Elektromobiļu CO2 bilance

Elektromobiļu CO2 bilance

Elektromobilitātes triumfu vairs nevar apturēt. Pēdējo nedēļu un mēnešu laikā vairāki lielie autoražotāji ir precizējuši savu kursu maiņu. Galvenokārt jaudīgā VW grupa, kas vēlas līdz 2030. gadam pusi no visa modeļa klāsta pārveidot par elektriskajiem automobiļiem, un līdz 2050. gadam cenšas panākt pilnībā līdzsvarotu CO2 līdzsvaru visā grupā. Konkurents Renault ir vēl ambiciozāks: franči vēlas līdz desmitgades beigām piedāvāt deviņas no desmit jaunām automašīnām ar tīri elektrisko piedziņu. Pārveides ambīcijas veicina politika: ES Komisija tikko prezentēja ilgi gaidīto klimata paketi “Fit for 55”. Viņu priekšlikumi ir paredzēti kā ceļvedis mērķim līdz 2030. gadam, salīdzinot ar 1990. gadu, samazināt vismaz 55 procentus no siltumnīcefekta gāzēm. Daļa no tiem ir vērsta uz automobiļu nozari: no 2035. gada jaunām automašīnām vairs nevajadzētu radīt CO2 emisijas. Bet cik videi draudzīgas patiesībā ir elektromobiļi un līdz ar to visa e-mobilitāte?

Oglekļa pēdas nospiedums: tas ir vairāk nekā tikai operācijas

Vai tiešām elektriskie transportlīdzekļi ir videi draudzīgāki nekā mūsdienu iekšdedzes dzinēji, neatkarīgi no tā, vai tie ir benzīna vai dīzeļdegvielas dzinēji? Par to strīdas arī eksperti. Galu galā ir jāņem vērā ne tikai (neesošās) emisijas braukšanas laikā, bet arī piesārņotāji, kas rodas visā automašīnas kalpošanas laikā. "Elektromobiļi brauc lokāli bez emisijām. Tas nenozīmē, ka tie brauc arī bez CO2, jo ir jāņem vērā elektroenerģijas ražošana," viesrakstā žurnālā "Auto Motor Sport" skaidro profesors Martins Dopelbauers no Karlsrūes Tehnoloģiju institūta (KIT), kur viņš ir hibrīdelektrisko transportlīdzekļu profesors. 

Uz jautājumu par videi draudzīgumu, elektrisko transportlīdzekļu faktisko CO2 nospiedumu var atbildēt tikai ar visaptveroša vides līdzsvara palīdzību. Tiek ņemts vērā viss transportlīdzekļu dzīves cikls: no visu komponentu, ieskaitot akumulatoru, ražošanas līdz transportlīdzekļa darbībai un tai nepieciešamajai enerģijai, kā arī apkopes darbiem un līdz pat automašīnas utilizācijai. Vācijas Federālā vides, dabas aizsardzības un kodoldrošības ministrija (BMU) ir izstrādājusi šādu holistisku novērtējumu. Rezultāts ir pētījums "Cik videi draudzīgi ir elektromobiļi?" 

Kāpēc tik daudzi pētījumi ir maldinoši

Tas arī izskaidro, kāpēc ir tik daudz dažādu, dažkārt maldinošu vai pretrunīgu ziņojumu par e-automobiļu videi draudzīgumu: BMU norāda, ka biežākie iemesli tam ir dažādu transportlīdzekļu raksturlielumu salīdzināšana (piem., klases, dzinēji un akumulatoru izmēri), dažādu bilances sadaļu apsvēršana (piemēram, tikai transportlīdzekļu ražošana) un dažādi pieņēmumi par automašīnu izmantošanu un pieņēmumiem. Turklāt dažreiz tiek izmantoti novecojuši dati, īpaši akumulatoriem. Runājot par akumulatoriem: pieņēmumi par elektromobiļu akumulatora kalpošanas laiku dažādos pētījumos bieži ir ļoti atšķirīgi. Īsāk sakot, ābolus bieži salīdzina ar apelsīniem un dažreiz tiek izmantoti nepareizi vai vismaz novecojuši dati.

CO2 elektriskā automašīna: elektroenerģijas kombinācija ir ļoti svarīga

Elektroenerģijas kombinācija galvenokārt nosaka, vai elektriskais transportlīdzeklis ir labāks oglekļa pēdas nospieduma ziņā nekā iekšdedzes dzinējs. Lai gan šāds transportlīdzeklis darbojas bez emisijām, spēkstacijas noteikti izdala siltumnīcefekta gāzes, nodrošinot uzlādes strāvu, vismaz tad, ja tiek izmantots fosilais kurināmais. 

Tādās valstīs kā Vācija un Austrija elektroenerģijas ražošanai tiek izmantots arvien vairāk atjaunojamo enerģijas avotu. Piemēram, 2019. gadā to īpatsvars Vācijā bija aptuveni 41 procents, bet Austrijā tajā pašā gadā tas bija pat 75,1 procents, liecina Austrijas statistikas pārvaldes energobilance. Tas ir salīdzināms ar ES vidējo rādītāju 34,1%. Jebkurā gadījumā šī tendence turpina pieaugt; Vācijā vairāk nekā puse elektroenerģijas drīzumā pirmo reizi tiks iegūta no atjaunojamiem avotiem. Tomēr ar pašreizējo Vācijas elektroenerģijas kombināciju elektromobiļi ir ievērojami draudzīgāki klimatam nekā iekšdedzes transportlīdzekļi.  

To apstiprina prof. Doppelbauers no KIT: Kā viņš skaidro, jauna automašīna (visi piedziņas veidi) ES 2020. gadā radīja vidēji aptuveni 140 gramus CO2 uz kilometru. Pieaugošais PHEV un elektrisko transportlīdzekļu skaits jau būtu ievērojami samazinājis šo vērtību salīdzinājumā ar 2019. gadu. Elektromobiļi, protams, izmanto elektrību. Pēc eksperta domām, tipiskā vērtība, ieskaitot uzlādes zudumus, būtu 22 kWh/100 km. Federālā vides aģentūra (UBA) zina, cik daudz CO2 ir izdalīts līdz šim, ražojot vienu kWh. Tās tīmekļa vietnē ir norādīta vērtība 366 g CO2/kWh 2020. gadam. 

Dopelbauers tagad aprēķina: "CO2 izmešu daudzums, kas rodas, braucot ar elektrisko automašīnu, ir neliels attālums no trīs noteikuma: 22 kWh/100 km x 366 g (CO2)/kWh = 8 052 g (CO2)/100 km. Tas atbilst 80,5 g/km. Ietaupījumi ir, salīdzinot ar šo jauno automobili (un jau ir ievērojams skaits, salīdzinot ar šo jauno automašīnu). un iekļauti plug-in hibrīdi): labi 42 procenti. 

Baterijas negatīvi ietekmē ekoloģisko līdzsvaru

Bet kā ir ar energoietilpīgu akumulatoru ražošanu un kā tas ietekmē kopējo līdzsvaru? Tas jau iepriekš ir īstais garastāvokļa slepkava, kad runa ir par e-mobilitāti! Sarežģītās un energoietilpīgās akumulatoru ražošanas dēļ visa transportlīdzekļu ražošana, apkope un iznīcināšana vairāk ietekmē klimata līdzsvaru nekā visa braukšanas darbība. Un arī ievērojami vairāk nekā salīdzināmos transportlīdzekļos ar iekšdedzes dzinēju (skat. grafiku).

Tomēr saskaņā ar BMU pētījumu par elektromobiļiem bilance kopumā joprojām ir pozitīva, jo darbība ir daudz videi draudzīgāka. "Mūsdienu kompaktās klases elektrisko transportlīdzekļu siltumnīcefekta gāzu emisijas visā tā kalpošanas laikā ir zemākas nekā salīdzināmiem transportlīdzekļiem ar iekšdedzes dzinējiem. Salīdzinot ar benzīna dzinēju, tas rada aptuveni par 30 procentiem mazāk siltumnīcefekta gāzu. Salīdzinot ar salīdzināmu dīzeļdzinēju, tas ir par aptuveni 23 procentiem mazāks," teikts BMU Research pētījumā, kas aprēķināts, balstoties uz šīm vērtībām IfHeidelberg Institutee.

Jirgena Štokmara spriedums ir daudz kritiskāks. Pieredzējušais autobūves attīstības eksperts savas karjeras laikā ir strādājis vadības amatā, cita starpā Magna, Steyr Daimler Puch, Opel un Audi. Today he advises companies in the automotive sector and taught at the TU Vienna. Of course, Stockmar uses an Audi e-tron and therefore a luxury SUV in his calculations. Saskaņā ar Stockmar datiem litija jonu akumulatora ražošana radītu 165 kg CO2 uz vienu kWh akumulatora jaudas, liecina Johanneseum Research. The production of a 95 kWh battery in the Audi e-tron required 15,675 kg of CO2. A vehicle with a combustion engine with the legally permitted CO2 emissions of 95 g per kilometer would therefore run 165,000 kilometers. Un pat tad elektriskais transportlīdzeklis nebūtu tā vērts, jo darbības laikā tas joprojām patērē elektrību.  

Sadalot pieņemtajā nobraukumā 150 000, e-tron Stockmar aprēķina piemērā ir 104,5 g CO2 uz kilometru, tikai ražojot akumulatorus. Saskaņā ar Stockmar datiem, transportlīdzekļa patēriņš 15 kWh uz 100 kilometriem, pašreizējais Vācijas elektroenerģijas maisījums rada papildu 50 g CO2 uz kilometru. Vasarā tas rada kopējo emisiju (akumulatoru ražošanai un pastāvīgai darbībai) aptuveni 150 g CO2/km. “Šīs CO2 emisijas ir krietni virs likumā noteiktās emisijas robežvērtības 95 g CO2/km,” sacīja Stockmar tiešsaistes pasākumā, ko 2022. gada sākumā organizēja MPKA (Motor Presse Klub Austria). Papildinājums: “Šis transportlīdzeklis neatbilst šodienas reģistrācijas noteikumiem!” Nav saprotams, kāpēc akumulatoru ražošanas radītās emisijas ES likumdevēji vienkārši ignorē. Nemaz nerunājot par enerģiju, kas nepieciešama akumulatoru pārstrādei, ko viņš arī izlaida savos aprēķinos. Faktiski būtu jāņem vērā dzīves cikla novērtējums visā transportlīdzekļa dzīves ciklā. 

Atjaunojamās enerģijas izmantošana pieaug

Protams, e-mobilitāte ietekmē vienu lietu: kā minēts, atjaunojamo energoresursu īpatsvars Vācijas elektroenerģijas klāstā turpinās pieaugt - līdz 2030. gadam līdz 65 procentiem saskaņā ar federālās valdības mērķi. Turklāt ir gaidāmi uzlabojumi akumulatoru ražošanā gan materiālu efektivitātes, gan enerģijas patēriņa ziņā. "Ja ražošanā izmanto atjaunojamo elektroenerģiju, akumulatora oglekļa dioksīda mugursoma tiek samazināta apmēram uz pusi," teikts BMU dokumentā. Lai gan pamatā esošajos aprēķinos tika ņemts vērā, ka arī benzīna un dīzeļdzinēji kļūst arvien ekonomiskāki, maz ticams, ka tāda attīstība būtu salīdzināma ar elektromobiļu attīstību.

Papildus pieaugošajam atjaunojamo energoresursu īpatsvaram pētījums tika balstīts uz šādiem pieņēmumiem: transportlīdzekļu ražošanai tiek pieņemta ražošana Eiropā, bet akumulatoru ražošana tiek ņemta vērā pašreizējā situācijā atbilstoši pašreizējam ražošanas valstu sastāvam. Pēc tam 2030. gada izredzes paredzēja akumulatoru ražošanu Eiropā. Tas šķiet saprātīgi, jo pašlaik ievērojami pieaug... Akumulatoru ražošanas paplašināšana Eiropā ir ieguldīts. VW vien te ir ambiciozi plāni.

Aprēķinos tika iekļauta arī biodegvielas pievienošana dīzeļdegvielai un benzīnam saskaņā ar valsts mērķiem un Eiropas noteikumiem. Elektroenerģijas un degvielas patēriņam tiek izmantoti reālistiski dati no tipiskiem transportlīdzekļu paraugiem no ADAC EcoTest, kas ir ievērojami augstāks nekā oficiālā ražotāja informācija. Flotes vidējie rādītāji netika ņemti vērā. Un, lai nodrošinātu, kā to sauc, "godīgu salīdzinājumu starp dažādiem lietošanas veidiem", kopējās emisijas tika aprēķinātas, pamatojoties uz vidējo kalpošanas laiku nobraukumu 150 000 kilometru.

Elektromobilis: par 40 procentiem mazāks CO2 patēriņš 

Saskaņā ar visiem šiem pieņēmumiem elektromobiļa priekšrocība 2030. gadā salīdzinājumā ar benzīna dzinēju BMU modeļa aprēķinā pieaugs līdz 42 procentiem un pār dīzeli līdz 37 procentiem. Un tas neskatoties uz energoietilpīgo ražošanu. 

Runājot par energoietilpīgu: daudz apspriestajām alternatīvām, īpaši nozares virzītajām e-degvielām, ir mīnuss: “Šo degvielu ražošanai nepieciešams vairāk enerģijas, nekā pēc tam ir pieejams kā degviela,” secina BMU eksperti. Tajā pašā laikā tā izmantošana transportlīdzekļos ar iekšdedzes dzinēju ir daudz mazāk efektīva nekā elektromotoriem. KIT profesors Dopelbauers piekrīt: "Ja godīgi aprēķināt pašreizējo degvielas patēriņu 7,3 litri uz 100 km, tad sintētiskajai degvielai ir nepieciešams vairāk nekā 10 reizes vairāk elektroenerģijas nekā elektromobiļiem."  

Izejvielu izmaksas elektromobiļiem ir lielākas

Turpmākā BMU analīze apstiprina aizdomas, kas izriet no salīdzinoši augstā emisiju līmeņa transportlīdzekļu ražošanā: kumulatīvo izejvielu izdevumu ziņā elektriskie transportlīdzekļi mūsdienās darbojas pat sliktāk nekā transportlīdzekļi ar iekšdedzes dzinēju. "Transportlīdzekļu detaļu ražošanai vienkārši nepieciešams vairāk izejvielu. Tiek izmantoti vairāki ražošanas ietilpīgi materiāli, jo īpaši akumulatoru ražošanā." Tas savukārt ietekmē arī ekoloģisko līdzsvaru. 

Arī šeit akumulatoru ražošana ir vislielākais kaitējums: piemēram, litija jonu tehnoloģijai ir nepieciešams atbilstošs daudzums kobalta, kas arī tiek kritizēts par sociāli un ētiski problemātiskajiem finansēšanas nosacījumiem, kā arī lielo ietekmi uz vidi. Šeit ir pastiprināta uzmanība Piegādes ķēdes un uzņēmuma uzticamības pārbaudes pienākumi daudzsološa pieeja sūdzību apkarošanai, norāda BMU, kas arī veicina jaunu komponentu pārstrādes procesu attīstību. Un tas izsaka šādu cerību: "Turpmākā ražošanas, materiālu efektivitātes un uzglabāšanas tehnoloģiju attīstība, visticamāk, būtiski uzlabos bilanci." 

Neskatoties uz to, divus galvenos Vācijas pētījuma apgalvojumus var apkopot šādi: kopējā izejvielu patēriņa ziņā transportlīdzekļiem ar iekšdedzes dzinēju pašlaik joprojām ir priekšrocības. Taču kopējās enerģijas nepieciešamības un līdz ar to CO2 emisiju ziņā visā dzīves ciklā — un par to ir šis raksts — elektriskie transportlīdzekļi jau tagad ir nepārprotami priekšā to augstās efektivitātes dēļ. 

Arī daudzi citi pētījumi tagad elektromobiļiem piešķir labāku novērtējumu salīdzinājumā ar iekšdedzes transportlīdzekļiem, kas galvenokārt ir saistīts ar dzinēja augsto efektivitāti. ADAC bilance liecina, ka akumulatoru automašīnu CO2 trūkums tiek kompensēts, braucot no 50 000 līdz 100 000 kilometru. 

Vai vispār pietiek (zaļās) elektrības? 

Bet vai tiešām pietiks elektrības un, galvenais, zaļās elektrības, ja tiks īstenoti ES un lielāko Eiropas autoražotāju vērienīgie elektrifikācijas plāni? "Ja gandrīz visas automašīnas Vācijā būtu elektriskās, mums būtu nepieciešams par 20 līdz 25 procentiem vairāk elektroenerģijas," saka Dopelbauers. Protams, mums joprojām ir vismaz 10 gadi līdz plaši izplatītam iekšdedzes automašīnu pārdošanas beigām. Un tad parasti paiet vēl 15 gadi, līdz autoparks ir lielā mērā pārveidots. "Esam optimistiski noskaņoti, ka nevarēsim pilnībā saražot papildu elektroenerģijas ražošanu ātrākais 25 gadu laikā. Citiem vārdiem sakot: mums ir jāveido tikai gandrīz 1% papildu elektroenerģijas ražošana gadā, lai absorbētu papildu pieprasījumu no elektromobiļiem."  

Pēc eksperta domām, patiesie elektromobilitātes izaicinājumi meklējami citur: radīt ērtas uzlādes iespējas daudziem miljoniem cilvēku, kuriem nav savas mājas vai autostāvvietas. Un arī radot konkurētspējīgas automašīnas, kas nav tikai pārveidoti iekšdedzes dzinēji. Un visbeidzot – paātrināt jauno tehnoloģiju izstrādi un ražošanu, optimizēt tās un samazināt izmaksas.

Vācu “auto pāvests” profesors Ferdinands Dudenhēfers, 2022. gada vasaras sākumā lidojot vizītē Austrijā, uzsvēra, ka par elektromobiļu CO2 bilanci var strīdēties visos virzienos: “Jūs varat sagatavot rezultātus tā, kā vēlaties, izmantojot dažādus pieņēmumus, piemēram, par nākotnes elektroenerģijas maisījumu. nosūta aicinājumu: "Mums nevajadzētu iznīcināt e-mobilitāti ar šausminošiem pieņēmumiem!" 

Pats Dudenhēfers izrādās elektromobilitātes cienītājs un saka: "Nākotne ir elektriska. Mums nevajadzētu sabojāt e-mobilitāti ar šausminošiem pieņēmumiem!" Viņš lēš, ka līdz 2030. gadam divas trešdaļas no visiem Vācijā pārdotajiem jaunajiem auto būs elektromobiļi. Protams, līdz ar to pieprasījums pēc elektrības pieaugs, un tāpēc, pēc Dudenhöffer teiktā, kodolenerģiju diez vai var apiet. "Mums nevajadzētu aizvērt prātus diskusijām par kodolenerģiju," viņš teica sarunā ar autobūves nozari, Vācijas izstāšanās no atomenerģijas ir naiva. Nu, ES jau tāpat ir piešķīrusi kodolenerģijai zaļo zīmi. Bet par to, protams, var arī strīdēties.