CO2 балансът на електрическите автомобили

CO2 балансът на електрическите автомобили

Триумфът на електромобилността вече не може да бъде спрян. През последните няколко седмици и месеци няколко големи производители на автомобили уточниха промяната на курса си. Преди всичко мощната VW Group, която иска да преобразува половината от цялата си гама модели в електрически автомобили до 2030 г. и се стреми към напълно балансиран баланс на CO2 в цялата група до 2050 г. Съперникът Renault е още по-амбициозен: французите искат да предложат девет от десет нови автомобила с чисто електрически задвижвания до края на десетилетието. Амбицията за трансформация се подхранва от политиката: Комисията на ЕС току-що представи дългоочаквания пакет за климата „Годен за 55“. Техните предложения са предназначени да бъдат пътна карта към целта за спестяване на най-малко 55 процента от парниковите газове до 2030 г. в сравнение с 1990 г. Част от тях се фокусират върху автомобилната индустрия: новите автомобили вече не трябва да отделят емисии на CO2 от 2035 г. Но колко щадящи околната среда са електрическите автомобили и следователно цялата електронна мобилност всъщност?

Въглероден отпечатък: Става въпрос за нещо повече от операции

Наистина ли електрическите превозни средства са по-екологични от съвременните двигатели с вътрешно горене, независимо дали са бензинови или дизелови? Експертите също спорят по този въпрос. В крайна сметка трябва да се вземат предвид не само (несъществуващите) емисии по време на шофиране, но и замърсителите, произведени през целия живот на автомобила. „Електрическите автомобили се движат локално без емисии. Това не означава, че те се движат и без CO2, защото генерирането на електричество трябва да се вземе предвид“, обяснява проф. Мартин Допелбауер от Технологичния институт в Карлсруе (KIT), където той е професор по хибридни електрически превозни средства, в статия за гост в списание „Auto Motor Sport“. 

На въпроса за екологичността, действителния CO2 отпечатък на електрическите превозни средства, може да се отговори само с помощта на цялостен екологичен баланс. Взет е предвид целият жизнен цикъл на превозните средства: от производството на всички компоненти, включително батерията, до работата на превозното средство и необходимата за него енергия, както и усилията за поддръжка и чак до изхвърлянето на автомобила. Германското федерално министерство на околната среда, опазването на природата и ядрената безопасност (BMU) изготви такава цялостна оценка. Резултатът е проучването „Колко екологични са електрическите автомобили?“ 

Защо толкова много изследвания са подвеждащи

Това също така обяснява защо има толкова много различни, понякога подвеждащи или противоречиви доклади относно екологичността на електронните автомобили: Според BMU най-често срещаните причини за това включват сравнението на различни характеристики на превозните средства (напр. класове, двигатели и размери на батериите), разглеждането на различни раздели на баланса (напр. само производство на превозни средства) и различни предположения относно микса на електроенергия при производството и употребата на електронни автомобили. Освен това понякога се използват остарели данни, особено за батерии. Говорейки за батерии: Предположенията за живота на батерията за електрически автомобили често са много различни в различни проучвания. Накратко, ябълките често се сравняват с портокалите и понякога се използват неверни или поне остарели данни.

CO2 електрически автомобил: Електрическият микс е от решаващо значение

Електрическият микс основно определя дали едно електрическо превозно средство се представя по-добре по отношение на своя въглероден отпечатък от двигател с вътрешно горене. Докато такова превозно средство работи без емисии, електроцентралите със сигурност отделят парникови газове, когато осигуряват заряден ток, поне ако се използват изкопаеми горива. 

В страни като Германия и Австрия все повече възобновяеми енергийни източници се използват за производство на електроенергия. През 2019 г. например делът им в Германия вече е около 41 процента, а в Австрия през същата година е бил цели 75,1 процента, според енергийния баланс на Statistics Austria. Това се сравнява със средна стойност за ЕС от 34,1 процента. Във всеки случай тенденцията продължава да се покачва; в Германия повече от половината електроенергия скоро ще идва от възобновяеми източници за първи път. Въпреки това, с настоящия електрически микс в Германия, електрическите автомобили са значително по-щадящи климата от превозните средства с вътрешно горене.  

Това се потвърждава от проф. Допелбауер от KIT: Както той обяснява, нов автомобил (всички типове задвижване) в ЕС е отделял средно около 140 грама CO2 на километър през 2020 г. Нарастващият брой на PHEV и електрическите превозни средства вече би намалил значително тази стойност в сравнение с 2019 г. Електрическите автомобили очевидно използват електричество при шофиране. Според експерта типичната стойност, включваща загубите при зареждане, би била 22 kWh/100 км. Федералната агенция по околна среда (UBA) знае колко CO2 е бил емитиран до момента при производството на един kWh. Това посочва стойност от 366 g CO2/kWh за 2020 г. на своя уебсайт. 

Сега Doppelbauer изчислява: „Емисиите на CO2, които възникват при шофиране на електрическа кола, са малко от трите правила: 22kWh/100 km x 366 g (CO2)/kWh = 8,052 g (CO2)/100 km. Това съответства на 80,5 g/km. Спестявания в сравнение със средната нова кола (и както казах, вече има значителен брой в тази комбинация Включени е-автомобили и plug-in хибриди): добри 42 процента.“ 

Батериите имат отрицателно въздействие върху екологичния баланс

Но какво да кажем за енергоемкото производство на батерии и как това се отразява на общия баланс? Това е, толкова предварително, истинският убиец на настроението, когато става въпрос за електронна мобилност! Поради сложното и енергоемко производство на батериите, цялото производство, поддръжка и изхвърляне на превозните средства представляват повече в климатичния баланс, отколкото цялата операция по шофиране. И също така значително повече от сравними превозни средства с двигатели с вътрешно горене (вижте графиката).

Независимо от това, според проучването на BMU за електрически автомобили, балансът все още е положителен като цяло, тъй като експлоатацията е много по-екологична. „Емисиите на парникови газове на днешното електрическо превозно средство от компактен клас са по-ниски през целия му живот в сравнение със сравними превозни средства с двигатели с вътрешно горене. В сравнение с бензинов двигател, той произвежда около 30 процента по-малко парникови газове. В сравнение със сравним дизелов двигател, това е около 23 процента по-малко“, се казва в проучването на BMU, което изчислява тези стойности въз основа на данни от Ifeu (Хайделбергски институт за Енергийни и екологични изследвания).

Присъдата на Юрген Стокмар е много по-критична. По време на кариерата си опитният експерт по автомобилно развитие е работил в управлението на Magna, Steyr Daimler Puch, Opel и Audi, наред с други. Днес той съветва компании в автомобилния сектор и е преподавал в TU Vienna. Разбира се, Stockmar използва Audi e-tron и следователно луксозен SUV в своите изчисления. Според Stockmar, производството на литиево-йонна батерия ще произведе 165 kg CO2 на kWh капацитет на батерията, според Johanneum Research. Производството на 95 kWh батерия в Audi e-tron изисква 15 675 kg CO2. Следователно превозно средство с двигател с вътрешно горене със законово разрешени емисии на CO2 от 95 g на километър би изминало 165 000 километра. И дори тогава електрическото превозно средство не би си струвало, защото все още използва електричество по време на работа.  

Разделен на предполагаем пробег от 150 000, e-tron в примера за изчисление на Stockmar достига до 104,5 g CO2 на километър само чрез производство на батерия. С консумация на превозно средство от 15 kWh на 100 километра, настоящият немски електрически микс добавя допълнителни 50 g CO2 на километър, според Stockmar. През лятото това води до общи емисии (за производство на батерия и текуща работа) от около 150 g CO2/km. „Тези емисии на CO2 са доста над законовата граница на емисиите от 95 g CO2/km“, каза Stockmar на онлайн събитие, организирано от MPKA (Motor Presse Klub Austria) в началото на 2022 г. Допълнение: „Това превозно средство не отговаря на днешните разпоредби за регистрация!“ Неразбираемо е защо емисиите, причинени от производството на батерии, просто се игнорират от законодателите в ЕС. Да не говорим за енергията, необходима за рециклиране на батериите, която той също е оставил извън изчисленията си. Всъщност трябва да се вземе предвид оценката на жизнения цикъл за целия жизнен цикъл на превозното средство. 

Възобновяемите енергии във възход

Разбира се, едно нещо играе в ръцете на електронната мобилност: както беше споменато, делът на възобновяемите енергийни източници в германския електрически микс ще продължи да нараства - до поне 65 процента до 2030 г. в съответствие с целта на федералното правителство. Освен това могат да се очакват подобрения в производството на батерии, както по отношение на материалната ефективност, така и на използването на енергия. „Ако се използва възобновяема електроенергия за производство, раницата на въглеродния диоксид на батерията се намалява наполовина“, се казва в документа на BMU. Въпреки че основните изчисления взеха предвид, че бензиновите и дизеловите двигатели също стават по-икономични, сравнимо развитие с това на електрическите автомобили е малко вероятно.

В допълнение към нарастващия дял на възобновяемите енергийни източници, проучването се основава на следните предположения: Производството в Европа се приема за производството на превозни средства, докато производството на батерии се взема предвид за текущата ситуация според текущия микс от страни производителки. Тогава перспективите за 2030 г. предполагаха европейско производство на батерии. Това изглежда разумно, тъй като в момента има огромно увеличение на... Разширяване на производството на батерии в Европа е инвестирано. Само VW има амбициозни планове тук.

Добавянето на биогорива към дизела и бензина в съответствие с националните цели и европейските разпоредби също беше включено в изчисленията. За разхода на електроенергия и гориво се използват реалистични данни от типични примерни превозни средства от ADAC EcoTest, които са значително по-високи от официалната информация на производителя. Средните стойности на флота не са взети под внимание. И за да се даде възможност, както се нарича, „справедливо сравнение между различните видове употреба“, общите емисии бяха изчислени въз основа на среден пробег от 150 000 километра през целия живот.

Електрическа кола: 40 процента по-малко консумация на CO2 

При всички тези предположения, предимството на електрическата кола през 2030 г. пред бензиновия двигател в изчислението на модела BMU ще нарасне до 42 процента, а пред дизела до 37 процента. И това въпреки енергоемкото производство. 

Говорейки за енергоемки: Много обсъжданите алтернативи, особено електронните горива, налагани от индустрията, имат недостатък: „Производството на тези горива изисква повече енергия, отколкото впоследствие се предлага като гориво“, е заключението на експертите от BMU. В същото време използването му в превозни средства с двигатели с вътрешно горене е далеч по-малко ефективно в сравнение с електрическите двигатели. Професор Допелбауер от KIT се съгласява: „Ако честно изчислите текущия разход на гориво от 7,3 литра на 100 км, тогава синтетичните горива изискват над 10 пъти повече електрическа енергия от електрическите автомобили.“  

Разходите за суровини са по-високи за електрическите автомобили

Допълнителен анализ на BMU потвърждава подозрението, което възниква от сравнително високото ниво на емисии при производството на превозни средства: по отношение на кумулативните разходи за суровини, електрическите превозни средства днес се представят дори по-зле от превозните средства с двигател с вътрешно горене. "Просто са необходими повече суровини за производството на компоненти за превозни средства. Използват се редица материали с интензивно производство, особено за производството на батерии." Това от своя страна се отразява и на екологичния баланс. 

И тук производството на батерии е най-големият развал: литиево-йонната технология, например, изисква съответните количества кобалт, който също е критикуван заради социално и етично проблематични условия на финансиране, както и силното си въздействие върху околната среда. Тук има повишен фокус Вериги за доставки и задължения за надлежна проверка на компанията обещаващ подход за борба с оплакванията, според BMU, който също така насърчава развитието на процеси за рециклиране на нови компоненти. И това изразява следната надежда: „По-нататъшното развитие на производството, ефективността на материалите и технологията за съхранение най-вероятно значително ще подобри баланса.“ 

Независимо от това, двете основни твърдения на германското проучване могат да бъдат обобщени, както следва: По отношение на общото потребление на суровини, превозните средства с двигатели с вътрешно горене в момента все още имат предимство. Но по отношение на общите енергийни изисквания и следователно на емисиите на CO2 през целия жизнен цикъл - и това е, за което е тази статия - електрическите превозни средства вече са ясно напред поради високата си ефективност. 

Много други проучвания сега също дават по-добра оценка на електрическите автомобили в сравнение с превозните средства с вътрешно горене, което се дължи главно на високата ефективност на двигателя. Равносметка от ADAC показва, че недостатъците на CO2 при автомобилите с батерии се компенсират при шофиране между 50 000 и 100 000 километра. 

Има ли дори достатъчно (зелено) електричество? 

Но ще има ли действително достатъчно електричество и преди всичко достатъчно зелено електричество, ако амбициозните планове за електрификация на ЕС и големите европейски производители на автомобили бъдат изпълнени? „Ако почти всички коли в Германия бяха електрически, щяхме да имаме нужда от между 20 до 25 процента повече електроенергия“, казва Допелбауер. Разбира се, все още сме поне на 10 години от широко разпространения край на продажбата на автомобили с вътрешно горене. И след това обикновено отнема още 15 години, докато автомобилният парк бъде до голяма степен трансформиран. „Ние сме оптимисти, че няма да можем да генерираме напълно допълнителното производство на електроенергия най-рано след 25 години. С други думи: трябва да изградим само почти 1 процент допълнително производство на електроенергия годишно, за да поемем допълнителното търсене от електрически автомобили.“  

Според експерта истинските предизвикателства на електромобилността са другаде: създаването на удобни опции за зареждане за много милиони хора, които нямат собствен дом или място за паркиране. А също и в създаването на конкурентни автомобили, които не са само преработени двигатели с вътрешно горене. И накрая да се засили развитието и производството на новите технологии, да се оптимизират и да се намалят разходите.

Германският „автомобилен папа“, проф. Фердинанд Дуденхьофер, подчерта, когато беше на летящо посещение в Австрия в началото на лятото на 2022 г., че може да се спори във всички посоки, когато става въпрос за CO2 баланса на електрическите автомобили: „Можете да подготвите резултатите по начина, по който искате, като използвате различни предположения, например за бъдещия микс от електроенергия.“ изпраща призив: „Не трябва да унищожаваме електронната мобилност с ужасни предположения!“ 

Самият Дуденхьофер се оказва фен на електромобилността и казва: „Бъдещето е електрическо. Не трябва да съсипваме електронната мобилност с ужасни предположения!“ Той изчислява, че до 2030 г. две трети от всички нови автомобили, продавани в Германия, ще бъдат електрически автомобили. Разбира се, в резултат на това търсенето на електроенергия ще нарасне, поради което според Дуденхьофер едва ли има някакъв начин да се заобиколи ядрената енергия. „Не трябва да затваряме ума си за дискусията за ядрената енергия“, каза той в разговор с автомобилната индустрия, излизането на Германия от ядрената енергетика е наивно. Е, така или иначе ЕС вече даде зелен етикет на ядрената енергия. Но това, разбира се, също може да се обсъжда.