توازن ثاني أكسيد الكربون في السيارات الكهربائية

توازن ثاني أكسيد الكربون في السيارات الكهربائية

لم يعد من الممكن إيقاف انتصار التنقل الكهربائي. في الأسابيع والأشهر القليلة الماضية، حددت العديد من شركات صناعة السيارات الكبرى تغيير مسارها. قبل كل شيء، مجموعة فولكس فاجن القوية، التي ترغب في تحويل نصف مجموعة طرازاتها بالكامل إلى سيارات كهربائية بحلول عام 2030 وتهدف إلى تحقيق توازن متوازن تماما من ثاني أكسيد الكربون عبر المجموعة بحلول عام 2050. أما منافستها رينو فهي أكثر طموحا: فالفرنسيون يريدون تقديم تسع من كل عشر سيارات جديدة بمحركات كهربائية بحتة بحلول نهاية العقد. إن طموح التحول يتغذى على السياسة: فقد قدمت مفوضية الاتحاد الأوروبي للتو حزمة المناخ التي طال انتظارها "مناسبة لـ 55". تهدف مقترحاتهم إلى أن تكون بمثابة خارطة طريق لتحقيق هدف توفير ما لا يقل عن 55% من الغازات المسببة للاحتباس الحراري بحلول عام 2030 مقارنة بعام 1990. ويركز جزء منها على صناعة السيارات: لا ينبغي للسيارات الجديدة أن تصدر انبعاثات ثاني أكسيد الكربون اعتبارًا من عام 2035. ولكن ما مدى صداقة السيارات الكهربائية وبالتالي وسائل التنقل الكهربائية بالكامل؟

البصمة الكربونية: إنها أكثر من مجرد عمليات

هل السيارات الكهربائية في الواقع أكثر صداقة للبيئة من محركات الاحتراق الحديثة، سواء كانت تعمل بالبنزين أو الديزل؟ يجادل الخبراء أيضًا حول هذا الأمر. وفي نهاية المطاف، لا يجب أن نأخذ في الاعتبار فقط الانبعاثات (غير الموجودة) أثناء القيادة، ولكن أيضًا الملوثات المنتجة طوال عمر السيارة بالكامل. "السيارات الكهربائية تسير محليا بدون انبعاثات. وهذا لا يعني أنها تسير أيضا بدون ثاني أكسيد الكربون، لأن توليد الكهرباء يجب أن يؤخذ في الاعتبار"، كما يوضح البروفيسور مارتن دوبلباور من معهد كارلسروه للتكنولوجيا (KIT)، حيث يشغل منصب أستاذ السيارات الكهربائية الهجينة، في مقال ضيف في مجلة "أوتو موتور سبورت". 

لا يمكن الإجابة على مسألة الصداقة البيئية، أو البصمة الفعلية لثاني أكسيد الكربون للسيارات الكهربائية، إلا بمساعدة التوازن البيئي الشامل. يتم أخذ دورة الحياة الكاملة للمركبة في الاعتبار: بدءًا من إنتاج جميع المكونات بما في ذلك البطارية، وحتى تشغيل السيارة والطاقة اللازمة لها، بالإضافة إلى جهد الصيانة وحتى التخلص من السيارة. وقد أعدت الوزارة الاتحادية الألمانية للبيئة والحفاظ على الطبيعة والسلامة النووية (BMU) مثل هذا التقييم الشامل. والنتيجة هي دراسة "ما مدى صداقة السيارات الكهربائية للبيئة؟" 

لماذا الكثير من الدراسات مضللة؟

كما يفسر أيضًا سبب وجود العديد من التقارير المختلفة والمضللة أحيانًا أو المتناقضة حول ملاءمة السيارات الإلكترونية للبيئة: وفقًا لـ BMU، تشمل الأسباب الأكثر شيوعًا لذلك مقارنة خصائص السيارة المختلفة (مثل الفئات والمحركات وأحجام البطاريات)، والنظر في أقسام الميزانية العمومية المختلفة (مثل إنتاج المركبات فقط) والافتراضات المختلفة حول مزيج الكهرباء في إنتاج السيارات الإلكترونية واستخدامها. بالإضافة إلى ذلك، يتم أحيانًا استخدام البيانات القديمة، خاصة فيما يتعلق بالبطاريات. الحديث عن البطاريات: غالبًا ما تختلف الافتراضات المتعلقة بعمر بطارية السيارات الكهربائية اختلافًا كبيرًا في الدراسات المختلفة. باختصار، غالبًا ما تتم مقارنة التفاح بالبرتقال، ويتم أحيانًا استخدام بيانات غير صحيحة أو على الأقل قديمة.

السيارة الكهربائية بثاني أكسيد الكربون: مزيج الكهرباء أمر بالغ الأهمية

يحدد مزيج الكهرباء في المقام الأول ما إذا كانت السيارة الكهربائية تعمل بشكل أفضل من حيث البصمة الكربونية لمحرك الاحتراق. وفي حين أن مثل هذه السيارة تعمل دون انبعاثات، فمن المؤكد أن محطات الطاقة تنبعث منها غازات دفيئة عند توفير تيار الشحن، على الأقل في حالة استخدام الوقود الأحفوري. 

في بلدان مثل ألمانيا والنمسا، يتم استخدام المزيد والمزيد من الطاقات المتجددة لتوليد الكهرباء. وفي عام 2019، على سبيل المثال، بلغت حصتها في ألمانيا حوالي 41 في المائة، وفي النمسا في نفس العام وصلت إلى 75.1 في المائة، وفقا لإحصاءات الطاقة في النمسا. ويقارن هذا بمتوسط ​​الاتحاد الأوروبي البالغ 34.1 بالمئة. وعلى أية حال، فإن الاتجاه مستمر في الارتفاع؛ وفي ألمانيا، سيأتي أكثر من نصف الكهرباء قريبا من مصادر متجددة لأول مرة. ومع ذلك، مع مزيج الكهرباء الألماني الحالي، أصبحت السيارات الكهربائية أكثر ملاءمة للمناخ من مركبات الاحتراق.  

وهذا ما أكده البروفيسور دوبيلباور من KIT: كما يوضح، انبعاث سيارة جديدة (جميع أنواع القيادة) في الاتحاد الأوروبي ما متوسطه حوالي 140 جرامًا من ثاني أكسيد الكربون لكل كيلومتر في عام 2020. وكان من الممكن أن يؤدي العدد المتزايد من السيارات الكهربائية الهجينة القابلة للشحن (PHEV) والمركبات الكهربائية إلى خفض هذه القيمة بالفعل بشكل كبير مقارنة بعام 2019. ومن الواضح أن السيارات الكهربائية تستخدم الكهرباء عند القيادة. ووفقاً للخبير، فإن القيمة النموذجية بما في ذلك خسائر الشحن ستكون 22 كيلووات في الساعة/100 كم. تعرف وكالة البيئة الفيدرالية (UBA) كمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة حتى الآن عند إنتاج كيلووات واحد في الساعة. ينص هذا على قيمة 366 جرامًا من ثاني أكسيد الكربون / كيلووات ساعة لعام 2020 على موقعه الإلكتروني. 

يحسب دوبلباور الآن: "إن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون التي تنشأ عند قيادة السيارة الكهربائية تكون على بعد مسافة قصيرة من القاعدة الثلاثة: 22 كيلو واط ساعة/100 كيلومتر × 366 جرام (ثاني أكسيد الكربون)/كيلو واط ساعة = 8,052 جرام (ثاني أكسيد الكربون)/100 كيلومتر. وهذا يتوافق مع 80.5 جرام/كم. وفورات مقارنة بمتوسط السيارة الجديدة (وكما قلت، يوجد بالفعل عدد كبير في هذا المزيج من السيارات الإلكترونية). والسيارات الهجينة المضمنة): نسبة جيدة تبلغ 42 بالمائة. 

البطاريات لها تأثير سلبي على التوازن البيئي

ولكن ماذا عن إنتاج البطاريات كثيفة الاستهلاك للطاقة وكيف يؤثر ذلك على التوازن العام؟ هذا هو القاتل الحقيقي للمزاج عندما يتعلق الأمر بالتنقل الإلكتروني! ونظرًا لإنتاج البطاريات المعقد والمستهلك للطاقة، فإن الإنتاج الكامل للمركبات وصيانتها والتخلص منها يمثل جزءًا أكبر من التوازن المناخي من عملية القيادة بأكملها. وأيضًا أكثر بكثير من المركبات المماثلة ذات محركات الاحتراق (انظر الرسم).

ومع ذلك، وفقا لدراسة BMU للسيارات الكهربائية، فإن التوازن لا يزال إيجابيا بشكل عام لأن العملية أكثر صداقة للبيئة. تقول الدراسة التي أجرتها BMU، والتي حسبت هذه القيم بناءً على بيانات من Ifeu (معهد هايدلبرغ لأبحاث الطاقة والبيئة): "إن انبعاثات الغازات الدفيئة الصادرة عن السيارة الكهربائية المدمجة اليوم أقل طوال عمرها الافتراضي بأكمله من المركبات المماثلة ذات محركات الاحتراق. ومقارنة بمحرك البنزين، فإنها تنتج غازات دفيئة أقل بنسبة 30 بالمائة تقريبًا. وبالمقارنة بمحرك ديزل مماثل، فهي أقل بحوالي 23 بالمائة".

أما الحكم الصادر على يورغن ستوكمار فهو أكثر أهمية بكثير. وقد عمل خبير تطوير السيارات ذو الخبرة في الإدارة في Magna وSteyr Daimler Puch وOpel وAudi، من بين شركات أخرى، خلال حياته المهنية. وهو اليوم يقدم المشورة للشركات في قطاع السيارات ويقوم بالتدريس في جامعة TU فيينا. وبطبيعة الحال، يستخدم ستوكمار سيارة Audi e-tron وبالتالي سيارة الدفع الرباعي الفاخرة في حساباته. وفقًا لشركة Stockmar، فإن إنتاج بطارية ليثيوم أيون سينتج 165 كجم من ثاني أكسيد الكربون لكل كيلووات ساعة من سعة البطارية، وفقًا لشركة Johanneum Research. ويتطلب إنتاج بطارية بقدرة 95 كيلووات/ساعة في سيارة Audi e-tron انبعاث 15,675 كجم من ثاني أكسيد الكربون. وبالتالي فإن السيارة المزودة بمحرك احتراق مع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المسموح بها قانونًا والتي تبلغ 95 جرامًا لكل كيلومتر ستقطع مسافة 165000 كيلومتر. وحتى ذلك الحين، فإن السيارة الكهربائية لن تكون ذات قيمة لأنها لا تزال تستخدم الكهرباء أثناء التشغيل.  

مقسمة إلى عدد الكيلومترات المفترضة البالغة 150.000، يصل معدل استهلاك e-tron في مثال Stockmar إلى 104.5 جرام من ثاني أكسيد الكربون لكل كيلومتر من خلال إنتاج البطارية وحده. ومع استهلاك مركبة يبلغ 15 كيلووات في الساعة لكل 100 كيلومتر، يضيف مزيج الكهرباء الألماني الحالي 50 جرامًا إضافيًا من ثاني أكسيد الكربون لكل كيلومتر، وفقًا لشركة ستوكمار. وفي الصيف، ينتج عن ذلك انبعاثات إجمالية (لإنتاج البطاريات والتشغيل المستمر) تبلغ حوالي 150 جرامًا من ثاني أكسيد الكربون لكل كيلومتر. قال ستوكمار في حدث عبر الإنترنت نظمته MPKA (Motor Presse Klub Austria) في بداية عام 2022: "إن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون هذه أعلى بكثير من الحد القانوني للانبعاثات وهو 95 جرامًا من ثاني أكسيد الكربون لكل كيلومتر". إضافة: "هذه السيارة لا تستوفي لوائح التسجيل الحالية!" من غير المفهوم لماذا يتم تجاهل الانبعاثات الناجمة عن إنتاج البطاريات من قبل المشرعين في الاتحاد الأوروبي. ناهيك عن الطاقة اللازمة لإعادة تدوير البطاريات، والتي استبعدها أيضًا من حساباته. في الواقع، يجب أن يؤخذ في الاعتبار تقييم دورة الحياة على مدار دورة حياة السيارة بأكملها. 

الطاقات المتجددة في ارتفاع

وبطبيعة الحال، هناك شيء واحد يصب في مصلحة التنقل الكهربائي: كما ذكرنا، فإن حصة الطاقات المتجددة في مزيج الكهرباء الألماني سوف تستمر في الارتفاع - إلى 65 في المائة على الأقل بحلول عام 2030 وفقا لهدف الحكومة الفيدرالية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن توقع حدوث تحسينات في إنتاج البطاريات، سواء من حيث كفاءة المواد أو استخدام الطاقة. تقول ورقة BMU: "إذا تم استخدام الكهرباء المتجددة في الإنتاج، فسيتم تقليل كمية ثاني أكسيد الكربون الموجودة في البطارية بمقدار النصف تقريبًا". على الرغم من أن الحسابات الأساسية أخذت في الاعتبار أن محركات البنزين والديزل أصبحت أيضًا أكثر اقتصادا، إلا أنه من غير المرجح حدوث تطور مماثل لتلك الخاصة بالسيارات الكهربائية.

وبالإضافة إلى زيادة حصة الطاقات المتجددة، استندت الدراسة إلى الافتراضات التالية: يفترض الإنتاج في أوروبا لإنتاج المركبات، في حين يؤخذ إنتاج البطاريات بعين الاعتبار للوضع الحالي وفقا للمزيج الحالي للدول المصنعة. ثم افترضت التوقعات لعام 2030 إنتاج البطاريات الأوروبية. وهذا يبدو معقولا، حيث أن هناك حاليا زيادة هائلة في... التوسع في إنتاج البطاريات في أوروبا يتم استثمارها. لدى شركة فولكس فاجن وحدها خطط طموحة هنا.

كما تم تضمين إضافة الوقود الحيوي إلى الديزل والبنزين وفقًا للأهداف الوطنية واللوائح الأوروبية في الحسابات. بالنسبة لاستهلاك الكهرباء والوقود، يتم استخدام بيانات واقعية من نماذج المركبات النموذجية من ADAC EcoTest، وهي أعلى بكثير من معلومات الشركة المصنعة الرسمية. لم يتم أخذ متوسطات الأسطول في الاعتبار. ومن أجل التمكين، كما يطلق عليه، "مقارنة عادلة بين أنواع الاستخدام المختلفة"، تم حساب إجمالي الانبعاثات على أساس متوسط ​​عمر السيارة الذي يبلغ 150 ألف كيلومتر.

السيارة الكهربائية: استهلاك أقل لثاني أكسيد الكربون بنسبة 40 بالمائة 

وفي ظل كل هذه الافتراضات، فإن ميزة السيارة الكهربائية في عام 2030 على محرك البنزين في حساب نموذج BMU سترتفع إلى 42 بالمائة وعلى الديزل إلى 37 بالمائة. وهذا على الرغم من الإنتاج المكثف للطاقة. 

الحديث عن استهلاك الطاقة بكثافة: إن البدائل التي نوقشت كثيرًا، وخاصة الوقود الإلكتروني الذي تدفعه الصناعة، لها عيب: "إن إنتاج هذا الوقود يتطلب طاقة أكثر مما هو متاح لاحقًا كوقود"، هذا ما خلص إليه خبراء BMU. وفي الوقت نفسه، فإن استخدامه في المركبات ذات محركات الاحتراق أقل كفاءة بكثير مقارنة بالمحركات الكهربائية. ويوافق البروفيسور دوبلباور في KIT على ما يلي: "إذا قمت بحساب استهلاك الوقود الحالي بصدق وهو 7.3 لتر لكل 100 كيلومتر، فإن الوقود الاصطناعي يتطلب طاقة كهربائية أكثر بعشر مرات من السيارات الكهربائية."  

تكاليف المواد الخام أكبر بالنسبة للسيارات الكهربائية

يؤكد تحليل آخر أجرته BMU الشكوك التي تنشأ من المستوى المرتفع نسبيًا للانبعاثات في إنتاج المركبات: من حيث الإنفاق التراكمي على المواد الخام، فإن أداء المركبات الكهربائية اليوم أسوأ من مركبات محركات الاحتراق. "يتطلب الأمر ببساطة المزيد من المواد الخام لإنتاج مكونات السيارة. ويتم استخدام عدد من المواد كثيفة التصنيع، خاصة لإنتاج البطاريات." وهذا بدوره يؤثر أيضًا على التوازن البيئي. 

وهنا أيضا يشكل إنتاج البطاريات أكبر مفسدة: فتكنولوجيا الليثيوم أيون، على سبيل المثال، تتطلب كميات مناسبة من الكوبالت، والتي تتعرض للانتقادات أيضا بسبب ظروف تمويلها المثيرة للمشاكل الاجتماعية والأخلاقية فضلا عن تأثيرها الكبير على البيئة. هناك تركيز متزايد هنا سلاسل التوريد والتزامات الشركة بالعناية الواجبة وهو نهج واعد لمكافحة التظلمات، وفقًا لوحدة بناء السفن، والذي يشجع أيضًا على تطوير عمليات إعادة التدوير للمكونات الجديدة. وهذا يعبر عن الأمل التالي: "إن التطوير الإضافي للإنتاج وكفاءة المواد وتكنولوجيا التخزين سيؤدي على الأرجح إلى تحسين الميزانية العمومية بشكل كبير". 

ومع ذلك، يمكن تلخيص البيانين الرئيسيين للدراسة الألمانية على النحو التالي: من حيث إجمالي استهلاك المواد الخام، لا تزال المركبات ذات محركات الاحتراق تتمتع حاليًا بميزة. ولكن فيما يتعلق بإجمالي متطلبات الطاقة وبالتالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون على مدار دورة الحياة بأكملها - وهذا ما تتناوله هذه المقالة - فإن السيارات الكهربائية تتقدم بالفعل بشكل واضح نظرًا لكفاءتها العالية. 

كما تمنح العديد من الدراسات الأخرى الآن السيارات الكهربائية تصنيفًا أفضل مقارنة بمركبات الاحتراق، ويرجع ذلك أساسًا إلى الكفاءة العالية للمحرك. تظهر الميزانية العمومية الصادرة عن شركة ADAC أنه يتم تعويض عيوب ثاني أكسيد الكربون في السيارات التي تعمل بالبطاريات عند القيادة لمسافة تتراوح بين 50.000 و100.000 كيلومتر. 

هل هناك ما يكفي من الكهرباء (الخضراء)؟ 

ولكن هل سيكون هناك بالفعل ما يكفي من الكهرباء، وفي المقام الأول، ما يكفي من الكهرباء الخضراء إذا تم تنفيذ خطط الكهربة الطموحة للاتحاد الأوروبي وشركات صناعة السيارات الأوروبية الكبرى؟ يقول دوبيلباور: "إذا كانت جميع السيارات في ألمانيا تقريبًا كهربائية، فسنحتاج إلى ما بين 20 إلى 25 بالمائة من الكهرباء الإضافية". وبطبيعة الحال، لا نزال على بعد عشر سنوات على الأقل من وضع نهاية واسعة النطاق لبيع سيارات الاحتراق. وبعد ذلك يستغرق الأمر عادةً 15 عامًا أخرى حتى يتغير أسطول السيارات إلى حد كبير. "نحن متفائلون بأننا لن نتمكن من توليد إنتاج الكهرباء الإضافي بالكامل خلال 25 عامًا على أقرب تقدير. وبعبارة أخرى: نحتاج فقط إلى زيادة إنتاج الكهرباء الإضافي بنسبة 1 بالمائة تقريبًا سنويًا من أجل استيعاب الطلب الإضافي من السيارات الكهربائية."  

ووفقا للخبير، فإن التحديات الحقيقية للتنقل الكهربائي تكمن في مكان آخر: إنشاء خيارات شحن مناسبة لملايين الأشخاص الذين ليس لديهم منازلهم أو أماكن لوقوف السيارات. وأيضًا في إنشاء سيارات تنافسية ليست مجرد محركات احتراق محولة. وأخيرًا، تكثيف تطوير وإنتاج التقنيات الجديدة وتحسينها وخفض التكاليف.

أكد "بابا السيارات" الألماني، البروفيسور فرديناند دودنهوفر، عندما كان في زيارة خاطفة إلى النمسا في أوائل صيف 2022، أنه يمكن للمرء أن يجادل في كل الاتجاهات عندما يتعلق الأمر بتوازن ثاني أكسيد الكربون في السيارات الكهربائية: "يمكنك إعداد النتائج بالطريقة التي تريدها باستخدام افتراضات مختلفة، على سبيل المثال حول مزيج الكهرباء المستقبلي". يرسل نداء: "لا ينبغي لنا أن ندمر التنقل الكهربائي بافتراضات رهيبة!" 

أثبت دودنهوفر نفسه أنه من محبي التنقل الكهربائي ويقول: "المستقبل كهربائي. لا ينبغي لنا أن ندمر التنقل الكهربائي بافتراضات رهيبة!" ويقدر أنه بحلول عام 2030، سيكون ثلثا جميع السيارات الجديدة المباعة في ألمانيا سيارات كهربائية. وبطبيعة الحال، سوف ينفجر الطلب على الكهرباء نتيجة لذلك، ولهذا السبب، وفقا لدودنهوفر، لا يكاد يكون هناك أي وسيلة للتغلب على الطاقة النووية. وقال: "لا ينبغي لنا أن نغلق عقولنا أمام النقاش حول الطاقة النووية". في محادثة مع صناعة السيارات ، خروج ألمانيا من الطاقة النووية أمر ساذج. حسنًا، لقد أعطى الاتحاد الأوروبي بالفعل الطاقة النووية علامة خضراء على أي حال. ولكن هذا يمكن بالطبع مناقشته أيضًا.