Bilanțul CO2 al mașinilor electrice

Bilanțul CO2 al mașinilor electrice

Triumful electromobilității nu mai poate fi oprit. În ultimele săptămâni și luni, câțiva mari producători de automobile și-au precizat schimbarea de curs. Mai presus de toate, puternicul Grup VW, care vrea să fi transformat jumătate din întreaga sa gamă de modele la mașini electrice până în 2030 și țintește la un echilibru complet echilibrat de CO2 în întregul grup până în 2050. Rivalul Renault este și mai ambițios: francezii vor să ofere nouă din zece mașini noi cu propulsie pur electrică până la sfârșitul deceniului. Ambiția de transformare este alimentată de politică: Comisia UE tocmai a prezentat mult așteptatul pachet climatic „Fit for 55”. Propunerile lor sunt menite să fie o foaie de parcurs pentru obiectivul de a economisi cel puțin 55% din gazele cu efect de seră până în 2030, comparativ cu 1990. O parte se concentrează pe industria auto: mașinile noi nu ar trebui să mai emită emisii de CO2 din 2035. Dar cât de ecologice sunt cu adevărat mașinile electrice și, prin urmare, toată mobilitatea electrică?

Amprenta de carbon: este mai mult decât operațiuni

Sunt vehiculele electrice mai ecologice decât motoarele cu ardere moderne, fie ele pe benzină sau diesel? Experții argumentează, de asemenea, despre acest lucru. În cele din urmă, trebuie luate în considerare nu doar emisiile (inexistente) din timpul condusului, ci și poluanții produși pe toată durata de viață a mașinii. "Mașinile electrice circulă la nivel local fără emisii. Asta nu înseamnă că conduc și fără CO2, pentru că trebuie luată în considerare generarea de electricitate", explică prof. Martin Doppelbauer de la Institutul de Tehnologie (KIT) Karlsruhe, unde deține o catedră pentru vehicule electrice hibride, într-un articol invitat din revista „Auto Motor Sport”. 

Întrebarea privind respectarea mediului, amprenta reală de CO2 a vehiculelor electrice, poate fi răspunsă doar cu ajutorul unui echilibru cuprinzător de mediu. Se ia în considerare întregul ciclu de viață al vehiculelor: de la producția tuturor componentelor, inclusiv a bateriei, până la funcționarea vehiculului și energia necesară pentru acesta, precum și efortul de întreținere și până la aruncarea mașinii. Ministerul Federal German pentru Mediu, Conservarea Naturii și Securitatea Nucleară (BMU) a elaborat o astfel de evaluare holistică. Rezultatul este studiul „Cât de ecologice sunt mașinile electrice?” 

De ce atât de multe studii induc în eroare

De asemenea, explică de ce există atât de multe rapoarte diferite, uneori înșelătoare sau contradictorii cu privire la respectarea mediului înconjurător a mașinilor electronice: conform BMU, cele mai frecvente motive pentru aceasta includ compararea diferitelor caracteristici ale vehiculului (de exemplu, clase, motoare și dimensiuni ale bateriei), luarea în considerare a diferitelor secțiuni ale bilanțului (de exemplu, doar producția de vehicule) și diverse ipoteze despre producția de electricitate și combinații de e-car. În plus, uneori sunt folosite date învechite, în special pentru baterii. Apropo de baterii: ipotezele despre durata de viață a bateriei pentru mașinile electrice sunt adesea foarte diferite în diferite studii. Pe scurt, merele sunt adesea comparate cu portocale și uneori sunt folosite date incorecte sau cel puțin învechite.

Mașină electrică cu CO2: mixul de energie electrică este esențial

Mixul de energie electrică determină în primul rând dacă un vehicul electric are performanțe mai bune în ceea ce privește amprenta sa de carbon decât un motor cu ardere. În timp ce un astfel de vehicul funcționează fără emisii, centralele electrice emit cu siguranță gaze cu efect de seră atunci când furnizează curent de încărcare, cel puțin dacă se folosesc combustibili fosili. 

În țări precum Germania și Austria, din ce în ce mai multe energii regenerabile sunt folosite pentru a genera electricitate. În 2019, de exemplu, ponderea lor în Germania a fost de aproximativ 41 la sută, iar în Austria, în același an, a ajuns la 75,1 la sută, conform bilanțului energetic al Statistics Austria. Aceasta se compară cu media UE de 34,1%. În orice caz, tendința continuă să crească; în Germania, mai mult de jumătate din electricitate va proveni în curând din surse regenerabile pentru prima dată. Cu toate acestea, cu mixul de energie electrică german actual, mașinile electrice sunt semnificativ mai ecologice decât vehiculele cu ardere.  

Acest lucru este confirmat de prof. Doppelbauer de la KIT: După cum explică el, o mașină nouă (toate tipurile de vehicule) în UE a emis în medie aproximativ 140 de grame de CO2 pe kilometru în 2020. Numărul tot mai mare de vehicule PHEV și vehicule electrice ar fi redus deja această valoare semnificativ în comparație cu 2019. Potrivit expertului, o valoare tipică, inclusiv pierderile de încărcare, ar fi de 22 kWh/100 km. Agenția Federală de Mediu (UBA) știe cât de mult CO2 a fost emis până în prezent atunci când produce un kWh. Aceasta precizează o valoare de 366 g CO2/kWh pentru 2020 pe site-ul său. 

Doppelbauer calculează acum: „Emisiile de CO2 care apar la conducerea unei mașini electrice sunt atunci la o distanță scurtă de o regulă de trei: 22kWh/100 km x 366 g (CO2)/kWh = 8.052 g (CO2)/100 km. Aceasta corespunde la 80,5 g/km. Mașini electrice și hibride plug-in incluse): o bună proporție de 42 la sută.” 

Bateriile au un impact negativ asupra echilibrului ecologic

Dar cum rămâne cu producția de baterii consumatoare de energie și cum afectează aceasta echilibrul general? Acesta este, cu atât de mult în avans, adevăratul ucigaș al dispoziției atunci când vine vorba de mobilitate electrică! Datorită producției complexe și consumatoare de energie a bateriilor, întreaga producție, întreținere și eliminare a vehiculelor reprezintă mai mult în echilibrul climatic decât întreaga operațiune de conducere. Și, de asemenea, mult mai mult decât vehiculele comparabile cu motoare cu ardere (vezi graficul).

Cu toate acestea, conform studiului BMU pentru mașinile electrice, bilanțul este încă pozitiv în general, deoarece operațiunea este mult mai ecologică. „Emisiile de gaze cu efect de seră ale vehiculului electric de clasă compactă de astăzi sunt mai mici pe întreaga durată de viață decât vehiculele comparabile cu motoare cu ardere. În comparație cu un motor pe benzină, produce cu aproximativ 30 la sută mai puține gaze cu efect de seră. În comparație cu un motor diesel comparabil, este cu aproximativ 23 la sută mai puțin”, spune studiul BMU, care a calculat aceste valori pe baza datelor de la Institutul de Cercetare a Energiei și a Energiei.

Verdictul lui Jürgen Stockmar este mult mai critic. Expertul în dezvoltare auto cu experiență a lucrat în management la Magna, Steyr Daimler Puch, Opel și Audi, printre altele, de-a lungul carierei sale. Astăzi consiliază companii din sectorul auto și a predat la TU Viena. Desigur, Stockmar folosește în calculele sale un Audi e-tron și deci un SUV de lux. Potrivit Stockmar, producția unei baterii litiu-ion ar produce 165 kg de CO2 per kWh de capacitate a bateriei, potrivit Johanneum Research. Producția unei baterii de 95 kWh la Audi e-tron a necesitat 15.675 kg de CO2. Un vehicul cu motor cu combustie cu emisiile de CO2 permise legal de 95 g pe kilometru ar parcurge 165.000 de kilometri. Și nici atunci, vehiculul electric nu ar merita pentru că încă mai folosește electricitate în timpul funcționării.  

Împărțit într-un kilometraj presupus de 150.000, e-tron din exemplul de calcul al lui Stockmar ajunge la 104,5 g de CO2 pe kilometru numai prin producția de baterii. Cu un consum al vehiculului de 15 kWh la 100 de kilometri, mixul de electricitate german actual adaugă încă 50 g de CO2 pe kilometru, potrivit Stockmar. Vara, acest lucru are ca rezultat o emisie totală (pentru producția de baterii și funcționarea continuă) de aproximativ 150 g CO2/km. „Aceste emisii de CO2 sunt mult peste limita legală de emisie de 95 g CO2/km”, a declarat Stockmar la un eveniment online organizat de MPKA (Motor Presse Klub Austria) la începutul anului 2022. Addendum: „Acest vehicul nu respectă reglementările de înmatriculare de astăzi!” Este de neînțeles de ce emisiile cauzate de producția de baterii sunt pur și simplu ignorate de legislatorii UE. Ca să nu mai vorbim de energia necesară reciclării bateriilor, pe care a omis-o și el din calculele sale. De fapt, evaluarea ciclului de viață pe întregul ciclu de viață al unui vehicul ar trebui să fie luată în considerare. 

Energiile regenerabile în creștere

Desigur, un lucru joacă în mâinile mobilității electrice: după cum am menționat, ponderea energiilor regenerabile în mixul de electricitate german va continua să crească - la cel puțin 65% până în 2030, în conformitate cu obiectivul guvernului federal. În plus, se pot aștepta îmbunătățiri în producția de baterii, atât în ​​ceea ce privește eficiența materialelor, cât și utilizarea energiei. „Dacă energie electrică regenerabilă este utilizată pentru producție, rucsacul de dioxid de carbon al bateriei este redus la aproximativ jumătate”, spune lucrarea BMU. Deși calculele de bază au ținut cont de faptul că motoarele pe benzină și diesel devin și mai economice, este puțin probabilă o dezvoltare comparabilă cu cea a mașinilor electrice.

Pe lângă o pondere în creștere a energiilor regenerabile, studiul s-a bazat pe următoarele ipoteze: Producția în Europa este presupusă pentru producția de vehicule, în timp ce producția de baterii este luată în considerare pentru situația actuală în funcție de mixul actual de țări producătoare. Perspectivele pentru 2030 au presupus apoi producția europeană de baterii. Acest lucru pare rezonabil, deoarece în prezent există o creștere masivă a... Extinderea producției de baterii în Europa este investit. Doar VW are planuri ambițioase aici.

În calcule a fost inclusă și adăugarea de biocombustibili la motorină și benzină în conformitate cu obiectivele naționale și cu reglementările europene. Pentru consumul de energie electrică și de combustibil, sunt utilizate date realiste de la vehicule tipice de exemplu de la ADAC EcoTest, care sunt semnificativ mai mari decât informațiile oficiale ale producătorului. Mediile flotei nu au fost luate în considerare. Și pentru a permite, așa cum se numește, „o comparație corectă între diferitele tipuri de utilizare”, emisiile totale au fost calculate pe baza unui kilometraj mediu pe durata de viață de 150.000 de kilometri.

Mașină electrică: cu 40% mai puțin consum de CO2 

În toate aceste ipoteze, avantajul unei mașini electrice în 2030 față de un motor pe benzină în calculul modelului BMU va crește la 42 la sută și peste un diesel la 37 la sută. Și asta în ciuda producției consumatoare de energie. 

Vorbind de consumatoare de energie: alternativele mult discutate, în special e-combustibilii impulsionați de industrie, au un dezavantaj: „Producerea acestor combustibili necesită mai multă energie decât este disponibilă ulterior ca combustibil”, este concluzia experților BMU. În același timp, utilizarea sa în vehiculele cu motoare cu ardere este mult mai puțin eficientă în comparație cu motoarele electrice. Profesorul KIT Doppelbauer este de acord: „Dacă calculezi cu sinceritate consumul actual de combustibil de 7,3 litri la 100 km, atunci combustibilii sintetici necesită de peste 10 ori mai multă energie electrică decât mașinile electrice.”  

Costurile materiilor prime sunt mai mari pentru mașinile electrice

O analiză ulterioară a BMU confirmă o suspiciune care decurge din nivelul relativ ridicat al emisiilor din producția de vehicule: în ceea ce privește cheltuielile cumulate cu materii prime, vehiculele electrice de astăzi au performanțe și mai slabe decât vehiculele cu motor cu combustie. „Este pur și simplu necesare mai multe materii prime pentru a produce componente pentru vehicule. Sunt utilizate o serie de materiale intensive în producție, în special pentru producția de baterii”. Acest lucru, la rândul său, afectează și echilibrul ecologic. 

Și aici, producția de baterii este cea mai mare stricăciune: tehnologia litiu-ion, de exemplu, necesită cantități relevante de cobalt, care este, de asemenea, criticat pentru condițiile sale de finanțare problematice din punct de vedere social și etic, precum și pentru impactul ridicat asupra mediului. Există o atenție sporită aici Lanțurile de aprovizionare și obligațiile companiei de due diligence o abordare promițătoare pentru combaterea nemulțumirilor, potrivit BMU, care promovează și dezvoltarea proceselor de reciclare a componentelor noi. Și asta exprimă următoarea speranță: „Dezvoltarea în continuare a producției, a eficienței materialelor și a tehnologiei de stocare va îmbunătăți, cel mai probabil, în mod semnificativ bilanţul”. 

Cu toate acestea, cele două afirmații principale ale studiului german pot fi rezumate după cum urmează: În ceea ce privește consumul total de materii prime, vehiculele cu motoare cu ardere au în prezent un avantaj. Dar în ceea ce privește necesarul total de energie și, prin urmare, emisiile de CO2 de-a lungul întregului ciclu de viață - și despre asta este vorba în acest articol - vehiculele electrice sunt deja clar în avans datorită eficienței lor ridicate. 

Multe alte studii oferă acum și mașinilor electrice un rating mai bun în comparație cu vehiculele cu ardere, ceea ce se datorează în principal randamentului ridicat al motorului. Un bilanț al ADAC arată că dezavantajul de CO2 al mașinilor cu baterie este compensat atunci când parcurgeți între 50.000 și 100.000 de kilometri. 

Există suficientă electricitate (verde)? 

Dar va fi de fapt suficientă electricitate și, mai presus de toate, suficientă electricitate verde dacă planurile ambițioase de electrificare ale UE și ale marilor producători de automobile europeni sunt implementate? „Dacă aproape toate mașinile din Germania ar fi electrice, am avea nevoie de între 20 și 25% mai multă energie electrică”, spune Doppelbauer. Bineînțeles, suntem încă la cel puțin 10 ani de la încheierea larg răspândită a vânzării de mașini cu ardere. Și apoi, de obicei, durează încă 15 ani până când flota auto a fost transformată în mare măsură. „Suntem optimiști că nu vom putea genera pe deplin producția suplimentară de electricitate în cel mai devreme 25 de ani. Cu alte cuvinte: trebuie doar să creștem cu aproape 1% producție suplimentară de electricitate pe an pentru a absorbi cererea suplimentară de la mașinile electrice”.  

Potrivit expertului, adevăratele provocări ale electromobilității se află în altă parte: crearea de opțiuni de încărcare convenabile pentru multe milioane de oameni care nu au propria lor casă sau loc de parcare. Și, de asemenea, în crearea de mașini competitive care nu sunt doar motoare cu ardere convertite. Și, în sfârșit, să intensificăm dezvoltarea și producția de noi tehnologii, să le optimizezi și să reducă costurile.

„Papa pentru mașini” german, Prof. Ferdinand Dudenhöffer, a subliniat când a fost într-o vizită zburătoare în Austria la începutul verii 2022 că se poate argumenta în toate direcțiile când vine vorba de echilibrul CO2 al mașinilor electrice: „Puteți pregăti rezultatele așa cum doriți, folosind diverse ipoteze, de exemplu despre viitorul mix de energie electrică”. trimite un apel: „Nu ar trebui să distrugem mobilitatea electrică cu presupuneri oribile!” 

Dudenhöffer însuși se dovedește a fi un fan al electromobilității și spune: „Viitorul este electric. Nu ar trebui să stricăm mobilitatea electrică cu presupuneri oribile!” El estimează că până în 2030 două treimi din toate mașinile noi vândute în Germania vor fi mașini electrice. Desigur, cererea de energie electrică va exploda ca urmare, motiv pentru care, potrivit lui Dudenhöffer, aproape că nu există nicio cale de a ocoli energia nucleară. „Nu ar trebui să ne închidem mințile la discuția despre energia nucleară”, a spus el într-o conversație cu industria auto, ieșirea Germaniei din energia nucleară este naivă. Ei bine, UE a dat deja energiei nucleare o etichetă verde oricum. Dar, desigur, poate fi dezbătut și acest lucru.