Bilance CO2 elektromobilů

Bilance CO2 elektromobilů

Triumf elektromobility už nelze zastavit. V posledních týdnech a měsících několik velkých výrobců automobilů specifikovalo změnu kurzu. Především výkonný VW Group, který chce do roku 2030 převést polovinu celé své modelové řady na elektromobily a usiluje o zcela vyváženou bilanci CO2 napříč koncernem do roku 2050. Konkurenční Renault je ještě ambicióznější: Francouzi chtějí do konce dekády nabízet devět z deseti nových vozů s čistě elektrickým pohonem. Transformační ambice jsou podporovány politikou: Evropská komise právě představila dlouho očekávaný klimatický balíček „Fit for 55“. Jejich návrhy mají být cestovní mapou k cíli ušetřit alespoň 55 procent skleníkových plynů do roku 2030 ve srovnání s rokem 1990. Část se zaměřuje na automobilový průmysl: nová auta by od roku 2035 již neměla vypouštět emise CO2. Jak jsou ale elektromobily a tedy i veškerá e-mobilita skutečně šetrná k životnímu prostředí?

Uhlíková stopa: Jde o víc než jen o operace

Jsou elektrická vozidla skutečně šetrnější k životnímu prostředí než moderní spalovací motory, ať už benzínové nebo naftové? I o tom se odborníci přou. V konečném důsledku je třeba brát v úvahu nejen (neexistující) emise během jízdy, ale také škodliviny produkované za celou dobu životnosti vozu. "Elektromobily jezdí lokálně bez emisí. To neznamená, že jezdí i bez emisí CO2, protože se musí brát v úvahu výroba elektřiny," vysvětluje profesor Martin Doppelbauer z Karlsruhe Institute of Technology (KIT), kde je profesorem pro hybridní elektrická vozidla, v článku pro hosty v magazínu "Auto Motor Sport". 

Otázku šetrnosti k životnímu prostředí, skutečnou CO2 stopu elektrických vozidel, lze zodpovědět pouze pomocí komplexní ekologické bilance. Je zohledněn celý životní cyklus vozidel: od výroby všech komponentů včetně baterie, přes provoz vozidla a energii k němu potřebnou, stejně jako náročnost údržby až po likvidaci vozu. Německé spolkové ministerstvo pro životní prostředí, ochranu přírody a jadernou bezpečnost (BMU) vypracovalo takové holistické hodnocení. Výsledkem je studie „Jak ekologická jsou elektromobily? 

Proč je tolik studií zavádějících

Vysvětluje také, proč existuje tolik různých, někdy zavádějících nebo protichůdných zpráv o šetrnosti elektromobilů k životnímu prostředí: Mezi nejčastější důvody podle BMU patří srovnání různých charakteristik vozidel (např. třídy, motory a velikosti baterií), zohlednění různých částí rozvahy (např. pouze výroba vozidel) a různé předpoklady o mixu elektřiny při výrobě a používání elektromobilů. Navíc se někdy používají zastaralá data, zejména u baterií. Když už jsme u baterií: Předpoklady o životnosti baterie pro elektromobily se v různých studiích často velmi liší. Zkrátka jablka jsou často srovnávána s pomeranči a někdy se používají nesprávná nebo přinejmenším zastaralá data.

Elektromobil s CO2: Rozhodující je mix elektřiny

Elektrický mix primárně určuje, zda elektrické vozidlo funguje lépe z hlediska uhlíkové stopy než spalovací motor. Zatímco takové vozidlo jezdí bez emisí, elektrárny jistě při poskytování nabíjecího proudu vypouštějí skleníkové plyny, alespoň pokud se používají fosilní paliva. 

V zemích jako Německo a Rakousko se k výrobě elektřiny používá stále více obnovitelných energií. Například v roce 2019 se jejich podíl v Německu pohyboval kolem 41 procent a v Rakousku ve stejném roce až 75,1 procenta, uvádí energetická bilance Statistics Austria. To je srovnatelné s průměrem EU 34,1 procenta. V každém případě trend stále stoupá; v Německu bude více než polovina elektřiny brzy poprvé pocházet z obnovitelných zdrojů. Při současném německém mixu elektřiny jsou však elektromobily výrazně šetrnější ke klimatu než vozidla se spalovacími motory.  

Potvrzuje to prof. Doppelbauer z KIT: Jak vysvětluje, nové auto (všechny typy pohonu) v EU v roce 2020 vypouštělo v průměru kolem 140 gramů CO2 na kilometr. Vzrůstající počet PHEV a elektrických vozidel by již tuto hodnotu výrazně snížil ve srovnání s rokem 2019. Elektrická auta evidentně spotřebovávají elektřinu při jízdě. Typická hodnota včetně ztrát při nabíjení by podle odborníka byla 22 kWh/100 km. Federální agentura pro životní prostředí (UBA) ví, kolik CO2 bylo dosud vypuštěno při výrobě jedné kWh. Ta na svých stránkách uvádí pro rok 2020 hodnotu 366g CO2/kWh. 

Doppelbauer nyní vypočítává: "Emise CO2, které vznikají při jízdě elektromobilem, jsou pak jen kousek od pravidla tří: 22kWh/100 km x 366 g (CO2)/kWh = 8 052 g (CO2)/100 km. To odpovídá 80,5 g/km. Úspora oproti průměrnému novému vozidlu je již značná plug-in hybridy včetně): dobrých 42 procent.“ 

Baterie mají negativní dopad na ekologickou rovnováhu

Jak je to ale s energeticky náročnou výrobou baterií a jak to ovlivňuje celkovou bilanci? To je, tak dopředu, skutečný zabiják nálady, pokud jde o e-mobilitu! Vzhledem ke složité a energeticky náročné výrobě baterií se celá výroba, údržba a likvidace vozidel podílí na klimatické bilanci více než celý jízdní provoz. A také výrazně více než srovnatelná vozidla se spalovacími motory (viz grafika).

Přesto je podle studie BMU pro elektromobily bilance celkově stále pozitivní, protože provoz je tak mnohem ekologičtější. "Emise skleníkových plynů u dnešního elektromobilu kompaktní třídy jsou po celou dobu jeho životnosti nižší než u srovnatelných vozidel se spalovacími motory. Ve srovnání s benzínovým motorem produkuje zhruba o 30 procent méně skleníkových plynů. Ve srovnání se srovnatelným dieselovým motorem je to zhruba o 23 procent méně," uvádí studie BMU, která tyto hodnoty vypočítala na základě dat Ifeu (Heidelberg Research Institute for Energy and Environment).

Mnohem kritičtější je verdikt Jürgena Stockmara. Zkušený odborník na automobilový vývoj během své kariéry působil mimo jiné v managementu ve společnostech Magna, Steyr Daimler Puch, Opel a Audi. Dnes radí společnostem v automobilovém sektoru a vyučuje na TU Vienna. Stockmar samozřejmě ve svých výpočtech používá Audi e-tron a tedy luxusní SUV. Podle Stockmara by výroba lithium-iontové baterie vyprodukovala 165 kg CO2 na kWh kapacity baterie, uvádí Johanneum Research. Výroba 95 kWh baterie v Audi e-tron si vyžádala 15 675 kg CO2. Vozidlo se spalovacím motorem se zákonem povolenými emisemi CO2 95 g na kilometr by tedy ujelo 165 000 kilometrů. A ani pak by se elektromobil nevyplatil, protože při provozu stále spotřebovává elektřinu.  

Rozděleno na předpokládaný počet najetých kilometrů 150 000, e-tron v příkladu výpočtu Stockmaru vychází na 104,5 g CO2 na kilometr samotnou výrobou baterií. Při spotřebě vozidla 15 kWh na 100 kilometrů přidává současný německý mix elektřiny podle Stockmara dalších 50 g CO2 na kilometr. V létě to má za následek celkové emise (pro výrobu baterií a nepřetržitý provoz) přibližně 150 g CO2/km. „Tyto emise CO2 jsou výrazně nad zákonným emisním limitem 95 g CO2/km,“ řekl Stockmar na online akci pořádané MPKA (Motor Presse Klub Austria) na začátku roku 2022. Dodatek: „Toto vozidlo nesplňuje dnešní registrační předpisy!“ Je nepochopitelné, proč jsou emise způsobené výrobou baterií zákonodárci v EU jednoduše ignorovány. Nemluvě o energii potřebné k recyklaci baterií, kterou také ve svých výpočtech vynechal. Ve skutečnosti by se muselo vzít v úvahu posouzení životního cyklu během celého životního cyklu vozidla. 

Obnovitelné energie na vzestupu

Elektromobilitě samozřejmě hraje do karet jedna věc: jak již bylo zmíněno, podíl obnovitelných zdrojů energie v německém energetickém mixu bude nadále stoupat – minimálně na 65 procent do roku 2030 v souladu s cílem spolkové vlády. Kromě toho lze očekávat zlepšení ve výrobě baterií, a to jak z hlediska materiálové účinnosti, tak i spotřeby energie. „Pokud se k výrobě použije obnovitelná elektřina, zmenší se množství oxidu uhličitého v baterii přibližně o polovinu,“ uvádí BMU paper. Přestože podkladové výpočty počítaly s tím, že zážehové a naftové motory jsou také stále hospodárnější, srovnatelný vývoj jako u elektromobilů je nepravděpodobný.

Kromě zvyšujícího se podílu obnovitelných energií studie vycházela z následujících předpokladů: Pro výrobu vozidel se předpokládá výroba v Evropě, zatímco výroba baterií je zohledněna pro současnou situaci podle aktuálního mixu výrobních zemí. Výhled na rok 2030 pak předpokládal evropskou výrobu baterií. To se zdá rozumné, protože v současnosti dochází k masivnímu nárůstu... Rozšíření výroby baterií v Evropě je investováno. Jen VW zde má ambiciózní plány.

Do výpočtů bylo zahrnuto i přidávání biopaliv do nafty a benzínu v souladu s národními cíli a evropskými předpisy. Pro spotřebu elektřiny a paliva se používají realistická data z typických ukázkových vozidel z ADAC EcoTest, která je výrazně vyšší než oficiální informace výrobce. Průměry vozového parku nebyly brány v úvahu. A aby bylo možné, jak se tomu říká, „spravedlivé srovnání různých druhů použití“, byly celkové emise vypočítány na základě průměrného ujetého kilometru za dobu životnosti 150 000 kilometrů.

Elektromobil: o 40 procent nižší spotřeba CO2 

Za všech těchto předpokladů se výhoda elektromobilu v roce 2030 oproti benzinovému motoru ve výpočtu modelu BMU zvýší na 42 procent a oproti dieselu na 37 procent. A to i přes energeticky náročnou výrobu. 

Když už jsme u energeticky náročných: Hodně diskutované alternativy, zejména průmyslem prosazovaná e-paliva, mají nevýhodu: „Výroba těchto paliv vyžaduje více energie, než je následně k dispozici jako palivo,“ zní závěr expertů BMU. Jeho použití ve vozidlech se spalovacími motory je přitom ve srovnání s elektromotory daleko méně efektivní. Profesor KIT Doppelbauer souhlasí: „Pokud poctivě spočítáte aktuální spotřebu paliva 7,3 litru na 100 km, pak syntetická paliva vyžadují více než 10krát více elektrické energie než elektromobily.“  

Náklady na suroviny jsou u elektromobilů vyšší

Další analýza BMU potvrzuje podezření, které vyplývá z poměrně vysoké úrovně emisí při výrobě vozidel: z hlediska kumulativních výdajů na suroviny si dnes elektromobily vedou ještě hůře než vozidla se spalovacím motorem. "Pro výrobu součástí vozidel je prostě potřeba více surovin. Zejména pro výrobu baterií se používá řada materiálů náročných na výrobu." To zase ovlivňuje i ekologickou rovnováhu. 

I zde je výroba baterií tím největším kazem: například lithium-iontová technologie vyžaduje odpovídající množství kobaltu, který je rovněž kritizován pro své sociálně a eticky problematické podmínky financování a také velký dopad na životní prostředí. Je zde zvýšená pozornost Povinnosti dodavatelských řetězců a náležité péče společnosti slibný přístup k boji proti křivdám, podle BMU, který také podporuje rozvoj recyklačních procesů pro nové komponenty. A to vyjadřuje následující naději: „Další rozvoj výroby, materiálové efektivity a technologie skladování s největší pravděpodobností výrazně zlepší bilanci.“ 

Přesto lze dvě hlavní tvrzení německé studie shrnout takto: Z hlediska celkové spotřeby surovin mají v současnosti stále výhodu vozidla se spalovacími motory. Ale co se týče celkové spotřeby energie a tím i emisí CO2 za celý životní cyklus – a o tom je tento článek – elektromobily jsou již nyní jasně napřed díky své vysoké účinnosti. 

Řada dalších studií nyní také dává elektromobilům lepší hodnocení ve srovnání se spalovacími vozy, za což může především vysoká účinnost motoru. Bilance od ADAC ukazuje, že nevýhoda CO2 aut na baterie je kompenzována při ujetí 50 000 až 100 000 kilometrů. 

Je vůbec dostatek (zelené) elektřiny? 

Bude však skutečně dostatek elektřiny a především dostatek zelené elektřiny, pokud budou realizovány ambiciózní elektrifikační plány EU a velkých evropských výrobců automobilů? „Pokud by téměř všechna auta v Německu byla elektrická, potřebovali bychom o 20 až 25 procent více elektřiny,“ říká Doppelbauer. Od plošného ukončení prodeje spalovacích aut nás samozřejmě dělí ještě minimálně 10 let. A pak obvykle trvá dalších 15 let, než se vozový park z velké části promění. "Jsme optimističtí, že dodatečnou výrobu elektřiny nebudeme schopni plně vyrobit nejdříve za 25 let. Jinými slovy: stačí vybudovat téměř 1 procento dodatečné výroby elektřiny ročně, abychom absorbovali dodatečnou poptávku po elektromobilech."  

Podle odborníka leží skutečné výzvy elektromobility jinde: vytvoření pohodlných možností nabíjení pro mnoho milionů lidí, kteří nemají vlastní domov nebo parkovací místo. A také při vytváření konkurenceschopných vozů, které nejsou jen předělané spalovací motory. A konečně urychlit vývoj a výrobu nových technologií, optimalizovat je a snížit náklady.

Německý „autopapež“, prof. Ferdinand Dudenhöffer, když byl začátkem léta 2022 na letecké návštěvě Rakouska, zdůraznil, že pokud jde o bilanci CO2 elektromobilů, lze argumentovat všemi směry: „Výsledky můžete připravit tak, jak chcete, pomocí různých předpokladů, například o budoucím mixu elektřiny.“ posílá výzvu: "Neměli bychom ničit e-mobilitu hroznými předpoklady!" 

Sám Dudenhöffer dokazuje, že je fanouškem elektromobility a říká: "Budoucnost je elektrická. Elektromobilitu bychom neměli ničit hrůznými předpoklady!" Odhaduje, že do roku 2030 budou dvě třetiny všech nových aut prodávaných v Německu tvořit elektromobily. Samozřejmě tím exploduje poptávka po elektřině, a proto podle Dudenhöffera jadernou energetiku jen těžko obejít. "Neměli bychom zavírat mysl před diskusí o jaderné energii," řekl v rozhovoru s automobilovým průmyslem, německý odchod od jaderné energetiky je naivní. EU už jaderné energii každopádně dala zelenou. Ale o tom lze samozřejmě také polemizovat.