Samochody elektryczne mogą być przyczyną wzrostu emicji CO2

Opublikowano: niedziela, 30, lipiec 2017 16:06

electric car states

 

W Polsce samochody elektryczne zwiększą zużycie węgla…

CZY ELEKTRYCZNY RÓWNA SIĘ EKOLOGICZNY?

Samochody elektryczne, w odbiorze społecznym, uważane są za najbardziej ekologiczne ze środków transportu, zaraz po rowerze. Wydaje się tak, bo samochód taki jedzie niemal bezgłośnie i w czasie jazdy nie emituje żadnych spalin. Okazuje się jednak, że domniemana „ekologiczność” samochodów elektrycznych opiera się na nie do końca prawdziwych przesłankach. Samochody elektryczne mają być rozwiązaniem problemu emisji CO2, tymczasem okazuje się, że licząc w tzw. rachunku ciągnionym, uwzględniającym wpływ na środowisko nie tylko samej eksploatacji pojazdu, ale cały „cykl życia” od wydobycia rudy po utylizację czy recykling pojazdu, sprawa nie przedstawia się tak optymistycznie.

Samochód trzeba wyprodukować

Produkcja każdego pojazdu obciąża środowisko naturalne. Można założyć z pewną dozą prawdopodobieństwa, że obciążenie to, w przeliczeniu na kilogram pojazdu, będzie podobne niezależnie od rodzaju napędu. Z jednym istotnym wyjątkiem – baterii.

Praktycznie wszystkie współcześnie produkowane samochody elektryczne wyposażone są w baterie akumulatorów litowo-jonowych lub litowo-polimerowych, niemal dokładnie takich samych jak w telefonach komórkowych, tylko odpowiednio większych. W telefonie bateria taka ma pojemność ok. 15 Wh, a w popularnych samochodach wynosi 30 kWh (Nissan Leaf) nawet do 100 kWh (Tesla S), czyli 2–7 tys. razy większa.

Szwedzkie Ministerstwo Transportu oraz Agencja Energii z tego kraju zleciły Szwedzkiemu Instytutowi Środowiska (IVL) przeprowadzenie badań nad wpływem na środowisko procesu produkcji akumulatorów litowo-jonowych. Okazało się, że produkcja akumulatorów tego rodzaju wiąże się z emisją do atmosfery przez zakład je produkujący od 150 do 200 kg CO2, w przeliczeniu na każdą kilowatogodzinę, jaką może zgromadzić akumulator. Co gorsza, zależność emisji CO2 od pojemności baterii jest liniowa, czyli rośnie wprost proporcjonalnie do pojemności baterii. Niestety nie jest zatem tak, że przy produkcji akumulatora o większej pojemności emisja CO2 w przeliczeniu na 1 kWh jest mniejsza.

Produkcja samochodu osobowego z klasycznym napędem spalinowym pociąga za sobą emisję do atmosfery od 20 do 40 ton CO2. Produkcja samochodu elektrycznego, głównie za przyczyną akumulatorów litowo-jonowych, pociąga za sobą emisję od 25 do 60 ton CO2. Czyli 25–50% więcej. Dla porównania, podróż jednej osoby samolotem ze Sztokholmu do Nowego Jorku oznacza wygenerowanie 600 kg CO2.

Obliczenia powyższe wykonane zostały przy istotnym założeniu, że zakłady produkujące samochody i akumulatory w nieco ponad połowie zasilane są energią ze źródeł bezemisyjnych. Polska energetyka „na węglu stoi” i w naszym przypadku rachunki te w znaczący sposób należałoby skorygować w górę.

Oczywiście samochód spalinowy emituje w czasie eksploatacji dwutlenek węgla, czego nie czyni bezpośrednio (będzie o tym w dalszej części) samochód elektryczny. Uzasadnione zatem wydaje się pytanie – ile trzeba jeździć samochodami spalinowymi, by wyemitować tyle CO2, ile wyemitował przemysł przy produkcji akumulatorów litowo-jonowych. Okazało się, że dopiero po 30 miesiącach (2,5 roku) jeżdżenia Nissanem Leaf i aż po ponad ośmiu latach jeżdżenia Teslą S oszczędzi się tyle emisji CO2, ile do powietrza zostało wyemitowane w procesie produkcji akumulatorów.

Elektryczne emitują czy nie emitują?

Nie jest prawdą powszechnie powtarzana opinia, że samochód elektryczny nie emituje dwutlenku węgla. Może raczej jest to tylko pół prawdy. W chwili, kiedy podłączany jest do sieci energetycznej dla załadowania akumulatora, korzysta z prądu, który w sieci znalazł się dzięki opalanym węglem elektrowniom. Każda wyprodukowana kilowatogodzina wiąże się w Polsce z emisją 831,5 g CO2. Piszę „w Polsce”, bo w różnych krajach jest różnie. Na przykład w Norwegii lwia część energetyki zasilana jest z bezemisyjnych elektrowni wodnych. U nas niestety króluje węgiel i obecne władze raczej ograniczają rozwój energetyki ze źródeł odnawialnych.

Dalej rachunek jest prosty. Jeżeli za przykład weźmiemy Nissana Leaf, to pojemność jego akumulatora wynosi – jak wcześniej wspomniano – 30 kWh, a jego zasięg na jednym ładowaniu wynosi ok. 150 km. Czyli pełne załadowanie akumulatora tego samochodu wiąże się z emisją do atmosfery ok. 25 000 g CO2 i na każdy przejechany kilometr przypada ok. 150 g emisji CO2 powstałej w procesie produkcji energii elektrycznej. Jak podała ACEA (Europejskie Stowarzyszenie Producentów Samochodów) w 2012 roku średnia emisja CO2 dla spalinowego samochodu osobowego w Europie wynosiła 136,6 g/km.

Taka zbieżność, a nawet niewielka przewaga napędu spalinowego wydaje się dziwna? Niekoniecznie, jeżeli uświadomimy sobie, że w każdym przypadku mamy do czynienia z zamianą energii chemicznej paliwa na energię mechaniczną ruchu samochodu. Z tym że w przypadku samochodu elektrycznego energia chemiczna zamieniana jest na elektryczną, ze sprawnością rzędu 43–46%, następnie przesyłana jest siecią energetyczną o sprawności rzędu 88% i zużywana w silniku elektrycznym o sprawności rzędu 86%. Czyli sprawność całego układu elektrownia–przesył–jazda wynosi ok. 34%.

W silniku spalinowym energia chemiczna paliwa zamieniana jest na mechaniczną bezpośrednio w samym silniku. I wprawdzie silnik spalinowy ma znacznie mniejszą sprawność od silnika elektrycznego, to jednak licząc dla całego układu współczesne silniki spalinowe mają sprawność rzędu 35–40%.

No to jak, lepiej czy gorzej?

Nie da się wprost odpowiedzieć na tak postawione pytanie. Jest bezsprzecznie prawdą twierdzenie, że bezpośrednio w czasie jazdy samochód elektryczny nie emituje dwutlenku węgla. Jego zwiększona ilość powstaje w procesie produkcji akumulatorów. Później istotne jest skąd pochodzi energia elektryczna, którą ładuje się samochód. Im więcej jest jej w sieci z klasycznych elektrowni cieplnych, zwłaszcza zasilanych węglem brunatnym czy kamiennym, tym większa jest emisja CO2 z samochodów elektrycznych liczona w „rachunku ciągnionym” i może być ona większa nawet od emisji tego gazu przez samochody spalinowe. Jeżeli jednak znacząco wzrośnie udział w sieci energii ze źródeł odnawialnych czy bezemisyjnych, wówczas emisja CO2 z samochodów elektrycznych liczona w „rachunku ciągnionym” będzie spadać.

Na marginesie warto zwrócić uwagę, że Polska zobligowana jest umowami międzynarodowymi do osiągnięcia w roku 2020 poziomu 15% udziału w sieci energii ze źródeł odnawialnych. W Niemczech obecnie wynosi ona 25%, w Danii 30%, Finlandii 38%, a w Szwecji ponad 50%.

Ciekawą sytuację ma Francja, w której energetyka odnawialna wprawdzie stanowi obecnie ok. 15%, ale 50% energii pochodzi z bezemisyjnych elektrowni jądrowych. Zatem zaledwie ok. 35% energii pochodzi z elektrowni opalanych paliwami klasycznymi. W Polsce z elektrowni takich pochodzi 90% energii.

Przypomnijmy, że rząd PiS uchwalił plan elektromobilności, zgodnie z którym po polskich drogach do 2025 roku ma jeździć milion samochodów elektrycznych. Rząd uważa, że węgiel jest polskim skarbem narodowym, dlatego nie ma planów zastąpienia elektrowni węglowych odnawialnymi źródłami energii. Przeciwnie, np. rozwój energetyki wiatrowej został całkowicie zahamowany. Czy zatem samochody elektryczne w Polsce spowodują redukcję emisji do atmosfery CO2? Raczej należy w to wątpić.

Paweł Wójcik