Bilancia CO2 elektromobilov

Bilancia CO2 elektromobilov

Triumf elektromobility sa už nedá zastaviť. Niekoľko veľkých automobiliek v posledných týždňoch a mesiacoch špecifikovalo zmenu kurzu. Predovšetkým výkonný koncern VW, ktorý chce do roku 2030 prerobiť polovicu celého modelového radu na elektromobily a do roku 2050 sa usiluje o úplne vyrovnanú bilanciu CO2 v rámci celej skupiny. Konkurenčný Renault je ešte ambicióznejší: Francúzi chcú do konca dekády ponúknuť deväť z desiatich nových áut s čisto elektrickým pohonom. Transformačné ambície sú podporované politikou: Európska komisia práve predstavila dlho očakávaný klimatický balík „Fit for 55“. Ich návrhy majú byť plánom na dosiahnutie cieľa ušetriť aspoň 55 percent skleníkových plynov do roku 2030 v porovnaní s rokom 1990. Časť z nich sa zameriava na automobilový priemysel: nové autá by už od roku 2035 nemali vypúšťať emisie CO2. Nakoľko sú však elektromobily a teda aj celá e-mobilita šetrné k životnému prostrediu?

Uhlíková stopa: Ide o viac než len o operácie

Sú elektrické vozidlá skutočne ekologickejšie ako moderné spaľovacie motory, či už benzínové alebo naftové? O tom polemizujú aj odborníci. V konečnom dôsledku treba brať do úvahy nielen (neexistujúce) emisie počas jazdy, ale aj škodliviny vyprodukované počas celej životnosti auta. "Elektromobily jazdia lokálne bez emisií. To neznamená, že jazdia aj bez emisií CO2, pretože treba brať do úvahy výrobu elektriny," vysvetľuje profesor Martin Doppelbauer z Karlsruhe Institute of Technology (KIT), kde je profesorom pre hybridné elektrické vozidlá, v hosťujúcom článku v magazíne "Auto Motor Sport". 

Otázku šetrnosti k životnému prostrediu, skutočnú stopu CO2 elektrických vozidiel, možno zodpovedať len pomocou komplexnej environmentálnej bilancie. Zohľadňuje sa celý životný cyklus vozidiel: od výroby všetkých komponentov vrátane batérie, cez prevádzku vozidla a energiu na to potrebnú, ako aj náročnosť údržby až po likvidáciu auta. Nemecké spolkové ministerstvo životného prostredia, ochrany prírody a jadrovej bezpečnosti (BMU) vypracovalo takéto holistické hodnotenie. Výsledkom je štúdia „Ako ekologické sú elektromobily? 

Prečo je toľko štúdií zavádzajúcich

Vysvetľuje tiež, prečo existuje toľko rôznych, niekedy zavádzajúcich alebo protichodných správ o šetrnosti elektrických áut k životnému prostrediu: Podľa BMU medzi najbežnejšie dôvody patrí porovnávanie rôznych charakteristík vozidiel (napríklad triedy, motory a veľkosti batérií), zohľadnenie rôznych častí súvahy (napríklad len výroba vozidiel) a rôzne predpoklady o mixe elektrickej energie pri výrobe a používaní elektrických áut. Okrem toho sa niekedy používajú neaktuálne údaje, najmä pri batériách. Keď už hovoríme o batériách: Predpoklady o životnosti batérie pre elektromobily sa v rôznych štúdiách často veľmi líšia. Jablká sa skrátka často porovnávajú s pomarančmi a niekedy sa používajú nesprávne alebo prinajmenšom neaktuálne údaje.

Elektromobil CO2: Rozhodujúci je mix elektriny

Elektrický mix primárne určuje, či elektrické vozidlo funguje lepšie z hľadiska uhlíkovej stopy ako spaľovací motor. Zatiaľ čo takéto vozidlo jazdí bez emisií, elektrárne pri poskytovaní nabíjacieho prúdu určite vypúšťajú skleníkové plyny, aspoň ak sa používajú fosílne palivá. 

V krajinách ako Nemecko a Rakúsko sa na výrobu elektriny využíva čoraz viac obnoviteľných energií. Napríklad v roku 2019 sa ich podiel v Nemecku pohyboval okolo 41 percent a v Rakúsku v tom istom roku až 75,1 percenta, podľa energetickej bilancie Rakúskeho štatistického úradu. V porovnaní s priemerom EÚ je to 34,1 percenta. V každom prípade trend stále stúpa; v Nemecku bude čoskoro po prvýkrát viac ako polovica elektriny pochádzať z obnoviteľných zdrojov. Pri súčasnom nemeckom mixe elektrickej energie sú však elektromobily výrazne šetrnejšie ku klíme ako vozidlá so spaľovacím motorom.  

Potvrdzuje to prof. Doppelbauer z KIT: Ako vysvetľuje, nové auto (všetky typy pohonu) v EÚ vyprodukovalo v roku 2020 v priemere približne 140 gramov CO2 na kilometer. Vzrastajúci počet PHEV a elektrických vozidiel by už túto hodnotu výrazne znížil v porovnaní s rokom 2019. Elektrické autá evidentne využívajú elektrickú energiu pri jazde. Typická hodnota vrátane strát pri nabíjaní by podľa odborníka bola 22 kWh/100 km. Federálna agentúra pre životné prostredie (UBA) vie, koľko CO2 sa doteraz vyprodukovalo pri výrobe jednej kWh. Tá na svojej webovej stránke uvádza hodnotu 366g CO2/kWh pre rok 2020. 

Doppelbauer teraz vypočítava: "Emisie CO2, ktoré vznikajú pri jazde s elektrickým autom, sú potom len kúsok od pravidla troch: 22 kWh/100 km x 366 g (CO2)/kWh = 8 052 g (CO2)/100 km. To zodpovedá 80,5 g/km. Úspora v porovnaní s priemerným novým autom je už značná. vrátane plug-in hybridov): dobrých 42 percent.“ 

Batérie majú negatívny vplyv na ekologickú rovnováhu

Ako je to však s energeticky náročnou výrobou batérií a ako to ovplyvňuje celkovú bilanciu? Toto je, už vopred, skutočný zabijak nálady, pokiaľ ide o e-mobilitu! Z dôvodu komplexnej a energeticky náročnej výroby batérií má celá výroba, údržba a likvidácia vozidiel väčší podiel na klimatickej bilancii ako celá prevádzka jazdy. A tiež výrazne viac ako porovnateľné vozidlá so spaľovacími motormi (pozri obrázok).

Napriek tomu je podľa štúdie BMU pre elektromobily bilancia celkovo stále pozitívna, pretože prevádzka je oveľa ekologickejšia. "Emisie skleníkových plynov dnešného elektrického vozidla kompaktnej triedy sú počas celej jeho životnosti nižšie ako porovnateľné vozidlá so spaľovacími motormi. V porovnaní s benzínovým motorom produkuje asi o 30 percent menej skleníkových plynov. V porovnaní s porovnateľným dieselovým motorom je to asi o 23 percent menej," uvádza štúdia BMU, ktorá tieto hodnoty vypočítala na základe údajov Ifeu (Heidelberg Research Institute for Energy and Environment).

Oveľa kritickejší je verdikt Jürgena Stockmara. Skúsený odborník na automobilový vývoj počas svojej kariéry pôsobil okrem iného v manažmente v spoločnostiach Magna, Steyr Daimler Puch, Opel a Audi. Dnes radí firmám v automobilovom sektore a vyučuje na TU Viedeň. Stockmar samozrejme vo svojich výpočtoch používa Audi e-tron a teda luxusné SUV. Podľa Stockmara by výroba lítium-iónovej batérie vyprodukovala 165 kg CO2 na kWh kapacity batérie, uvádza Johanneum Research. Výroba 95 kWh batérie v Audi e-tron si vyžiadala 15 675 kg CO2. Vozidlo so spaľovacím motorom so zákonom povolenými emisiami CO2 95 g na kilometer by teda najazdilo 165 000 kilometrov. A aj tak by sa elektrické vozidlo neoplatilo, pretože počas prevádzky stále spotrebúva elektrinu.  

Rozdelený na predpokladaný počet najazdených kilometrov 150 000, e-tron v príklade výpočtu Stockmaru vychádza na 104,5 g CO2 na kilometer len vďaka výrobe batérií. Pri spotrebe vozidla 15 kWh na 100 kilometrov pridáva súčasný nemecký mix elektrickej energie podľa Stockmara ďalších 50 g CO2 na kilometer. V lete to vedie k celkovým emisiám (pri výrobe batérie a nepretržitej prevádzke) približne 150 g CO2/km. „Tieto emisie CO2 výrazne prekračujú zákonný emisný limit 95 g CO2/km,“ povedal Stockmar na online podujatí organizovanom MPKA (Motor Presse Klub Austria) začiatkom roka 2022. Dodatok: „Toto vozidlo nespĺňa dnešné registračné predpisy!“ Je nepochopiteľné, prečo emisie spôsobené výrobou batérií jednoducho ignorujú zákonodarcovia v EÚ. Nehovoriac o energii potrebnej na recykláciu batérií, ktorú vo svojich výpočtoch tiež vynechal. V skutočnosti by sa muselo brať do úvahy posúdenie životného cyklu počas celého životného cyklu vozidla. 

Obnoviteľné energie na vzostupe

Samozrejme, jedna vec hrá do karát e-mobilite: ako už bolo spomenuté, podiel obnoviteľných energií v nemeckom elektrickom mixe bude naďalej rásť – na minimálne 65 percent do roku 2030 v súlade s cieľom spolkovej vlády. Okrem toho možno očakávať zlepšenia vo výrobe batérií, a to z hľadiska materiálovej efektívnosti aj spotreby energie. „Ak sa na výrobu použije obnoviteľná elektrina, množstvo oxidu uhličitého v batérii sa zníži približne o polovicu,“ uvádza BMU. Hoci základné výpočty zohľadňovali, že aj benzínové a naftové motory sú čoraz hospodárnejšie, porovnateľný vývoj s elektromobilmi je nepravdepodobný.

Okrem zvyšujúceho sa podielu obnoviteľných energií bola štúdia založená na nasledujúcich predpokladoch: Výroba v Európe sa predpokladá na výrobu vozidiel, pričom výroba batérií sa berie do úvahy pre súčasnú situáciu podľa aktuálneho mixu výrobných krajín. Výhľad na rok 2030 vtedy predpokladal európsku výrobu batérií. Zdá sa to rozumné, keďže v súčasnosti dochádza k masívnemu nárastu... Rozšírenie výroby batérií v Európe je investovaný. Jedine VW tu má ambiciózne plány.

Do výpočtov bolo zahrnuté aj pridávanie biopalív do nafty a benzínu v súlade s národnými cieľmi a európskymi predpismi. Pre spotrebu elektriny a paliva sa používajú realistické údaje z typických vzorových vozidiel z ADAC EcoTest, ktoré sú výrazne vyššie ako oficiálne informácie výrobcu. Priemery vozového parku sa nebrali do úvahy. A aby bolo možné, ako sa tomu hovorí, „spravodlivé porovnanie medzi rôznymi druhmi použitia“, celkové emisie boli vypočítané na základe priemernej životnosti 150 000 kilometrov.

Elektromobil: o 40 percent nižšia spotreba CO2 

Podľa všetkých týchto predpokladov sa výhoda elektromobilu v roku 2030 oproti benzínovému motoru pri výpočte modelu BMU zvýši na 42 percent a oproti dieselu na 37 percent. A to aj napriek energeticky náročnej výrobe. 

Keď už hovoríme o energetickej náročnosti: Veľa diskutované alternatívy, najmä e-palivá presadzované priemyslom, majú nevýhodu: „Výroba týchto palív si vyžaduje viac energie, než je následne k dispozícii ako palivo,“ uzatvárajú experti BMU. Zároveň je jeho použitie vo vozidlách so spaľovacími motormi oveľa menej efektívne v porovnaní s elektromotormi. Profesor KIT Doppelbauer súhlasí: „Ak poctivo vypočítate aktuálnu spotrebu paliva 7,3 litra na 100 km, potom syntetické palivá vyžadujú viac ako 10-krát viac elektrickej energie ako elektromobily.“  

Náklady na suroviny sú pri elektromobiloch vyššie

Ďalšia analýza BMU potvrdzuje podozrenie, ktoré vyplýva z pomerne vysokej úrovne emisií pri výrobe vozidiel: pokiaľ ide o kumulatívne výdavky na suroviny, elektrické vozidlá dnes fungujú ešte horšie ako vozidlá so spaľovacím motorom. "Na výrobu komponentov vozidiel je jednoducho potrebných viac surovín. Najmä na výrobu batérií sa používa množstvo materiálov náročných na výrobu." To následne ovplyvňuje aj ekologickú rovnováhu. 

Aj tu je najväčším kazom výroba batérií: napríklad lítium-iónová technológia vyžaduje príslušné množstvo kobaltu, ktorý je tiež kritizovaný za sociálne a eticky problematické podmienky financovania, ako aj veľký vplyv na životné prostredie. Je tu zvýšená pozornosť Záväzky dodávateľských reťazcov a firemnej povinnej starostlivosti sľubný prístup k boju proti krivdám, podľa BMU, ktorý tiež podporuje rozvoj procesov recyklácie nových komponentov. A to vyjadruje nasledujúcu nádej: „Ďalší rozvoj výroby, materiálovej efektívnosti a technológie skladovania s najväčšou pravdepodobnosťou výrazne zlepší bilanciu.“ 

Napriek tomu sa dajú dve hlavné tvrdenia nemeckej štúdie zhrnúť takto: Z hľadiska celkovej spotreby surovín majú v súčasnosti stále výhodu vozidlá so spaľovacími motormi. Ale v celkovej potrebe energie a tým aj emisií CO2 počas celého životného cyklu – a o tom je tento článok – sú už teraz elektromobily vďaka svojej vysokej účinnosti jasne napred. 

Aj mnohé ďalšie štúdie dnes dávajú elektromobilom lepšie hodnotenie v porovnaní so spaľovacími vozidlami, za čo môže najmä vysoká účinnosť motora. Súvaha ADAC ukazuje, že nevýhoda CO2 áut na batérie je kompenzovaná pri najazdení 50 000 až 100 000 kilometrov. 

Je vôbec dostatok (zelenej) elektriny? 

Bude však skutočne dostatok elektriny a predovšetkým dostatok zelenej elektriny, ak sa zrealizujú ambiciózne plány EÚ a veľkých európskych výrobcov automobilov v oblasti elektrifikácie? „Ak by takmer všetky autá v Nemecku boli elektrické, potrebovali by sme o 20 až 25 percent viac elektriny,“ hovorí Doppelbauer. Samozrejme, od plošného ukončenia predaja spaľovacích áut nás delí ešte minimálne 10 rokov. A potom zvyčajne trvá ďalších 15 rokov, kým sa vozový park z veľkej časti transformuje. "Sme optimistickí, že dodatočnú výrobu elektriny nebudeme schopní generovať v plnej miere najskôr o 25 rokov. Inými slovami: potrebujeme vybudovať len takmer 1 percento dodatočnej výroby elektriny ročne, aby sme absorbovali dodatočný dopyt po elektromobiloch."  

Podľa odborníka sú skutočné výzvy elektromobility inde: vytvorenie pohodlných možností nabíjania pre mnoho miliónov ľudí, ktorí nemajú vlastný dom či parkovacie miesto. A tiež pri vytváraní konkurencieschopných áut, ktoré nie sú len prerobenými spaľovacími motormi. A napokon urýchliť vývoj a výrobu nových technológií, optimalizovať ich a znížiť náklady.

Nemecký „autopápež“, prof. Ferdinand Dudenhöffer, keď bol začiatkom leta 2022 na leteckej návšteve Rakúska, zdôraznil, že pokiaľ ide o bilanciu CO2 elektromobilov, dá sa argumentovať všetkými smermi: „Výsledky si môžete pripraviť tak, ako chcete, pomocou rôznych predpokladov, napríklad o budúcom mixe elektrickej energie.“ posiela výzvu: „Nemali by sme ničiť e-mobilitu hroznými predpokladmi!“ 

Sám Dudenhöffer dokazuje, že je fanúšikom elektromobility a hovorí: "Budúcnosť je elektrická. Elektromobilitu by sme nemali ničiť otrasnými predpokladmi!" Odhaduje, že do roku 2030 budú dve tretiny všetkých nových áut predaných v Nemecku tvoriť elektromobily. Samozrejme, že dopyt po elektrine v dôsledku toho exploduje, a preto podľa Dudenhöffera jadrová energia takmer neexistuje. „Nemali by sme zatvárať myseľ pred diskusiou o jadrovej energii,“ povedal v rozhovore s automobilovým priemyslom, odchod Nemecka z jadrovej energetiky je naivný. Nuž, EÚ už aj tak dala jadrovej energii zelenú nálepku. Ale aj o tom sa dá samozrejme polemizovať.