CO2 bilanca električnih automobila

CO2 bilanca električnih automobila

Trijumf elektromobilnosti više se ne može zaustaviti. U proteklih nekoliko tjedana i mjeseci nekoliko je velikih proizvođača automobila odredilo promjenu kursa. Iznad svega, moćna VW Grupa, koja do 2030. želi polovicu svoje cjelokupne palete modela pretvoriti u električne automobile i cilja na potpuno uravnoteženu ravnotežu CO2 u cijeloj grupi do 2050. Rival Renault još je ambiciozniji: Francuzi žele ponuditi devet od deset novih automobila s isključivo električnim pogonom do kraja desetljeća. Ambiciju transformacije potiče politika: Europska komisija upravo je predstavila dugo očekivani klimatski paket „Skladan za 55“. Njihovi prijedlozi trebali bi biti putokaz prema cilju smanjenja najmanje 55 posto stakleničkih plinova do 2030. u usporedbi s 1990. Dio se usredotočuje na automobilsku industriju: novi automobili više ne bi trebali ispuštati emisije CO2 od 2035. Ali koliko su električni automobili, a time i sva e-mobilnost, zapravo ekološki prihvatljivi?

Ugljični otisak: Ne radi se samo o operacijama

Jesu li električna vozila zapravo ekološki prihvatljivija od modernih motora s unutarnjim izgaranjem, bili oni benzinski ili dizelski? O tome se spore i stručnjaci. U konačnici, ne samo (nepostojeće) emisije tijekom vožnje moraju se uzeti u obzir, već i zagađivači proizvedeni tijekom cijelog životnog vijeka automobila. "Električni automobili voze lokalno bez emisija. To ne znači da voze i bez CO2, jer se mora uzeti u obzir proizvodnja električne energije", objašnjava prof. Martin Doppelbauer s Karlsruhe Institute of Technology (KIT), gdje predaje hibridna električna vozila, u gostujućem članku u časopisu "Auto Motor Sport". 

Na pitanje ekološke prihvatljivosti, stvarni CO2 otisak električnih vozila, može se odgovoriti samo uz pomoć sveobuhvatne ekološke bilance. U obzir se uzima cijeli životni ciklus vozila: od proizvodnje svih komponenti uključujući bateriju, preko rada vozila i energije potrebne za njega, kao i napora u održavanju pa sve do zbrinjavanja automobila. Njemačko savezno ministarstvo za okoliš, zaštitu prirode i nuklearnu sigurnost (BMU) izradilo je takvu holističku procjenu. Rezultat je studija "Koliko su električni automobili ekološki prihvatljivi?" 

Zašto su mnoge studije obmanjujuće

Također objašnjava zašto postoji toliko različitih, ponekad pogrešnih ili kontradiktornih izvješća o prihvatljivosti e-automobila za okoliš: prema BMU-u, najčešći razlozi za to uključuju usporedbu različitih karakteristika vozila (npr. klasa, motora i veličina baterija), razmatranje različitih dijelova bilance (npr. samo proizvodnja vozila) i razne pretpostavke o mješavini električne energije u proizvodnji i korištenju e-automobila. Osim toga, ponekad se koriste zastarjeli podaci, posebno za baterije. Govoreći o baterijama: Pretpostavke o životnom vijeku baterije za električne automobile često su vrlo različite u raznim studijama. Ukratko, jabuke se često uspoređuju s narančama i ponekad se koriste netočni ili barem zastarjeli podaci.

CO2 električni automobil: kombinacija električne energije je ključna

Mješavina električne energije prvenstveno određuje hoće li električno vozilo biti bolje u smislu svog ugljičnog otiska od motora s unutarnjim izgaranjem. Dok takvo vozilo radi bez emisija, elektrane sigurno emitiraju stakleničke plinove kada daju struju punjenja, barem ako se koriste fosilna goriva. 

U zemljama poput Njemačke i Austrije sve se više koristi obnovljiva energija za proizvodnju električne energije. Primjerice, 2019. njihov je udio u Njemačkoj već bio oko 41 posto, au Austriji je iste godine bio čak 75,1 posto, pokazuje energetska bilanca Statističkog ureda Austrije. To je u usporedbi s prosjekom EU od 34,1 posto. U svakom slučaju, trend je i dalje u porastu; u Njemačkoj će uskoro po prvi put više od polovice električne energije dolaziti iz obnovljivih izvora. Međutim, s trenutnom kombinacijom električne energije u Njemačkoj, električni automobili znatno su prihvatljiviji za klimu od vozila s unutarnjim izgaranjem.  

To potvrđuje i prof. Doppelbauer iz KIT-a: Kako on objašnjava, novi automobil (sve vrste pogona) u EU emitirao je u prosjeku oko 140 grama CO2 po kilometru u 2020. Sve veći broj PHEV i električnih vozila već bi značajno smanjio ovu vrijednost u usporedbi s 2019. Električni automobili očito koriste električnu energiju u vožnji. Prema stručnjaku, tipična vrijednost uključujući gubitke pri punjenju bila bi 22 kWh/100 km. Savezna agencija za okoliš (UBA) zna koliko je CO2 do danas ispušteno pri proizvodnji jednog kWh. Na svojoj web stranici navodi vrijednost od 366 g CO2/kWh za 2020. 

Doppelbauer sada izračunava: "Emisije CO2 koje nastaju pri vožnji električnog automobila tada su malo udaljene od pravila tri: 22kWh/100 km x 366 g (CO2)/kWh = 8,052 g (CO2)/100 km. To odgovara 80,5 g/km. Uštede u usporedbi s prosječnim novim automobilom (i kao što sam rekao, već postoji značajan broj u ovoj kombinaciji E-automobili i plug-in hibridi uključeni): dobrih 42 posto.” 

Baterije negativno utječu na ekološku ravnotežu

Ali što je s energetski intenzivnom proizvodnjom baterija i kako to utječe na ukupnu ravnotežu? Ovo je, toliko unaprijed, pravi ubojica raspoloženja kada je u pitanju e-mobilnost! Zbog složene i energetski intenzivne proizvodnje baterija, cjelokupna proizvodnja, održavanje i zbrinjavanje vozila zauzima više u klimatskoj ravnoteži nego cjelokupna vožnja. I također značajno više od usporedivih vozila s motorima s unutarnjim izgaranjem (vidi sliku).

Ipak, prema studiji BMU-a za električne automobile, bilanca je sveukupno pozitivna jer je rad ekološki prihvatljiviji. "Emisije stakleničkih plinova današnjeg električnog vozila kompaktne klase niže su tijekom cijelog životnog vijeka od usporedivih vozila s motorima s unutarnjim izgaranjem. U usporedbi s benzinskim motorom, proizvodi oko 30 posto manje stakleničkih plinova. U usporedbi s usporedivim dizelskim motorom, to je oko 23 posto manje", navodi se u studiji BMU-a, koji je ove vrijednosti izračunao na temelju podataka Ifeu (Heidelberg institut za Energetika i istraživanje okoliša).

Presuda Jürgena Stockmara daleko je kritičnija. Iskusni stručnjak za razvoj automobila tijekom svoje je karijere, između ostalih, radio u menadžmentu tvrtki Magna, Steyr Daimler Puch, Opel i Audi. Danas savjetuje tvrtke u automobilskom sektoru i predavao je na TU u Beču. Naravno, Stockmar u svojim izračunima koristi Audi e-tron i samim tim luksuzni SUV. Prema Stockmaru, proizvodnja litij-ionske baterije proizvela bi 165 kg CO2 po kWh kapaciteta baterije, prema Johanneum Researchu. Za proizvodnju baterije od 95 kWh u Audiju e-tron bilo je potrebno 15.675 kg CO2. Vozilo s motorom s unutarnjim izgaranjem uz zakonski dopuštenu emisiju CO2 od 95 g po kilometru prešlo bi dakle 165.000 kilometara. A ni tada se električno vozilo ne bi isplatilo jer i dalje tijekom rada troši struju.  

Podijeljeno na pretpostavljenu kilometražu od 150.000, e-tron u Stockmarovom primjeru izračuna dolazi do 104,5 g CO2 po kilometru samo kroz proizvodnju baterije. Uz potrošnju vozila od 15 kWh na 100 kilometara, trenutna njemačka kombinacija električne energije dodaje dodatnih 50 g CO2 po kilometru, prema Stockmaru. Ljeti to rezultira ukupnom emisijom (za proizvodnju baterije i rad) od oko 150 g CO2/km. "Ova emisija CO2 znatno je iznad zakonske granice emisije od 95 g CO2/km," rekao je Stockmar na internetskom događaju koji je organizirala MPKA (Motor Presse Klub Austria) početkom 2022. Dodatak: "Ovo vozilo ne ispunjava današnje propise o registraciji!" Neshvatljivo je zašto zakonodavci u EU jednostavno ignoriraju emisije uzrokovane proizvodnjom baterija. Da ne spominjemo energiju potrebnu za recikliranje baterija, koju je također izostavio iz svojih proračuna. Zapravo bi se morala uzeti u obzir procjena životnog ciklusa tijekom cijelog životnog ciklusa vozila. 

Obnovljivi izvori energije u porastu

Naravno, jedna stvar ide na ruku e-mobilnosti: kao što je spomenuto, udio obnovljivih izvora energije u njemačkoj mješavini električne energije nastavit će rasti - na najmanje 65 posto do 2030. u skladu s ciljem savezne vlade. Osim toga, mogu se očekivati ​​poboljšanja u proizvodnji baterija, kako u pogledu učinkovitosti materijala tako i u pogledu potrošnje energije. "Ako se za proizvodnju koristi obnovljiva električna energija, količina ugljičnog dioksida u bateriji smanjuje se za otprilike polovicu", kaže BMU dokument. Iako su temeljni izračuni uzeli u obzir da benzinski i dizelski motori također postaju ekonomičniji, malo je vjerojatan razvoj usporediv s razvojem električnih automobila.

Uz sve veći udio obnovljivih izvora energije, studija se temeljila na sljedećim pretpostavkama: proizvodnja u Europi je pretpostavljena za proizvodnju vozila, dok je proizvodnja baterija uzeta u obzir za trenutnu situaciju prema trenutnoj kombinaciji zemalja proizvođača. Izgledi za 2030. tada su pretpostavljali europsku proizvodnju baterija. Ovo se čini razumnim, budući da trenutno postoji veliki porast... Širenje proizvodnje baterija u Europi je uloženo. Samo VW tu ima ambiciozne planove.

U izračune je također uključeno dodavanje biogoriva dizelu i benzinu u skladu s nacionalnim ciljevima i europskim propisima. Za potrošnju električne energije i goriva koriste se realni podaci iz tipičnih primjera vozila iz ADAC EcoTest, koji su znatno viši od službenih podataka proizvođača. Prosjeci voznog parka nisu uzeti u obzir. A kako bi se omogućila, kako se to zove, "poštena usporedba između različitih vrsta korištenja", ukupne emisije izračunate su na temelju prosječne životne kilometraže od 150.000 kilometara.

Električni automobil: 40 posto manja potrošnja CO2 

Pod svim ovim pretpostavkama, prednost električnog automobila 2030. u odnosu na benzinski motor u izračunu modela BMU porast će na 42 posto, a u odnosu na dizel na 37 posto. I to unatoč energetski intenzivnoj proizvodnji. 

Govoreći o energetski intenzivnim: Alternative o kojima se dosta raspravlja, posebno e-goriva koja forsira industrija, imaju nedostatak: "Proizvodnja ovih goriva zahtijeva više energije nego što je kasnije dostupno kao gorivo", zaključak je stručnjaka BMU-a. Istovremeno, njegova uporaba u vozilima s motorima s unutarnjim izgaranjem daleko je manje učinkovita u usporedbi s električnim motorima. Profesor KIT-a Doppelbauer se slaže: "Ako pošteno izračunate trenutnu potrošnju goriva od 7,3 litre na 100 km, sintetička goriva zahtijevaju više od 10 puta više električne energije od električnih automobila."  

Troškovi sirovina veći su za električne automobile

Daljnja analiza BMU-a potvrđuje sumnju koja proizlazi iz relativno visoke razine emisija u proizvodnji vozila: u smislu kumulativne potrošnje sirovina, električna vozila danas imaju čak i lošije rezultate od vozila s motorom s unutarnjim izgaranjem. "Jednostavno je potrebno više sirovina za proizvodnju komponenti vozila. Koriste se brojni materijali koji su intenzivni u proizvodnji, posebno za proizvodnju baterija." To također utječe na ekološku ravnotežu. 

I ovdje je proizvodnja baterija najveći kvar: litij-ionska tehnologija, na primjer, zahtijeva relevantne količine kobalta, koji je također kritiziran zbog socijalno i etički problematičnih uvjeta financiranja, kao i velikog utjecaja na okoliš. Ovdje je povećan fokus Lanci opskrbe i obveze dubinske analize poduzeća obećavajući pristup u borbi protiv pritužbi, prema BMU-u, koji također promiče razvoj procesa recikliranja za nove komponente. I to izražava sljedeću nadu: "Daljnji razvoj proizvodnje, učinkovitosti materijala i tehnologije skladištenja najvjerojatnije će značajno poboljšati bilancu." 

Ipak, dvije glavne tvrdnje njemačke studije mogu se sažeti na sljedeći način: U pogledu ukupne potrošnje sirovina, vozila s motorima s unutarnjim izgaranjem trenutno još uvijek imaju prednost. Ali u pogledu ukupnih energetskih potreba, a time i emisija CO2 tijekom cijelog životnog ciklusa - a o tome se radi u ovom članku - električna vozila već sada jasno prednjače zbog svoje visoke učinkovitosti. 

Mnoge druge studije sada također daju električnim automobilima bolju ocjenu u usporedbi s vozilima s unutarnjim izgaranjem, što je uglavnom zbog visoke učinkovitosti motora. Bilanca ADAC-a pokazuje da se nedostatak CO2 automobila na baterije nadoknađuje pri vožnji između 50.000 i 100.000 kilometara. 

Ima li uopće dovoljno (zelene) struje? 

No, hoće li doista biti dovoljno električne energije i, prije svega, dovoljno zelene struje ako se provedu ambiciozni planovi elektrifikacije EU i velikih europskih proizvođača automobila? “Kad bi gotovo svi automobili u Njemačkoj bili električni, trebalo bi nam između 20 do 25 posto više električne energije”, kaže Doppelbauer. Naravno, još smo najmanje 10 godina udaljeni od rasprostranjenog kraja prodaje automobila s unutarnjim izgaranjem. A onda je obično potrebno još 15 godina dok se vozni park uvelike ne transformira. "Optimistični smo da nećemo moći u potpunosti proizvesti dodatnu proizvodnju električne energije najranije za 25 godina. Drugim riječima: trebamo izgraditi samo gotovo 1 posto dodatne proizvodnje električne energije godišnje kako bismo apsorbirali dodatnu potražnju električnih automobila."  

Prema stručnjaku, pravi izazovi elektromobilnosti leže drugdje: stvaranje praktičnih opcija punjenja za mnoge milijune ljudi koji nemaju vlastiti dom ili parkirno mjesto. I također u stvaranju konkurentnih automobila koji nisu samo preinačeni motori s unutarnjim izgaranjem. I na kraju ubrzati razvoj i proizvodnju novih tehnologija, optimizirati ih i smanjiti troškove.

Njemački „papa automobila“, prof. Ferdinand Dudenhöffer, tijekom svog letećeg posjeta Austriji početkom ljeta 2022. naglasio je da se može raspravljati na sve strane kada je riječ o bilanci CO2 električnih automobila: „Možete pripremiti rezultate kako želite koristeći razne pretpostavke, na primjer o budućem miksu električne energije.“ šalje apel: “Ne bismo trebali uništavati e-mobilnost užasnim pretpostavkama!” 

I sam Dudenhöffer dokazuje da je obožavatelj elektromobilnosti i kaže: "Budućnost je električna. Ne bismo trebali uništiti e-mobilnost užasnim pretpostavkama!" Procjenjuje da će do 2030. dvije trećine svih novih automobila prodanih u Njemačkoj biti električni automobili. Naravno, zbog toga će eksplodirati potražnja za električnom energijom, zbog čega, prema Dudenhöfferu, teško da postoji način da se zaobiđe nuklearna energija. "Ne bismo trebali zatvoriti um pred raspravu o nuklearnoj energiji", rekao je u razgovoru s automobilskom industrijom, izlazak Njemačke iz nuklearne energije je naivan. Pa, EU je ionako nuklearnoj energiji već dala zelenu oznaku. Ali o tome se naravno može i raspravljati.