Az elektromos autók CO2-mérlege

Az elektromos autók CO2-mérlege

Az elektromobilitás diadalát már nem lehet megállítani. Az elmúlt hetekben, hónapokban több nagy autógyártó is pontosította az irányváltást. Mindenekelőtt a nagy teljesítményű VW-csoport, amely 2030-ra teljes modellpalettájának felét szeretné elektromos autóvá alakítani, és 2050-re a csoporton belül teljesen kiegyensúlyozott CO2-egyensúlyra törekszik. A rivális Renault még ennél is ambiciózusabb: a franciák az évtized végére tízből kilencet tisztán elektromos hajtású új autókból akarnak kínálni. Az átalakítási ambíciót a politika táplálja: az EU Bizottsága nemrég mutatta be a régóta várt „Fit for 55” klímacsomagot. Javaslataik útitervként szolgálnak ahhoz a célhoz, hogy 2030-ra az üvegházhatást okozó gázok legalább 55 százalékát megspórolják 1990-hez képest. Egy részük az autóiparra összpontosít: 2035-től az új autók már nem bocsáthatnak ki CO2-kibocsátást. De mennyire környezetbarátak az elektromos autók, és ezáltal az e-mobilitás egésze?

Szénlábnyom: Többről van szó, mint egyszerű műveletekről

Valóban környezetbarátabbak az elektromos járművek, mint a modern belsőégésű motorok, legyenek azok benzinesek vagy dízelmotorok? Erről a szakértők is vitatkoznak. Végső soron nem csak a menet közbeni (nem létező) károsanyag-kibocsátásokat kell figyelembe venni, hanem az autó teljes élettartama alatt termelődő szennyező anyagokat is. "Az elektromos autók helyben emissziómentesen közlekednek. Ez nem jelenti azt, hogy CO2-mentesen is közlekednek, mert figyelembe kell venni az elektromos áram termelését" - magyarázza Prof. Martin Doppelbauer, a Karlsruhei Technológiai Intézet (KIT) munkatársa, ahol hibrid elektromos járművek professzora van, az "Auto Motor Sport" magazin vendégcikkében. 

A környezetbarátság kérdésére, az elektromos járművek tényleges CO2-lábnyomára csak egy átfogó környezeti mérleg segítségével lehet választ adni. A gépjárművek teljes életciklusát figyelembe veszik: az összes alkatrész gyártásától, beleértve az akkumulátort is, a jármű működésén és az ehhez szükséges energiaigényen át a karbantartásig és egészen az autó ártalmatlanításáig. A Német Szövetségi Környezetvédelmi, Természetvédelmi és Nukleáris Biztonsági Minisztérium (BMU) készített egy ilyen holisztikus értékelést. Az eredmény a „Mennyire környezetbarátok az elektromos autók?” című tanulmány. 

Miért félrevezető sok tanulmány?

Azt is megmagyarázza, hogy miért születnek olyan sokféle, olykor félrevezető vagy egymásnak ellentmondó beszámolók az e-autók környezetbarátságáról: A BMU szerint ennek leggyakoribb okai a különböző járművek jellemzőinek (pl. osztályok, motorok és akkumulátorméretek) összehasonlítása, a különböző mérlegrészek figyelembevétele (pl. csak járműgyártás), valamint az autók különböző felhasználási keverékeivel és feltételezéseivel kapcsolatos feltételezések. Ezenkívül néha elavult adatokat használnak, különösen az akkumulátorok esetében. Ha már az akkumulátorokról beszélünk: Az elektromos autók akkumulátorának élettartamára vonatkozó feltételezések gyakran nagyon eltérőek a különböző tanulmányokban. Röviden, az almát gyakran hasonlítják össze a naranccsal, és néha helytelen vagy legalábbis elavult adatokat használnak.

CO2-kibocsátású elektromos autó: Az elektromos áram keveréke kulcsfontosságú

A villamosenergia-mix elsősorban azt határozza meg, hogy egy elektromos jármű jobban teljesít-e a szénlábnyom tekintetében, mint a belsőégésű motor. Míg egy ilyen jármű károsanyag-kibocsátás nélkül közlekedik, az erőművek üvegházhatású gázokat bocsátanak ki a töltőáram biztosításakor, legalábbis fosszilis tüzelőanyagok használata esetén. 

Az olyan országokban, mint Németország és Ausztria, egyre több megújuló energiát használnak villamos energia előállítására. Az osztrák statisztikai hivatal energiamérlege szerint 2019-ben például Németországban már 41 százalék körül volt az arányuk, Ausztriában pedig még ugyanebben az évben 75,1 százalék. Ez 34,1 százalékos uniós átlaghoz képest. A tendencia mindenesetre tovább emelkedik; Németországban a villamos energia több mint fele hamarosan először érkezik majd megújuló forrásból. A jelenlegi német villamosenergia-mix mellett azonban az elektromos autók lényegesen klímabarátabbak, mint a belsőégésű járművek.  

Ezt Prof. Doppelbauer, a KIT munkatársa megerősíti: Mint kifejti, egy új autó (minden hajtástípus) az EU-ban átlagosan körülbelül 140 gramm CO2-t bocsátott ki kilométerenként 2020-ban. A PHEV-k és az elektromos járművek növekvő száma már jelentősen csökkentette volna ezt az értéket 2019-hez képest. A szakértő szerint a tipikus érték a töltési veszteséggel együtt 22 kWh/100 km lenne. A Szövetségi Környezetvédelmi Ügynökség (UBA) tudja, hogy mennyi CO2-t bocsátottak ki eddig egy kWh előállítása során. Ez 366g CO2/kWh értéket közöl 2020-ra a honlapján. 

Doppelbauer most kiszámolja: "Az elektromos autók vezetésekor fellépő szén-dioxid-kibocsátás rövid távolságra van a három szabálytól: 22 kWh/100 km x 366 g (CO2)/kWh = 8052 g (CO2)/100 km. Ez 80,5 g/km-nek felel meg. Megtakarítás az átlagos új autóhoz képest (és már vegyes). és a plug-in hibrideket is beleértve): jó 42 százalék.” 

Az akkumulátorok negatív hatással vannak az ökológiai egyensúlyra

De mi a helyzet az akkumulátorok energiaigényes gyártásával, és ez hogyan befolyásolja az összegyensúlyt? Ennyire előre is ez az igazi hangulatgyilkos, ha e-mobilitásról van szó! Az akkumulátorok összetett és energiaigényes gyártása miatt a járművek teljes gyártása, karbantartása és ártalmatlanítása többet jelent a klímaegyensúlyban, mint a teljes vezetési művelet. És lényegesen többet is, mint a hasonló belsőégésű motoros járműveknél (lásd az ábrát).

Ennek ellenére a BMU elektromos autókra vonatkozó tanulmánya szerint az egyenleg összességében továbbra is pozitív, mivel az üzemeltetés sokkal környezetbarátabb. "A mai kompakt osztályú elektromos járművek üvegházhatású gázkibocsátása a teljes élettartama alatt alacsonyabb, mint a hasonló belső égésű motoros járműveké. A benzinmotorokhoz képest körülbelül 30 százalékkal kevesebb üvegházhatású gázt bocsát ki. Egy hasonló dízelmotorhoz képest körülbelül 23 százalékkal kevesebb" - áll a BMU kutatásában, amely az IfHeidelberg Institute forHeidelbergeu és az Environmental Institute adatai alapján számította ki ezeket az értékeket.

Jürgen Stockmar ítélete sokkal kritikusabb. A tapasztalt autóipari fejlesztési szakember pályafutása során többek között a Magna, a Steyr Daimler Puch, az Opel és az Audi menedzsmentjében dolgozott. Ma az autóiparban tevékenykedő cégeknek ad tanácsot, és tanít a TU Vienna-ban. Természetesen a Stockmar egy Audi e-tront, tehát egy luxusterepjárót használ számításai során. A Stockmar szerint egy lítium-ion akkumulátor gyártása 165 kg CO2-t termelne kWh akkumulátorkapacitásonként a Johanneum Research szerint. Az Audi e-tron 95 kWh-s akkumulátorának előállításához 15 675 kg CO2-re volt szükség. Egy belsőégésű motorral szerelt, 95 g/km CO2-kibocsátással rendelkező jármű tehát 165 000 kilométert futna. És még akkor sem érné meg az elektromos jármű, mert működés közben továbbra is áramot fogyaszt.  

A 150 000-es feltételezett futásteljesítményre osztva az e-tron a Stockmar számítási példájában 104,5 g CO2-t jelent kilométerenként, csak akkumulátorgyártás révén. A Stockmar szerint 15 kWh/100 kilométeres járműfogyasztás mellett a jelenlegi német villamosenergia-mix további 50 g CO2-kibocsátással jár kilométerenként. Nyáron ez körülbelül 150 g CO2/km összkibocsátást eredményez (akkumulátorgyártás és folyamatos üzem esetén). „Ez a CO2-kibocsátás jóval meghaladja a törvényes 95 g CO2/km-es kibocsátási határértéket” – mondta a Stockmar az MPKA (Motor Presse Klub Austria) által 2022 elején szervezett online rendezvényen. Kiegészítés: „Ez a jármű nem felel meg a mai regisztrációs előírásoknak!” Érthetetlen, hogy az EU-ban a jogalkotók miért figyelmen kívül hagyják az akkumulátorgyártás okozta kibocsátásokat. Nem beszélve az akkumulátorok újrahasznosításához szükséges energiáról, amit szintén kihagyott számításaiból. Valójában figyelembe kellene venni a jármű teljes életciklusára vonatkozó életciklus-értékelést. 

A megújuló energiák emelkedése

Egy dolog persze az e-mobilitás kezébe játszik: mint említettük, a megújuló energiák aránya a német villamosenergia-mixben tovább fog emelkedni – a szövetségi kormány célkitűzésének megfelelően 2030-ra legalább 65 százalékra. Emellett az akkumulátorgyártás terén is javulásra lehet számítani, mind az anyaghatékonyság, mind az energiafelhasználás tekintetében. „Ha megújuló villamos energiát használnak a termeléshez, az akkumulátor szén-dioxid-kibocsátású hátizsákja körülbelül a felére csökken” – áll a BMU lapjában. Bár az alapjául szolgáló számítások figyelembe vették, hogy a benzin- és dízelmotorok is egyre gazdaságosabbak, az elektromos autókéhoz hasonló fejlődés nem valószínű.

A megújuló energiaforrások növekvő részaránya mellett a tanulmány a következő feltételezéseken alapult: A járműgyártásnál az európai termelést, míg a gyártó országok jelenlegi összetételének megfelelően az akkumulátorgyártást a jelenlegi helyzethez veszik figyelembe. A 2030-as kilátások ekkor az európai akkumulátorgyártást feltételezték. Ez ésszerűnek tűnik, mivel jelenleg hatalmas növekedés tapasztalható... Az akkumulátorgyártás bővítése Európában be van fektetve. Egyedül a VW-nek vannak ambiciózus tervei itt.

A számításokba bekerült a bioüzemanyagok hozzáadását a dízelhez és a benzinhez a nemzeti céloknak és az európai előírásoknak megfelelően. Az áram- és üzemanyag-fogyasztáshoz az ADAC EcoTest tipikus példajárműveiből származó reális adatokat használjuk, ami lényegesen magasabb, mint a hivatalos gyártói információ. A flottaátlagokat nem vették figyelembe. És annak érdekében, hogy lehetővé tegyék – ahogy nevezik – „tisztességes összehasonlítást a különböző felhasználási módok között”, a teljes kibocsátást 150 000 kilométeres átlagos élettartamú futásteljesítmény alapján számították ki.

Elektromos autó: 40 százalékkal kevesebb CO2-fogyasztás 

Mindezen feltételezések mellett 2030-ban egy elektromos autó előnye a benzinmotorral szemben a BMU modellszámításában 42 százalékra, a dízelmotorral szemben pedig 37 százalékra nő. És ez az energiaigényes termelés ellenére. 

Ha már az energiaigényeseknél tartunk: A sokat vitatott alternatíváknak, különösen az ipar által szorgalmazott e-üzemanyagoknak van egy hátránya: „Ezen üzemanyagok előállítása több energiát igényel, mint amennyi utólag üzemanyagként rendelkezésre áll” – konklúziója a BMU szakértőinek. Ugyanakkor a belsőégésű motoros járművekben való alkalmazása jóval kevésbé hatékony az elektromos motorokhoz képest. A KIT professzora, Doppelbauer egyetért: „Ha őszintén kiszámítja a jelenlegi 7,3 liter/100 km-es üzemanyag-fogyasztást, akkor a szintetikus üzemanyagok több mint 10-szer több elektromos energiát igényelnek, mint az elektromos autók.”  

Az elektromos autók nyersanyagköltségei magasabbak

A BMU további elemzése megerősíti a járműgyártás viszonylag magas károsanyag-kibocsátásából fakadó gyanút: a kumulált nyersanyagráfordítást tekintve az elektromos járművek manapság még rosszabbul teljesítenek, mint a belsőégésű motoros járművek. "Egyszerűen több nyersanyagra van szükség a járműalkatrészek gyártásához. Számos gyártásigényes anyagot használnak, különösen az akkumulátorgyártáshoz." Ez pedig az ökológiai egyensúlyt is befolyásolja. 

Itt is az akkumulátorgyártás jelenti a legnagyobb kártevőt: a lítium-ion technológia például megfelelő mennyiségű kobaltot igényel, amelyet társadalmi és etikailag problémás finanszírozási feltételei, valamint nagy környezeti hatása miatt is kritizálnak. Itt fokozott hangsúly van Ellátási láncok és vállalati átvilágítási kötelezettségek ígéretes megközelítés a sérelmek leküzdésére a BMU szerint, amely az új alkatrészek újrahasznosítási folyamatainak fejlesztését is elősegíti. Ez pedig a következő reményt fejezi ki: "A termelés, az anyaghatékonyság és a tárolási technológia további fejlesztése nagy valószínűséggel jelentősen javítja a mérleget." 

Ennek ellenére a német tanulmány két fő megállapítása a következőképpen foglalható össze: A teljes nyersanyag-felhasználás tekintetében jelenleg még mindig előnyben vannak a belsőégésű motorral felszerelt járművek. Ám a teljes energiaigényt és így a teljes életciklusra vetített CO2-kibocsátást tekintve - és erről szól ez a cikk - az elektromos járművek magas hatásfokának köszönhetően már egyértelműen előrébb járnak. 

Sok más tanulmány is jobb minősítést ad az elektromos autóknak a belsőégésű járművekhez képest, ami elsősorban a motor magas hatásfokának köszönhető. Az ADAC mérlege azt mutatja, hogy az akkumulátoros autók CO2-hátrányát 50 000 és 100 000 kilométer közötti vezetés esetén kompenzálják. 

Van egyáltalán elég (zöld) áram? 

De vajon valóban lesz-e elég villamos energia és mindenekelőtt elegendő zöld áram, ha végrehajtják az EU és a nagy európai autógyártók ambiciózus villamosítási terveit? „Ha Németországban szinte minden autó elektromos lenne, 20-25 százalékkal több áramra lenne szükségünk” – mondja Doppelbauer. Természetesen még mindig legalább 10 év választja el attól, hogy a belsőégésű autók értékesítése széles körben véget érjen. Utána pedig jellemzően további 15 év kell, amíg az autópark nagyrészt átalakul. "Optimistaak vagyunk, hogy a többlet villamosenergia-termelést legkorábban 25 év múlva nem tudjuk teljes mértékben előállítani. Vagyis: évente csak közel 1 százalékos többlet villamosenergia-termelést kell kiépítenünk ahhoz, hogy az elektromos autókból származó többletigényt fel tudjuk venni."  

A szakember szerint az elektromobilitás igazi kihívásai máshol rejlenek: kényelmes töltési lehetőségek megteremtése sok millió ember számára, akiknek nincs saját otthonuk vagy parkolóhelyük. És versenyképes autók létrehozásában is, amelyek nem csak átalakított belső égésű motorok. És végül az új technológiák fejlesztésének és gyártásának felgyorsítása, optimalizálása és a költségek csökkentése.

A német „autópápa”, Prof. Ferdinand Dudenhöffer 2022 nyarának eleji ausztriai repülőlátogatásán hangsúlyozta, hogy az elektromos autók CO2-mérlegéről minden irányban lehet vitatkozni: „Az eredményeket úgy készítheti el, ahogyan szeretné, különféle feltételezések alapján, például a jövőbeli villamosenergia-mixre vonatkozóan.” fellebbezést küld: „Ne romboljuk le az e-mobilitást szörnyű feltételezésekkel!” 

Dudenhöffer maga is az elektromobilitás hívének bizonyul, és azt mondja: "A jövő elektromos. Nem szabad tönkretenni az e-mobilitást szörnyű feltételezésekkel!" Becslései szerint 2030-ra a Németországban eladott új autók kétharmada elektromos autó lesz. Persze emiatt robbanásszerűen meg fog nőni az áramigény, ezért Dudenhöffer szerint aligha lehet kikerülni az atomenergiát. „Nem szabad elzárkóznunk az atomenergiáról szóló vitától” – mondta az autóiparral folytatott beszélgetés során, Németország kilépése az atomenergiából naiv. Nos, az EU amúgy is zöld címkét adott már az atomenergiának. De persze ezen is lehet vitatkozni.