Bilanca CO2 električnih avtomobilov

Bilanca CO2 električnih avtomobilov

Zmagoslavja elektromobilnosti ni več mogoče ustaviti. V zadnjih nekaj tednih in mesecih je več velikih proizvajalcev avtomobilov določilo svojo spremembo tečaja. Predvsem močan koncern VW, ki želi do leta 2030 predelati polovico celotne palete modelov v električne avtomobile in si prizadeva za popolnoma uravnoteženo CO2 ravnovesje v koncernu do leta 2050. Tekmec Renault je še bolj ambiciozen: Francozi želijo do konca desetletja ponuditi devet od desetih novih avtomobilov s izključno električnim pogonom. Ambicijo preobrazbe spodbuja politika: Evropska komisija je pravkar predstavila dolgo pričakovani podnebni paket »Primerni za 55«. Njihovi predlogi naj bi bili načrt poti do cilja prihranka vsaj 55 odstotkov toplogrednih plinov do leta 2030 v primerjavi z letom 1990. Delno se osredotoča na avtomobilsko industrijo: novi avtomobili od leta 2035 ne bi smeli več izpuščati emisij CO2. Toda kako okolju prijazni so električni avtomobili in s tem vsa e-mobilnost?

Ogljični odtis: gre za več kot le operacije

Ali so električna vozila res okolju prijaznejša od sodobnih motorjev z notranjim izgorevanjem, pa naj bodo bencinski ali dizelski? O tem se prepirajo tudi strokovnjaki. Navsezadnje je treba upoštevati ne le (neobstoječe) emisije med vožnjo, ampak tudi onesnaževala, proizvedena v celotni življenjski dobi avtomobila. "Električni avtomobili vozijo lokalno brez emisij. To ne pomeni, da vozijo tudi brez CO2, saj je treba upoštevati proizvodnjo električne energije," pojasnjuje prof. Martin Doppelbauer s Karlsruhe Institute of Technology (KIT), kjer je profesor za hibridna električna vozila, v gostujočem članku v reviji "Auto Motor Sport". 

Na vprašanje okoljske prijaznosti, dejanskega CO2 odtisa električnih vozil, lahko odgovorimo le s pomočjo celovite okoljske bilance. Upošteva se celoten življenjski cikel vozil: od izdelave vseh sestavnih delov vključno z baterijo, do delovanja vozila in zanj potrebne energije ter vzdrževalnih naporov in vse do odlaganja avtomobila. Nemško zvezno ministrstvo za okolje, varstvo narave in jedrsko varnost (BMU) je pripravilo tako celostno oceno. Rezultat je študija »Kako okolju prijazni so električni avtomobili?« 

Zakaj je toliko študij zavajajočih

Pojasnjuje tudi, zakaj obstaja toliko različnih, včasih zavajajočih ali nasprotujočih si poročil o okolju prijaznosti e-avtomobilov: po mnenju BMU najpogostejši razlogi za to vključujejo primerjavo različnih značilnosti vozil (npr. razredov, motorjev in velikosti baterij), upoštevanje različnih odsekov bilance stanja (npr. samo proizvodnja vozil) in različne predpostavke o mešanici električne energije pri proizvodnji in uporabi e-avtomobilov. Poleg tega se včasih uporabljajo zastareli podatki, zlasti za baterije. Ko smo že pri baterijah: Predpostavke o življenjski dobi baterije za električne avtomobile so v različnih študijah pogosto zelo različne. Skratka, jabolka pogosto primerjajo s pomarančami in včasih uporabljajo napačne ali vsaj zastarele podatke.

Električni avtomobil CO2: mešanica električne energije je ključnega pomena

Mešanica električne energije v prvi vrsti določa, ali je električno vozilo boljše glede svojega ogljičnega odtisa kot motor z notranjim izgorevanjem. Medtem ko takšno vozilo deluje brez izpustov, elektrarne pri zagotavljanju polnilnega toka zagotovo izpuščajo toplogredne pline, vsaj če uporabljajo fosilna goriva. 

V državah, kot sta Nemčija in Avstrija, se za proizvodnjo električne energije uporablja vse več obnovljivih virov energije. Leta 2019 je na primer njihov delež v Nemčiji znašal okoli 41 odstotkov, v Avstriji pa istega leta kar 75,1 odstotka, kaže energetska bilanca avstrijskega statističnega urada. To je v primerjavi s povprečjem EU, ki znaša 34,1 odstotka. Vsekakor se trend še naprej povečuje; v Nemčiji bo kmalu prvič več kot polovica električne energije prihajala iz obnovljivih virov. Vendar pa so električni avtomobili glede na sedanjo mešanico električne energije v Nemčiji bistveno bolj prijazni podnebju kot vozila z notranjim izgorevanjem.  

To potrjuje prof. Doppelbauer iz KIT: Kot pojasnjuje, je nov avtomobil (vse vrste pogona) v EU leta 2020 v povprečju izpustil okoli 140 gramov CO2 na kilometer. Naraščajoče število PHEV in električnih vozil bi to vrednost že občutno zmanjšalo v primerjavi z letom 2019. Električni avtomobili med vožnjo očitno uporabljajo elektriko. Po mnenju strokovnjaka bi bila tipična vrednost, vključno z izgubami pri polnjenju, 22 kWh/100 km. Zvezna agencija za okolje (UBA) ve, koliko CO2 je bilo do danes izpuščenih pri proizvodnji ene kWh. Ta na svoji spletni strani navaja vrednost 366 g CO2/kWh za leto 2020. 

Doppelbauer zdaj izračuna: "Emisije CO2, ki nastanejo pri vožnji z električnim avtomobilom, so torej malo oddaljene od pravila treh: 22 kWh/100 km x 366 g (CO2)/kWh = 8.052 g (CO2)/100 km. To ustreza 80,5 g/km. Prihranek v primerjavi s povprečnim novim avtomobilom (in kot sem rekel, v tej mešanici je že precejšnje število). Vključno z električnimi avtomobili in priključnimi hibridi): dobrih 42 odstotkov.” 

Baterije negativno vplivajo na ekološko ravnovesje

Kaj pa energetsko intenzivna proizvodnja baterij in kako to vpliva na splošno bilanco? To je, toliko vnaprej, pravi ubijalec razpoloženja, ko gre za e-mobilnost! Zaradi zapletene in energetsko intenzivne proizvodnje baterij celotna proizvodnja, vzdrževanje in odlaganje vozil pomenijo več v klimatski bilanci kot celotno delovanje vožnje. In tudi bistveno več kot primerljiva vozila z motorji z notranjim izgorevanjem (glej grafiko).

Kljub temu je glede na študijo BMU za električne avtomobile bilanca na splošno še vedno pozitivna, saj je delovanje toliko bolj okolju prijazno. "Emisije toplogrednih plinov današnjega električnega vozila kompaktnega razreda so v celotni življenjski dobi nižje od primerljivih vozil z motorji z notranjim izgorevanjem. V primerjavi z bencinskim motorjem proizvede približno 30 odstotkov manj toplogrednih plinov. V primerjavi s primerljivim dizelskim motorjem je približno 23 odstotkov manj," pravi študija BMU, ki je te vrednosti izračunala na podlagi podatkov Ifeu (Heidelberški inštitut za Energetske in okoljske raziskave).

Precej bolj kritična je sodba Jürgena Stockmarja. Izkušeni strokovnjak za avtomobilski razvoj je v svoji karieri med drugim delal v vodstvu podjetij Magna, Steyr Daimler Puch, Opel in Audi. Danes svetuje podjetjem v avtomobilskem sektorju in je poučeval na TU na Dunaju. Seveda Stockmar v svojih izračunih uporablja audija e-tron in torej luksuznega terenca. Po podatkih Johanneum Research bi proizvodnja litij-ionske baterije proizvedla 165 kg CO2 na kWh kapacitete baterije. Proizvodnja 95 kWh baterije v Audiju e-tron je zahtevala 15.675 kg CO2. Vozilo z motorjem z notranjim izgorevanjem z zakonsko dovoljenim izpustom CO2 95 g na kilometer bi torej prevozilo 165.000 kilometrov. Pa še takrat se električno vozilo ne bi splačalo, ker med delovanjem še vedno porablja elektriko.  

Razdeljeno na predvideno število prevoženih kilometrov 150.000, e-tron v Stockmarjevem primeru izračuna proizvede 104,5 g CO2 na kilometer samo s proizvodnjo baterije. S porabo vozila 15 kWh na 100 kilometrov trenutna mešanica električne energije v Nemčiji dodaja dodatnih 50 g CO2 na kilometer, pravi Stockmar. Poleti to povzroči skupne emisije (za proizvodnjo baterije in tekoče delovanje) približno 150 g CO2/km. "Te emisije CO2 so precej nad zakonsko dovoljeno mejo emisij 95 g CO2/km," je dejal Stockmar na spletnem dogodku, ki ga je organiziral MPKA (Motor Presse Klub Austria) v začetku leta 2022. Dodatek: "To vozilo ne izpolnjuje današnjih predpisov o registraciji!" Nerazumljivo je, zakaj zakonodajalci v EU preprosto ignorirajo emisije, ki jih povzroča proizvodnja baterij. Da ne omenjam energije, potrebne za recikliranje baterij, ki jo je prav tako izpustil iz svojih izračunov. Pravzaprav bi bilo treba upoštevati oceno življenjskega cikla v celotnem življenjskem ciklu vozila. 

Obnovljivi viri energije v porastu

Seveda je ena stvar v prid e-mobilnosti: kot že omenjeno, bo delež obnovljivih virov energije v nemški mešanici električne energije še naprej naraščal – na vsaj 65 odstotkov do leta 2030 v skladu s ciljem zvezne vlade. Poleg tega je mogoče pričakovati izboljšave v proizvodnji baterij, tako glede materialne učinkovitosti kot tudi porabe energije. "Če se za proizvodnjo uporablja obnovljiva elektrika, se nahrbtnik ogljikovega dioksida v bateriji zmanjša za približno polovico," piše v dokumentu BMU. Čeprav so osnovni izračuni upoštevali, da postajajo tudi bencinski in dizelski motorji vse bolj varčni, je razvoj, primerljiv z električnimi avtomobili, malo verjeten.

Poleg vse večjega deleža obnovljivih virov energije je študija temeljila na naslednjih predpostavkah: proizvodnja v Evropi je predpostavljena za proizvodnjo vozil, medtem ko je proizvodnja baterij upoštevana za trenutno stanje glede na trenutno mešanico držav proizvajalk. Obeti za leto 2030 so takrat predvidevali evropsko proizvodnjo baterij. To se zdi razumno, saj se trenutno močno povečuje... Širitev proizvodnje baterij v Evropi je vloženo. Samo VW ima tu ambiciozne načrte.

V izračune je bil vključen tudi dodatek biogoriv k dizlu in bencinu v skladu z nacionalnimi cilji in evropskimi predpisi. Za porabo električne energije in goriva so uporabljeni realni podatki tipičnih primerkov vozil ADAC EcoTest, ki so bistveno višji od uradnih podatkov proizvajalca. Povprečja voznega parka niso bila upoštevana. In da bi omogočili, kot se temu reče, "pošteno primerjavo med različnimi vrstami uporabe", so bile skupne emisije izračunane na podlagi povprečne življenjske kilometrine 150.000 kilometrov.

Električni avto: 40 odstotkov manjša poraba CO2 

Ob vseh teh predpostavkah se bo prednost električnega avtomobila leta 2030 pred bencinskim motorjem v izračunu modela BMU povečala na 42 odstotkov in pred dizlom na 37 odstotkov. In to kljub energetsko intenzivni proizvodnji. 

Ko smo že pri energijsko intenzivnih: Alternative, o katerih se veliko razpravlja, zlasti e-goriva, ki jih spodbuja industrija, imajo slabost: »Proizvodnja teh goriv zahteva več energije, kot je kasneje na voljo kot gorivo,« je zaključek strokovnjakov BMU. Hkrati pa je njegova uporaba v vozilih z motorji z notranjim izgorevanjem veliko manj učinkovita v primerjavi z elektromotorji. Profesor KIT Doppelbauer se strinja: "Če pošteno izračunate trenutno porabo goriva 7,3 litra na 100 km, potem sintetična goriva potrebujejo več kot 10-krat več električne energije kot električni avtomobili."  

Pri električnih avtomobilih so stroški surovin višji

Nadaljnja analiza BMU potrjuje sum, ki izhaja iz sorazmerno visoke ravni emisij pri proizvodnji vozil: z vidika kumulativne porabe surovin so električna vozila danes celo slabša od vozil z motorjem z notranjim izgorevanjem. "Za proizvodnjo sestavnih delov vozil je preprosto potrebnih več surovin. Uporabljajo se številni proizvodno intenzivni materiali, zlasti za proizvodnjo baterij." To posledično vpliva tudi na ekološko ravnovesje. 

Tudi tukaj je proizvodnja baterij največji kvar: litij-ionska tehnologija na primer zahteva ustrezne količine kobalta, ki je prav tako kritiziran zaradi družbeno in etično problematičnih pogojev financiranja ter velikega vpliva na okolje. Tukaj je povečan fokus Dobavne verige in obveznosti skrbnega pregleda podjetij po mnenju BMU obetaven pristop k boju proti pritožbam, ki spodbuja tudi razvoj postopkov recikliranja novih komponent. In to izraža naslednje upanje: "Nadaljnji razvoj proizvodnje, materialne učinkovitosti in tehnologije skladiščenja bo najverjetneje bistveno izboljšal bilanco stanja." 

Kljub temu lahko dve glavni trditvi nemške študije povzamemo takole: V smislu skupne porabe surovin imajo vozila z motorji z notranjim izgorevanjem trenutno še vedno prednost. Toda kar zadeva skupno potrebo po energiji in s tem emisije CO2 v celotnem življenjskem ciklu – in o tem govori ta članek – so električna vozila zaradi svoje visoke učinkovitosti že očitno v prednosti. 

Številne druge študije sedaj tudi dajejo električnim avtomobilom boljšo oceno v primerjavi z vozili z notranjim izgorevanjem, kar je predvsem posledica visoke učinkovitosti motorja. Bilanca ADAC kaže, da se pomanjkljivost emisij CO2 baterijskih avtomobilov kompenzira pri vožnji med 50.000 in 100.000 kilometri. 

Je sploh dovolj (zelene) elektrike? 

Toda ali bo dejansko dovolj elektrike in predvsem dovolj zelene elektrike, če bodo uresničeni ambiciozni načrti elektrifikacije EU in večjih evropskih avtomobilskih proizvajalcev? »Če bi bili skoraj vsi avtomobili v Nemčiji električni, bi potrebovali od 20 do 25 odstotkov več električne energije,« pravi Doppelbauer. Seveda smo še vsaj 10 let oddaljeni od razširjenega konca prodaje avtomobilov z notranjim zgorevanjem. In potem običajno traja nadaljnjih 15 let, dokler se vozni park v veliki meri ne spremeni. "Optimistični smo, da ne bomo mogli v celoti ustvariti dodatne proizvodnje električne energije prej kot v 25 letih. Z drugimi besedami: ustvariti moramo le skoraj 1 odstotek dodatne proizvodnje električne energije na leto, da lahko absorbiramo dodatno povpraševanje električnih avtomobilov."  

Po mnenju strokovnjaka so resnični izzivi elektromobilnosti drugje: ustvariti priročne možnosti polnjenja za več milijonov ljudi, ki nimajo lastnega doma ali parkirnega mesta. In tudi pri ustvarjanju konkurenčnih avtomobilov, ki niso le predelani motorji z notranjim izgorevanjem. In končno pospešiti razvoj in proizvodnjo novih tehnologij, jih optimizirati in zmanjšati stroške.

Nemški »avtomobilski papež«, prof. Ferdinand Dudenhöffer, je ob svojem letečem obisku v Avstriji v začetku poletja 2022 poudaril, da je mogoče razpravljati v vse smeri, ko gre za bilanco CO2 električnih avtomobilov: »Rezultate lahko pripravite tako, kot želite, z uporabo različnih predpostavk, na primer o prihodnji mešanici električne energije.« pošilja poziv: "Ne smemo uničiti e-mobilnosti z grozljivimi predpostavkami!" 

Dudenhöffer sam se izkaže za oboževalca elektromobilnosti in pravi: "Prihodnost je električna. Ne smemo uničiti e-mobilnosti z grozljivimi predpostavkami!" Ocenjuje, da bosta do leta 2030 dve tretjini vseh novih avtomobilov, prodanih v Nemčiji, električni avtomobili. Seveda bo zaradi tega povpraševanje po električni energiji eksplodiralo, zato po Dudenhöfferju jedrske energije skorajda ni mogoče izogniti. "Ne smemo se zapreti pred razpravo o jedrski energiji," je dejal v pogovoru z avtomobilsko industrijo, izstop Nemčije iz jedrske energije je naiven. No, EU je tako ali tako že dala jedrski energiji zeleno oznako. A tudi o tem je seveda mogoče debatirati.