Elektromobilita a emise: Jak si stojí elektromobily v porovnání se spalovacími motory?

Elektromobilita je klíčem k udržitelnější mobilitě na celém světě. Proto jsme si stanovili cíl nabídnout do roku 2025 třicet elektrifikovaných modelů, z toho dvacet čistě elektrických vozů, které v elektrickém režimu neuvolňují žádné lokální emise CO₂. Elektromobilita je pro nás ústředním prvkem udržitelnějšího a ke klimatu šetrnějšího dopravního systému. Audi proto klade důraz na komplexní sledování vlastního hodnotového řetězce: snižování emisí CO₂, šetrné využívání zdrojů a sociální odpovědnost jsou nejvyššími prioritami.

Udržitelnost a elektromobilita

Audi uplatňuje holistický přístup k vývoji udržitelných produktů. Spoléháme na široké portfolio technologií alternativních pohonů, které činí mobilitu šetrnější k životnímu prostředí. Nadace Audi pro životní prostředí podporuje technologie a angažovanost v ochraně životního prostředí s cílem chránit a zachovat přirozený základ života lidí, zvířat a rostlin.

Rekuperace energie: Klíč k efektivnější jízdě

Elektromobily a hybridy to umí jinak - elektromotor, který auto roztočil, funguje při brzdění jako generátor a vrací energii zpět do baterie. Říká se tomu rekuperace a podle rozsáhlého testu ADAC na 19 elektromobilech dokáže v průměru vrátit 22 % vložené energie. V městském provozu to bývá přes 30 %, na horském sjezdu i přes 50 %. Princip je překvapivě jednoduchý a znáte ho z dynama na kole.

Elektromotor v elektromobilu umí pracovat ve dvou režimech: jako motor (přeměňuje elektřinu na pohyb) a jako generátor (přeměňuje pohyb na elektřinu). V tu chvíli motor klade odpor otáčení kol - auto zpomaluje, aniž by se opotřebovávaly brzdové destičky. Vyrobená elektřina putuje do trakční baterie a nabíjí ji. Účinnost samotného elektromotoru jako generátoru dosahuje přibližně 80 %. Nejde přitom o novotu - rekuperaci používají mild-hybridy se 48V systémy, plug-in hybridy i čisté elektromobily.

Rakouský a německý autoklub (ÖAMTC/ADAC) otestovaly 19 elektromobilů ve standardizovaném cyklu WLTP a změřily, kolik procent vložené energie každý vůz vrátí zpět. Hyundai Ioniq 6 vrátil v testu ADAC 29 % energie a ve městě dokonce přes 40 %. Záleží na typu jízdy. Ve městě s neustálým rozjížděním a brzděním vrátily testované vozy v průměru 33 % energie - dva nejlepší (NIO ET7 a Hyundai Ioniq 6) dokonce přes 40 %.

Čtěte také: Průvodce: Ekologická známka ADAC

Jedním z nejpůsobivějších důkazů účinnosti rekuperace je test ADAC na horském průsmyku Kesselberg (5,5 km, sklon až 10 %). Zajímavý paradox: těžké BMW i7 (2 830 kg) vrátilo z kopce největší podíl energie - celých 50 %. Důvod? Těžší auto má více kinetické energie a jeho výkonnější motor/generátor ji dokáže efektivněji zachytit. Jenže v celkovém součtu (nahoru + dolů) spotřebovalo BMW 16,5 kWh/100 km, zatímco lehká Dacia Spring jen 9,65 kWh/100 km. Hmotnost prostě nikdy nevynahradíte rekuperací.

Častý mýtus říká, že brzdový pedál = plýtvání energií. U moderních elektromobilů to neplatí. Jinými slovy - i když nepoužíváte jednopedálový režim, vaše auto při běžném brzdění stále rekuperuje. Třecí destičky se zapojí až ve chvíli, kdy potřebný brzdný účinek přesáhne kapacitu generátoru, typicky při intenzivním nebo nouzovém brzdění. Výjimku tvoří některé starší nebo levnější elektromobily (Dacia Spring první generace), kde je rekuperace oddělená od brzdového pedálu.

Řada elektromobilů nabízí režim, kdy auto výrazně zpomalí už pouhým uvolněním plynového pedálu - až do úplného zastavení. Jednopedálové řízení nabízejí téměř všechny moderní elektromobily: Tesla, Hyundai/Kia, BMW, VW ID. řada, Renault a další. Když je baterie nabitá na 90-95 %, nemá kam ukládat další energii. Systém rekuperaci oslabí nebo úplně vypne a auto brzdí klasicky destičkami. Studená baterie (pod 0 °C) přijímá energii hůř. Většina elektromobilů proto v zimě automaticky sníží rekuperační výkon, dokud se baterie neohřeje.

ADAC doporučuje alespoň 2-3× týdně intenzivněji zabrzdit klasickým pedálem, aby se z kotoučů setřela vrstva rzi. Otěr brzdových destiček je jedním z největších zdrojů mikroplastů a jemného prachu ve městech. To je důvod, proč chystaná norma Euro 7 poprvé v historii reguluje i emise brzdného prachu.

Tipy pro efektivní rekuperaci

• Nenabíjejte na 100 %.
• Zapněte si adaptivní rekuperaci. Některé vozy (Hyundai, Kia, Mercedes) umí automaticky upravit intenzitu rekuperace podle dopravní situace.
• Naučte se „surfovat“ s plynovým pedálem. Místo brzdění včas sundejte nohu z plynu a nechte auto rekuperovat plynule.
• Ve městě zvolte maximum. Městský provoz je pro rekuperaci ideální - neustálé rozjíždění a brzdění.
• Na dálnici naopak snižte. Při konstantní rychlosti je lepší minimální rekuperace (režim „coasting“), protože auto po uvolnění plynu plachtí dál s minimálním odporem.
• V zimě předehřejte baterii.

Současná technika dokáže ve standardním cyklu vrátit průměrně 22 % energie. Kam se posune? Superkondenzátory místo (nebo vedle) baterie. Klasická lithiová baterie přijímá energii relativně pomalu - superkondenzátor ji dokáže absorbovat téměř okamžitě. Umělá inteligence. AI dokáže předvídat dopravní situaci (zatáčky, křižovatky, kolony) a rekuperaci adaptivně řídit v reálném čase.

Čtěte také: Elektroauta a životní prostředí: Fakta

Budoucnost automobilového průmyslu

Všichni mají strach z efektu Nokie. Podobná obava je i u automobilek, aby nezůstaly u technologií, které už tady nebude povoleno prodávat. Navíc jsou zde pokuty za nedodržení průměrných emisí oxidu uhličitého (CO2 ). Proto automobilky musejí financovat vývoj elektrických vozidel. Samozřejmě potřebují, aby se jim obrovské investice do elektromobility vrátily, takže musejí dobře kalkulovat, aby dokázaly nejenom vyrobit, ale i prodat.

Snaha omezovat emise jakéhokoli druhu je naprosto v pořádku. V poslední době jde zejména o oxid uhličitý, kterému se připisuje vliv na globální oteplování a na změnu klimatu. Nicméně hnát to do extrému až do absolutní emisní nuly je pravděpodobně stěží proveditelné. Jednak se Evropa na těchto emisích v celosvětovém měřítku podílí jen velmi malou měrou, jednak bude ještě dlouho trvat, než se v Evropě bude vyrábět skoro bezemisní elektřina.

Pokud Evropa zastaví vývoj vozidel se spalovacími motory, povede to v každém případě ke ztrátě její konkurenceschopnosti. Pořád je tady obrovská část světa - hlavně východní Asie, Jižní Amerika, ale i Afrika -, kde se nedá počítat s tím, že tam budou používat čistě elektrické pohony. Tam budou stále dominovat spalovací motory. Navíc Evropě v oblasti čistě elektrických pohonů vyrůstá další výrazný konkurent, a to Čína.

Ekologická stopa elektromobilů

Čína se stala téměř výhradním producentem elektrobaterií pro ekologicky čisté elektromobily. K jejich výrobě ovšem používá energii z uhelných elektráren. Situace je taková, že když elektromobil vyjíždí z výrobní linky, má za sebou zhruba dvojnásobek emisí CO2 ve srovnání s podobným automobilem se spalovacím motorem. Je to dáno zejména emisemi při výrobě baterií, jež se dnes vyrábějí prakticky výhradně v Asii, především v Číně.

Velmi záleží na tom, z čeho se elektřina pro provoz elektromobilu vyrábí. Vezmeme-li ideální případ naprosto čisté elektřiny bez emisních dopadů, pak k vyrovnání dojde asi po 45 tisících ujetých kilometrech. Tedy řekněme za 2 až 4 roky provozu. K tomu má dnes nejblíž Norsko, které vyrábí asi 97 % elektrické energie ve vodních elektrárnách, takže jde o velice čistou energii. Žádný jiný stát v Evropě na tom ale tak dobře není.

Čtěte také: Vše o emisních normách

Vezmeme-li Česko anebo třeba Německo, elektromobily se na stejnou úroveň emisí CO2 jako auta s benzinovým motorem dostanou až po ujetí přibližně 130 tisíc km, což představuje 8 až 13 let provozu. Při srovnání s dieselovými auty je to až někde kolem ujetých 200 tisíc km.

V letošním roce byly tyto výpočty potvrzeny výsledky měření nezávislé evropské organizace Green NCAP, což je odnož společnosti Euro NCAP, která se zabývá pasivní bezpečností nově vyrobených vozidel a dělá známé bariérové testy. Green NCAP posuzovala skutečně celý životní cyklus vozidla. Od výroby vozidel, baterií a elektřiny pro provoz elektromobilů a výroby běžného paliva a emisí z jeho spalování u automobilů se spalovacím motorem. Navíc byly zahrnuty i údržba a recyklace. Vše bylo počítáno v režimu ujetých 240 tisíc kilometrů.

Po ujetí těchto kilometrů vychází nejlépe elektromobil, ovšem poměrně těsně následovaný autem na CNG (stlačený zemní plyn), dieselem a plug-in hybridem (ten má elektrický motor a poměrně malou baterii, jež se dobíjí z běžné "domácí" zásuvky nebo nabíječky; při cestách delších než několik desítek km už ale vůz jede na motor spalovací).

Je ovšem potřeba opět zdůraznit, že aby byla elektroauta v průběhu času výhodnější než auta se spalovacím motorem, záleží hodně na energetickém mixu, tedy z čeho se elektřina vyrábí. Což se běžně neuvádí. Říká se jen, že budou jezdit na elektřinu z obnovitelných zdrojů, která se považuje za zcela bezemisní. Jenže ono to tak není. I větrná elektrárna se musí postavit a solární panely vyrobit, což bez emisí rozhodně není.

Podle našich výpočtů i podle studie zveřejněné německým autoklubem ADAC je diesel v našich podmínkách ekologičtější do 200 tisíc najetých kilometrů. Na evropských emisích CO2, které pocházejí z lidské činnosti, se podílejí přibližně 11 %. Ale emise CO2 působí globálně a Evropa se na celosvětových emisích CO2 podílí jen asi 8 procenty.

Pokud bychom tedy v Evropě zakázali provoz všech automobilů se spalovacími motory, globální emise CO2 z lidské činnosti by se snížily o necelé 1 %. A pokud bychom tyto automobily nahradili elektromobily, jež rovněž nejsou úplně bezemisní, jak jsme o tom mluvili, výsledný efekt by byl pouhý zlomek procenta. Což bohatě převálcují rostoucí emise z Číny a dalších zemí.

Lze říci, že připravovaný zákaz prodeje aut se spalovacími motory je velmi neefektivní a současně velmi drahá cesta ke snížení emisí CO2.

Cena elektřiny a elektromobily

V posledních měsících výrazně stoupla cena elektřiny. Rozhodně ano. Stejně na to mají ale vliv stoupající ceny klasického paliva. Velmi ovšem záleží na tom, jak elektromobil nabíjíte. Proto nabíjet co nejrychleji není z hlediska ceny zrovna optimální. Roli hraje i další velice důležitý faktor, což je velikost baterie.

Doporučení a závěry

Abychom získali objektivní informace o dopadu jednotlivých typů pohonu na životní prostředí, musí se zohledňovat všechny relevantní emise z celého životního cyklu vozu. Hlavním problém elektromobilů je totiž ekologická zátěž při výrobě baterií, s kterou se staví na start ještě předtím, než vůbec ujedou první kilometr v provozu. Tato emisní stopa je tak výrazná, že její amortizace během provozu je pak velmi pomalá.

Řešením jsou obnovitelné zdroje. Vědci vypočetli, že teprve při použití elektrické energie z obnovitelných zdrojů se emisní bilance elektromobilu oproti ostatním druhům pohonu zásadně zlepší. Ve srovnání s benzinovým motorem bude elektromobil ekologicky přínosný od ujetí 37 500 km, v porovnání s dieselem pak po ujetí 40 500 km. Dokonce byl do porovnání zařazen i vůz poháněný vodíkovými palivovými články (vodík z obnovitelných zdrojů). Ve srovnání s ním by musel elektromobil ujet na elektřinu z obnovitelných zdrojů více než 115 000 km, aby byl vůbec ekologičtější. Pokud by elektřina pocházela ze současného německého elektrického mixu, nevyplatil by se elektromobil oproti vodíkovému autu nikdy.

Tak či tak má studie překvapivého vítěze, kterým jsou auta poháněná zemním plynem. Ty v současnosti z hlediska emisí skleníkových plynů představují nejlepší řešení.

Problém elektromobilů se naplno projevil i v Česku. Moderní technologie, která slibovala ekologickou revoluci a nízké emise, naráží při teplotách -10 až -15 °C na své základní fyzikální limity. Dojezd aut v takovém počasí prudce klesá. Při překonávání horských průsmyků dochází k extrémně vysokému odběru energie, který podchlazená baterie snáší mnohem hůře než jízdu po rovině.

Největší rozdíl mezi spalovacím motorem a elektromobilem v zimě spočívá v (ne)existenci odpadního tepla. Zatímco benzínová či naftová auta vyhřívají kabinu energií, která by jinak bez užitku unikla, elektroauto musí bojovat o každý kilowatt. Interiérové topení běží čistě na elektřinu a přímo ubírá z kapacity určené na jízdu. Kromě posádky se však o slovo hlásí i samotné auto. Moderní systémy totiž musí v mrazu aktivně vyhřívat samotnou baterii, aby zabránily jejímu trvalému poškození.

Elektromobilům není třeba se vyhýbat ani se jich přehnaně bát. Je však potřeba naučit se je správně používat. Během samotné jízdy je klíčová plynulost. Zaměřte se cíleně na to, abyste se vyhýbali prudké akceleraci. To chrání baterii před kolapsem napětí. Nejdůležitějším pravidlem však zůstává rezerva.

Problém elektromobilů v zimě se automobilkám daří alespoň zčásti minimalizovat. Zima nám však znovu připomíná, že fyzikální zákony chemie v mrazivých podmínkách stále platí.

Pro zjištění ekologického dopadu měřeného uhlíkovou stopou se počítá s energetickými náklady a emisemi po celý životní cyklus automobilu. Studie je tedy lépe schopná zachytit celkový ekologický impakt jednotlivých druhů vozidel.

V kategorii aut vyšší střední třídy si nejlépe vedl dieselový pohon, jelikož elektromobily mají jednak u větších aut podstatně vyšší ekologické náklady na výrobu a recyklování větších baterií, a zároveň je také částečně sráží současný německý energetický mix. Za předpokladu, že by elektřina v Německa byla kompletně produkována z obnovitelných zdrojů, by elektromobil v testu jednoznačně zvítězil. U vozidel nižší střední třídy (kompaktních automobilů) už vítězí elektromobil i se současným energetickým mixem. Mírnější komplikace nastává u malých vozidel.

Co se emisí CO2 týče, už v současnosti jsou elektromobily povětšinou stejně efektivní jako jejich protějšky na fosilní paliva, i když se do celkové uhlíkové stopy započítává výroba a recyklace automobilu společně s dopadem výroby pohonné hmoty či elektřiny. Do budoucna se dá předpokládat, že se náskok elektromobilů ještě markantněji rozšíří. Pro vozy se spalovacími motory by v blízké budoucnosti mohlo být prospěšné používání syntetických (a CO2-neutrálních) paliv či optimalizace motorů.

tags: #adac #elektroauto #emise

Oblíbené příspěvky:

• Klimatické změny a lesní ekosystémy
• Technika v Brně
• Nová platforma Oneplay
• Výpočet ekologické daně
• Efektivní údržba komunikací v zimě