Elektromobilių CO2 balansas

Elektromobilių CO2 balansas

Elektromobilumo triumfo nebegalima sustabdyti. Per pastarąsias kelias savaites ir mėnesius keli dideli automobilių gamintojai nurodė savo kurso pasikeitimą. Visų pirma, galinga VW grupė, kuri iki 2030 m. pusę savo modelių gamos nori paversti elektromobiliais ir iki 2050 m. siekia visiškai subalansuoto CO2 balanso visoje grupėje. Varžovas Renault yra dar ambicingesnis: iki dešimtmečio pabaigos prancūzai nori pasiūlyti devynis iš dešimties naujų automobilių su vien elektra varomais. Pertvarkymo užmojus skatina politika: ES Komisija ką tik pristatė ilgai lauktą klimato paketą „Fit for 55“. Jų pasiūlymai yra gairės siekiant iki 2030 m. sutaupyti bent 55 proc. šiltnamio efektą sukeliančių dujų, palyginti su 1990 m. Dalis jų skirta automobilių pramonei: nuo 2035 m. nauji automobiliai nebeturėtų išmesti CO2. Tačiau kiek ekologiški yra elektromobiliai, taigi ir visas e. mobilumas?

Anglies pėdsakas: tai daugiau nei tik operacijos

Ar iš tikrųjų elektrinės transporto priemonės yra ekologiškesnės už šiuolaikinius degimo variklius, nesvarbu, ar tai benzinas, ar dyzelinis? Dėl to ginčijasi ir ekspertai. Galiausiai reikia atsižvelgti ne tik į (neesančius) išmetamųjų teršalų kiekį važiavimo metu, bet ir į teršalus, kurie susidaro per visą automobilio eksploatavimo laiką. "Elektromobiliai lokaliai važiuoja be teršalų. Tai nereiškia, kad jie taip pat važiuoja be CO2, nes reikia atsižvelgti į elektros generavimą", - žurnalo "Auto Motor Sport" svečio straipsnyje aiškina prof. Martinas Doppelbaueris iš Karlsruhe technologijos instituto (KIT), kuriame jis eina hibridinių elektromobilių profesiją. 

Į ekologiškumo klausimą, tikrąjį elektromobilių išmetamo CO2 pėdsaką galima atsakyti tik visapusiška aplinkos balanso pagalba. Atsižvelgiama į visą transporto priemonių gyvavimo ciklą: nuo visų komponentų, įskaitant akumuliatorių, gamybos iki transporto priemonės veikimo ir jam reikalingos energijos, taip pat priežiūros pastangų ir iki automobilio utilizavimo. Vokietijos federalinė aplinkos, gamtos apsaugos ir branduolinės saugos ministerija (BMU) parengė tokį holistinį vertinimą. Rezultatas – tyrimas „Kiek ekologiški yra elektromobiliai? 

Kodėl tiek daug tyrimų yra klaidinantys

Tai taip pat paaiškina, kodėl yra tiek daug skirtingų, kartais klaidinančių ar prieštaringų pranešimų apie e-automobilių ekologiškumą: BMU teigimu, dažniausios to priežastys yra skirtingų transporto priemonių charakteristikų (pvz., klasių, variklių ir akumuliatorių dydžių) palyginimas, skirtingų balanso dalių (pvz., tik transporto priemonių gamyba) svarstymas ir įvairios prielaidos apie automobilių naudojimą ir elektros energijos naudojimą. Be to, kartais naudojami pasenę duomenys, ypač akumuliatorių. Kalbant apie baterijas: įvairiuose tyrimuose prielaidos apie elektromobilių akumuliatoriaus naudojimo trukmę dažnai labai skiriasi. Trumpai tariant, obuoliai dažnai lyginami su apelsinais ir kartais naudojami neteisingi ar bent jau pasenę duomenys.

CO2 elektrinis automobilis: elektros energijos derinys yra labai svarbus

Elektros energijos derinys visų pirma lemia, ar elektromobilis išmeta anglies dvideginį geriau nei vidaus degimo variklis. Nors tokia transporto priemonė važiuoja be teršalų, jėgainės, teikdamos įkrovimo srovę, tikrai išmeta šiltnamio efektą sukeliančių dujų, bent jau jei naudojamas iškastinis kuras. 

Tokiose šalyse kaip Vokietija ir Austrija elektros energijai gaminti naudojama vis daugiau atsinaujinančios energijos. Pavyzdžiui, 2019 m. jų dalis Vokietijoje sudarė apie 41 proc., o Austrijoje tais pačiais metais – net 75,1 proc., rodo Austrijos statistikos tarnybos energijos balansas. ES vidurkis – 34,1 proc. Bet kuriuo atveju tendencija ir toliau kyla; Vokietijoje daugiau nei pusė elektros energijos netrukus bus pirmą kartą gaunama iš atsinaujinančių šaltinių. Tačiau esant dabartiniam Vokietijos elektros energijos deriniui, elektromobiliai yra daug draugiškesni klimatui nei degimo varikliai.  

Tai patvirtina prof. Doppelbaueris iš KIT: kaip jis aiškina, naujas automobilis (visų tipų pavara) ES 2020 m. vidutiniškai išmetė apie 140 gramų CO2 vienam kilometrui. Didėjantis PHEV ir elektrinių transporto priemonių skaičius jau būtų gerokai sumažinęs šią vertę, palyginti su 2019 m. Pasak eksperto, tipinė vertė, įskaitant įkrovimo nuostolius, būtų 22 kWh/100 km. Federalinė aplinkos agentūra (UBA) žino, kiek CO2 iki šiol buvo išmetama gaminant vieną kWh. Jo interneto svetainėje nurodyta 366 g CO2/kWh vertė 2020 m. 

Doppelbaueris dabar apskaičiuoja: "CO2 emisija, kuri susidaro važiuojant elektromobiliu, yra nedidelis atstumas nuo trijų taisyklių: 22 kWh/100 km x 366 g (CO2)/kWh = 8 052 g (CO2)/100 km. Tai atitinka 80,5 g/km. Sutaupoma, palyginti su šiuo vidutiniu nauju automobiliu. ir įkraunamus hibridus): geri 42 proc. 

Baterijos neigiamai veikia ekologinę pusiausvyrą

Bet kaip su daug energijos sunaudojančių baterijų gamyba ir kaip tai veikia bendrą balansą? Tai, tiek daug iš anksto, yra tikras nuotaikos žudikas, kai kalbama apie e. mobilumą! Dėl sudėtingos ir daug energijos sunaudojančios akumuliatorių gamybos visa transporto priemonių gamyba, priežiūra ir utilizavimas klimato balanse lemia daugiau nei visa vairavimo operacija. Ir taip pat žymiai daugiau nei panašios transporto priemonės su vidaus degimo varikliais (žr. grafiką).

Nepaisant to, remiantis BMU elektromobilių tyrimu, bendras balansas vis dar yra teigiamas, nes eksploatacija yra daug draugiškesnė aplinkai. "Šiandieninės kompaktinės klasės elektromobilių šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimas per visą eksploatavimo laiką yra mažesnis nei panašių transporto priemonių su vidaus degimo varikliais. Palyginti su benzininiu varikliu, jis išskiria maždaug 30 procentų mažiau šiltnamio efektą sukeliančių dujų. Palyginti su panašiu dyzeliniu varikliu, jis yra maždaug 23 procentais mažesnis", - sakoma BMU tyrime, kuris apskaičiavo šias vertes.

Jürgeno Stockmaro nuosprendis kur kas kritiškesnis. Patyręs automobilių kūrimo ekspertas per savo karjerą, be kita ko, yra dirbęs vadyboje „Magna“, „Steyr Daimler Puch“, „Opel“ ir „Audi“. Šiandien jis konsultuoja automobilių sektoriaus įmones ir dėsto Vienos TU. Žinoma, „Stockmar“ savo skaičiavimuose naudoja „Audi e-tron“, taigi ir prabangų visureigį. „Johanneum Research“ duomenimis, „Stockmar“ duomenimis, gaminant ličio jonų akumuliatorių, vienai baterijos talpos kWh būtų išskiriama 165 kg CO2. „Audi e-tron“ 95 kWh akumuliatoriaus gamybai reikėjo 15 675 kg CO2. Taigi transporto priemonė su vidaus degimo varikliu, kurios įstatymais leistina CO2 emisija yra 95 g vienam kilometrui, nuvažiuotų 165 000 kilometrų. Ir net tada elektromobilis neapsimokėtų, nes eksploatuodamas jis vis tiek naudoja elektrą.  

Padalijus į numatytą 150 000 ridą, e-tron „Stockmar“ skaičiavimo pavyzdyje vien gaminant baterijas sudaro 104,5 g CO2 vienam kilometrui. „Stockmar“ duomenimis, kai transporto priemonė sunaudoja 15 kWh 100 kilometrų, dabartinis Vokietijos elektros energijos mišinys papildo 50 g CO2 vienam kilometrui. Vasarą bendra emisija (baterijoms gaminti ir nuolatiniam veikimui) yra apie 150 g CO2/km. „Šis CO2 išmetimas gerokai viršija įstatyme nustatytą 95 g CO2/km ribą“, – sakė Stockmar 2022 m. pradžioje MPKA (Motor Presse Klub Austria) organizuotame internetiniame renginyje. Papildymas: „Ši transporto priemonė neatitinka šiandieninių registracijos taisyklių! Nesuprantama, kodėl ES įstatymų leidėjai tiesiog ignoruoja akumuliatorių gamybos išmetamus teršalus. Jau nekalbant apie baterijų perdirbimui reikalingą energiją, kurią jis taip pat neįtraukė į savo skaičiavimus. Tiesą sakant, reikėtų atsižvelgti į viso transporto priemonės gyvavimo ciklo įvertinimą. 

Atsinaujinančios energijos augimas

Žinoma, į e. mobilumą atsiliepia vienas dalykas: kaip minėta, atsinaujinančių energijos šaltinių dalis Vokietijos elektros energijos derinyje ir toliau didės – iki 2030 m., atsižvelgiant į federalinės vyriausybės tikslą, iki 65 proc. Be to, galima tikėtis baterijų gamybos pagerėjimo tiek medžiagų efektyvumo, tiek energijos naudojimo požiūriu. „Jei gamybai naudojama atsinaujinanti elektra, akumuliatoriaus kuprinės anglies dvideginio kiekis sumažėja maždaug perpus“, – rašoma BMU dokumente. Nors atliekant pagrindinius skaičiavimus buvo atsižvelgta į tai, kad benzininiai ir dyzeliniai varikliai taip pat tampa ekonomiškesni, mažai tikėtina, kad tokia raida būtų panaši į elektromobilių.

Be didėjančios atsinaujinančios energijos dalies, tyrimas buvo pagrįstas šiomis prielaidomis: transporto priemonių gamybai daroma prielaida, kad gamyba Europoje, o akumuliatorių gamyba atsižvelgiama į esamą situaciją, atsižvelgiant į dabartinį gamintojų šalių derinį. Tada 2030 m. prognozuojama, kad baterijų gamyba bus Europoje. Tai atrodo pagrįsta, nes šiuo metu labai daugėja... Akumuliatorių gamybos plėtra Europoje yra investuota. Vien VW čia turi ambicingų planų.

Į skaičiavimus taip pat buvo įtrauktas biodegalų papildymas dyzelinu ir benzinu pagal nacionalinius tikslus ir Europos reglamentus. Elektros ir degalų sąnaudoms nustatyti naudojami tikroviški ADAC EcoTest pavyzdinių transporto priemonių duomenys, kurie yra žymiai didesni nei oficiali gamintojo informacija. Į laivyno vidurkius nebuvo atsižvelgta. O tam, kad būtų galima, kaip vadinama, „sąžiningai palyginti skirtingus naudojimo būdus“, bendras išmetamųjų teršalų kiekis buvo apskaičiuotas remiantis vidutine 150 000 kilometrų eksploatacijos rida.

Elektromobilis: sunaudoja 40 procentų mažiau CO2 

Remiantis visomis šiomis prielaidomis, 2030 metais elektromobilio pranašumas prieš benzininį variklį BMU modelio skaičiavime išaugs iki 42 proc., o prieš dyzelinį – iki 37 proc. Ir tai nepaisant daug energijos sunaudojančios gamybos. 

Kalbant apie imlias energijos sąnaudas: daug diskusijų sukėlusios alternatyvos, ypač pramonės stumiami elektroniniai degalai, turi trūkumą: „Šių degalų gamybai reikia daugiau energijos, nei vėliau galima gauti kaip kurą“, – teigia BMU ekspertai. Tuo pačiu metu jo naudojimas transporto priemonėse su vidaus degimo varikliais yra daug mažiau efektyvus, palyginti su elektros varikliais. KIT profesorius Doppelbaueris sutinka: „Jei sąžiningai apskaičiuoti dabartines 7,3 litro degalų sąnaudas 100 km, tai sintetiniam kurui reikia daugiau nei 10 kartų daugiau elektros energijos nei elektromobiliams.  

Elektromobiliams žaliavos sąnaudos yra didesnės

Tolesnė BMU analizė patvirtina įtarimą, kylantį dėl palyginti aukšto transporto priemonių gamybos išmetamųjų teršalų kiekio: atsižvelgiant į sukauptas žaliavų sąnaudas, elektromobiliai šiandien veikia dar blogiau nei transporto priemonės su vidaus degimo varikliais. „Tiesiog reikia daugiau žaliavų, kad būtų galima gaminti transporto priemonių komponentus. Naudojama daug daug gamybos reikalaujančių medžiagų, ypač akumuliatorių gamybai. Tai savo ruožtu taip pat turi įtakos ekologinei pusiausvyrai. 

Baterijų gamyba taip pat yra didžiausias grožis: pavyzdžiui, ličio jonų technologija reikalauja atitinkamo kiekio kobalto, kuris taip pat kritikuojamas dėl socialiai ir etiškai problemiškų finansavimo sąlygų bei didelio poveikio aplinkai. Čia yra didesnis dėmesys Tiekimo grandinės ir įmonės deramo patikrinimo įsipareigojimai BMU teigimu, perspektyvus požiūris į kovą su nusiskundimais, taip pat skatinantis naujų komponentų perdirbimo procesų plėtrą. Ir tai išreiškia tokią viltį: „Tolimesnė gamybos, medžiagų efektyvumo ir sandėliavimo technologijų plėtra greičiausiai žymiai pagerins balansą“. 

Nepaisant to, du pagrindinius Vokietijos tyrimo teiginius galima apibendrinti taip: Kalbant apie visas žaliavų sąnaudas, transporto priemonės su vidaus degimo varikliais šiuo metu vis dar turi pranašumą. Tačiau kalbant apie bendrą energijos poreikį, taigi ir CO2 emisiją per visą gyvavimo ciklą – apie tai ir kalbama šiame straipsnyje – elektrinės transporto priemonės jau akivaizdžiai lenkia savo didelį efektyvumą. 

Daugelis kitų tyrimų dabar taip pat suteikia elektromobiliams geresnį įvertinimą, palyginti su vidaus degimo varikliais, daugiausia dėl didelio variklio efektyvumo. ADAC balansas rodo, kad akumuliatorinių automobilių CO2 trūkumas kompensuojamas nuvažiuojant nuo 50 000 iki 100 000 kilometrų. 

Ar užtenka net (žaliosios) elektros? 

Tačiau ar iš tikrųjų užteks elektros ir, svarbiausia, ekologiškos elektros, jei bus įgyvendinti ambicingi ES ir didžiųjų Europos automobilių gamintojų elektrifikavimo planai? „Jei beveik visi automobiliai Vokietijoje būtų elektriniai, mums reikėtų 20–25 procentais daugiau elektros energijos“, – sako Doppelbaueris. Žinoma, iki plačiai paplitusio degimo varomų automobilių pardavimo pabaigos mums dar liko mažiausiai 10 metų. Ir tada paprastai prireikia dar 15 metų, kol automobilių parkas bus iš esmės pakeistas. „Esame optimistiškai nusiteikę, kad papildomos elektros energijos nepajėgsime visiškai pagaminti anksčiausiai po 25 metų. Kitaip tariant, per metus tereikia sukurti beveik 1 proc. papildomos elektros energijos gamybos, kad būtų galima patenkinti papildomą elektromobilių poreikį.  

Eksperto teigimu, tikrieji elektromobilumo iššūkiai slypi kitur: sukurti patogias įkrovimo galimybes daugeliui milijonų žmonių, neturinčių nei nuosavo būsto, nei automobilių stovėjimo aikštelės. Taip pat kuriant konkurencingus automobilius, kurie nėra tik konvertuoti vidaus degimo varikliai. Ir galiausiai paspartinti naujų technologijų kūrimą ir gamybą, jas optimizuoti ir sumažinti išlaidas.

Vokiečių „automobilių popiežius“ prof. Ferdinandas Dudenhöfferis, 2022 m. vasaros pradžioje lankydamasis Austrijoje, pabrėžė, kad dėl elektromobilių CO2 balanso galima ginčytis visomis kryptimis: „Galite paruošti rezultatus taip, kaip norite, remdamiesi įvairiomis prielaidomis, pavyzdžiui, apie būsimą elektros energijos mišinį. siunčia kreipimąsi: „Neturėtume griauti e. mobilumo siaubingomis prielaidomis! 

Pats Dudenhöfferis įrodo, kad yra elektromobilumo gerbėjas ir sako: "Ateitis yra elektrinė. Neturėtume griauti e. mobilumo siaubingomis prielaidomis!" Jis skaičiuoja, kad iki 2030 metų du trečdaliai visų Vokietijoje parduodamų naujų automobilių bus elektromobiliai. Žinoma, dėl to elektros paklausa sprogs, todėl, pasak Dudenhöfferio, branduolinės energijos vargu ar galima apsieiti. „Neturėtume užsidaryti diskusijoje apie branduolinę energiją“, – sakė jis pokalbyje su automobilių pramone, Vokietijos pasitraukimas iš atominės energetikos yra naivus. Na, ES šiaip jau suteikė branduolinei energetikai žaliąjį ženklą. Tačiau dėl to, žinoma, taip pat galima diskutuoti.