,5 és 10 km a pihenő-település távolsága, akkor is csak a település részösszegének 20%-át kapja meg a pihenőhely. Elmondható tehát, hogy minél közelebb van a pihenőhely a településhez, annál nagyobb súllyal esik számításba a település részösszege.

4. táblázat: A pihenőhely-település távolságok súlyozása

Mindazonáltal a pihenőhelyek teherforgalmi darabszámai és az OKA adatbázisából származó nehéz tehergépjárművek darabszámai is pontozásra kerültek. Az alábbi táblázat az M5-ös szakaszon található pihenőhöz köthető forgalomszámlálások pontozását mutatja:

5. táblázat: Pihenőhelyek teherforgalmi adatainak pontozása

Miután megkaptuk a pihenőhelyekhez köthető pontszámokat a szórványos elterjedésű forgatókönyvben, a további elterjedési forgatókönyvek kidolgozásakor a pihenőhelyek egymás közötti távolságai is döntő szerepűek voltak az adatelemzések során. A TEN-T törzshálózatok magyarországi szakaszainak keresztezése az M0-ás autópálya déli szakaszára tehető. Ez egy megfelelő kiindulási pont az országhatárig található pihenőhelyek egymás közötti kumulált távolságainak meghatározásához. Számításainkat a következőképpen végeztük: Az OKA adatbázisból származó nehéz tehergépjárművek darabszámait is ugyanígy pontoztuk, majd az összes többi szakasznál megismételtük a folyamatokat.

• meghatároztuk két pihenőhely egymás közötti távolságát,
• a kapott távolságot megfeleztük, melynek az értéke a mértani közepének számított két pihenőhely között,
• előzetes számításaink során ez az érték nem lehetett több 25%-kal, melyet érdemesnek találtunk felvinni 40%-ra, így több lehetőség is szóba kerülhetett HRS kijelöléseként a két pihenőhely közötti útvonalon.

A 0-20%-os és 20-40% közötti különbségnél súlyozásokat vittünk a számításba. Azok a pihenőhelyek, amelyek ennél nagyobb távolságra helyezkedtek el – vagyis közelebb a már adott X és Y pihenőhelyhez –, azokat kizártuk a számításból.

6. táblázat A végső pontozás előtti kritérium: a pihenőhelyek egymás közötti távolsága

1. ábra: Pihenőhelyek, települések levágása az autópálya körül

Az M5-ös autópályához viszonyítva: bordó színnel jelöltük az 1 km-es távolságon belül található pihenőhelyeket; narancssárga szín szemlélteti a 10 km-ig kijelölt településeket; szürke szín mutatja az 1 km-en belüli pihenőhelyek zónáját; valamint zöld szín jelzi a 10 km-en belül található települések zónáját.

2. ábra: Települések és a vonzáskörzetükben található közeli ipari területek

2. Eredmények

2.1 HRS-ek helyelemzése

2.1.1 Szórványos elterjedési forgatókönyv

A legfontosabb prioritással rendelkező HRS-eket piros színnel tüntettük fel a modellben. Ez azt jelenti, hogy ha az összes pihenőhely értéke az eddig ismertetett számítási pontoknál megállna, akkor a magas prioritásúak kapnák a legmagasabb pontszámokat. Az Annahegyi pihenőhely és Szigetszentmiklós M0-ás pihenőhely magas pontszámokkal rendelkeztek. Az M7-es osztrák határ közeli HRS kiépítése a Graz-ból történő összeköttetés folytonosságának biztosítása érdekében szükséges. Ennél a szakasznál a településen belül található Xeni's Log Nagykanizsa pihenőhely kapta a legtöbb pontot, amelyet az autópálya menti Sormás pihenőhely követett. Az M1-es szakasznál a Bécsből jövő HFC nehéz tehergépjárművek miatt szintén a 150 km-en belüli biztosítása érdekében szükséges egy Győr környéki HRS. A pontok szerint az Arrabona pihenőhely kapta a legtöbbet, majd a Hedoti Autohof. Az M5-ös szakaszon az M43-as Szeged pihenőhely, illetve az M3-as (M35-ös) szakaszon a Józsai pihenőhely rendelkezett magas pontszámokkal.

2.1.2 Reális elterjedési forgatókönyv

A kapott eredmények szerint az M3-as Középkelet-magyarországi Közlekedési Központ Zrt. (KMKK) Hatvani Területi Igazgatóság és a közelben lévő Kerekharaszt pihenőhely kapta a legmagasabb pontszámot. Az M7-esen Szabadifürdő Siófok kapta a magasabb pontszámot a TIR Parking Fonyódhoz képest. Végül megnéztük az említett M6-os szakaszt is – amely a TEN-T átfogó hálózatának része –, hogy mennyi átfedés lehet a jelenlegi módszer és a tervezett hidrogénüzemű városfejlesztési tervek között. A számítás meglehetősen jó eredményt adott. A Cseresznyés Paks pihenőhely egyik legmagasabb pontszámmal rendelkezett, mely megerősítette az autópálya közelében elhelyezkedő Paksi Közlekedési Kft. telephelyét potenciális HRS-ként.

2.1.3 Széles körű elterjedési forgatókönyv

Az alacsony prioritású HRS-ek megjelenése következtében a további HRS-ek darabszáma széles körű elterjedést biztosít. A határmenti alacsony prioritású HRS-ek közül az M43 Csanádpalota pihenőhely különösen alacsony pontszámot ért el. Az M1 osztrák határmenti Autohof Kamionparkoló és Motel alacsonyabb pontszámmal rendelkezett, mint a közelben lévő M-Oil Autohof. Az M3-ason Polgár közelében lévő pihenőhely, illetve a TIR Parking Fonyód a kapott pontszámok miatt potenciális HRS- ként szerepeltettük.

3. ábra: A javasolt HRS-ek megjelenése 2030-ra az elterjedési forgatókönyvek szerint

Konklúzió

A jelenlegi HRS-ek közül megjegyzendő, hogy a Zágrábi Egyetemnél található töltő kísérleti jellegű és hidrogén üzemanyagcellás pedelec (elektromos rásegítésű kerékpár) töltésére alkalmas 30 bar-on. A horvátországi hidrogénstratégia egyértelmű célt tűzött ki a hidrogéntechnológia fejlesztéséről, amely hozzájárulna a 2050-ig elérendő klímasemlegességhez. Emiatt a jövőben várható a könnyű- és nehézgépjárművek töltésére alkalmas töltő is, ezért a már meglévő szomszédos HRS-el itt is terveztünk.

A kezdeti magas prioritású HRS pontok közül az egyik legfontosabb töltő az M0-áson elhelyezkedő pihenőhely, hiszen a Mediterrán (M7, M0, M3 autópályák) a Kelet/Kelet-Mediterrán és Rajna-Duna (M1, M0, M5 autópályák) nemzetközi közlekedési folyósokat keresztezi. Az Annahegyi pihenőhely és Szigetszentmiklós M0-ás pihenőhely közül a Budapesti Intermodális Logisztikai Központ (BILK) vonzáskörzete miatt inkább célszerűbb választás a Szigetszentmiklós M0-ás pihenőhely. Az M7-es szakasznál a Xeni's Log Nagykanizsa pihenőhely településen belül található, és több mint 1 km-t kellene letérni az autópályáról, ezért a közeli autópálya menti Sormás pihenőhely javasolt. Az M1-es útvonalon az Arrabona -és a Hedoti Autohof pihenőhely közül a Hedoti Autohof pihenőhelynél ajánlatos a HRS kiépítése, a közelben lévő autógyár és annak gyorsabb megközelíthetősége miatt. Az M5-ös szakaszon Szeged mellett az M43-as Szeged pihenőhelyet, az M3-as (M35-ös) szakaszon a Debrecen melletti, még épülő autógyár melletti pihenőhelyet javasoljuk. Ukrajnában belátható időn belül nem lesz HRS, így az ukrajnai határmentéhez nem tervez a modell.

A közepes prioritású HRS töltőpontok esetében a M3-as KMKK Hatvani Területi Igazgatóság helyett szintén a közelben lévő Kerekharaszt pihenőhelyet célszerű kijelölni, mivel autópálya mentén helyezkedik el. Az M7-esen a Szabadifürdő Siófok kapott magasabb pontszámot, így előbb jelenik meg közepes prioritásként, mint a TIR Parking Fonyód. A jelenlegi hidrogénfejlesztési tervek közül Pécsett a KONTAKT-Elektro Kft. hidrogéntechnológiai és tüzelőanyag-cellás berendezések fejlesztései 15 éves múltra nyúlnak vissza. Jelenleg tüzelőanyag-cellás hulladékgyűjtő jármű fejlesztését kezdték el. A Pécsi Tudományegyetem Műszaki és Informatikai Karon induló tüzelőanyag-cella és hidrogéntechnológia szakmérnökök szakképesítéseiben is segíteni fogja az oktatást. Várhatóan a KONTAKT-Elektro Kft. telephelyén jelenik megelsőként egy HFC kukásautó prototípusa, ezért valószínűleg a töltés is ott lesz. Paks esetében a Paksi Atomerőműben termelt éjszakai árammal vagy annak egy részével hidrogén előállítását lehet támogatni, így a FCEV autóbuszok megjelenése idő kérdése. Emiatt a Paksi Közlekedési Kft. telephelyén javaslunk egy HRS elhelyezését, mivel a helyszín már adott, hiszen az elektromos meghajtású városi autóbuszokat is itt fogják tölteni. A telephely maga az M6 autópálya Paks déli kijáratánál, a nyugati oldalon található nagydorogi-biritói körforgalomtól északra helyezkedik el. A számítások megerősíteni tudták a telephelyen való HRS kialakítását, mivel az OMV Pálhalma pihenőhely mellett a Cseresznyés Paks pihenőhely kapta a legmagasabb pontszámot, amely közel helyezkedik el a Paksi Közlekedési Kft. telephelyéhez képest.

Az alacsony prioritású HRS-ek közül a Romániába és Bulgáriába tartó TEN-T folyosó M5 határmenti alacsony prioritású HRS-t megfontolandó kijelölni, azonban nem tudjuk, hogy hol fognak az említett országok TEN-T menti HRS-t kialakítani. Emellett az M43 Csanádpalota pihenőhely alacsony pontjai következtében célszerűbb kivenni a javasolt alacsony prioritású HRS-ek közül. Az M1 osztrák határmenti Autohof Kamionparkoló és Motel alacsonyabb pontszáma miatt, inkább a magasabb pontszámmal rendelkező Mosonmagyaróvár mellett található M-Oil Autohof pihenőhelyet érdemesebb választani. Végül az M3-ason egy alacsony prioritású HRS jelenne meg Polgár közelében, illetve az M7-esen a TIR Parking Fonyód második legmagasabb pontszáma miatt alacsony prioritású HRS-ként tüntettük fel.

Irodalomjegyzék

[1] Ruf Y, Baum M, Zorn T, Menzel A, Rehberger J (2020) Fuel Cells Hydrogen Trucks – Heavy- Duty’s High Performance Green Solution Study Summar. Roland Berger. FCH 2 JU B-1049 Brussels