Elektromobilita a její dopad na životní prostředí: Komplexní pohled na emise a udržitelnost

Nová vědecká studie výzkumníků v čele s Kamilem Jaššem z Ústavu elektrotechnologie Fakulty elektrotechniky a komunikačních technologií VUT (FEKT) přináší zásadní zjištění v diskuzi o environmentálním dopadu elektromobilů. Výzkum vyvrací rozšířené tvrzení, že elektromobily mají během svého životního cyklu vyšší emise než vozidla se spalovacími motory. Analýza zahrnula komplexní pohled na celý životní cyklus vozidel od výroby přes provoz až po recyklaci.

Pro studii byl vybrán modelový vůz Hyundai Kona z roku 2019, dostupný v několika variantách pohonu (benzinový, naftový, hybridní a elektrický). Výzkum předpokládal životnost 15 let a roční nájezd 10 tisíc kilometrů.

Emise při výrobě a provozu

Výroba elektromobilu v České republice produkuje o 40-70 % více emisí než výroba srovnatelného benzinového vozu, především kvůli výrobě trakční baterie. Zatímco běžná výroba vozu produkuje 4 kg CO₂ ekvivalentu na kilogram vozu, u baterií do elektromobilu je to až 80 kg CO₂ ekvivalentu na kilowatthodinu (CO₂ ekvivalent je jednotka, která umožňuje společně popsat a mezi sebou porovnat jednotlivé skleníkové plyny, pozn. redakce). Pozitivním zjištěním je, že tento emisní dluh se vyrovná relativně rychle. U verze s 64 kWh baterií po ujetí 32,2 tisíc kilometrů, s 39 kWh baterií dokonce již po 17,5 tisíci kilometrech. I v Polsku, kde má energetický mix vysoký emisní faktor, se dluh vyrovná do 50 tisíc kilometrů.

Z grafu je patrné, že po projetí 150 tisíc kilometrů vyprodukuje benzínová verze vozidla 38 tun CO₂ ekvivalentu a naftová verze 34 tun, hybridní technologie dosahuje 30 tun. Elektromobily jsou výrazně šetrnější - verze s 64kWh baterií vypustí 21 tun CO₂ ekvivalentu, model s 39 kWh baterií jen 18 tun.

Životnost i menších baterií několikanásobně překračuje průměrný nájezd vozidel. K výměně dochází pouze výjimečně, například při vadné výrobní sérii nebo nevhodném zacházení.

Čtěte také: Životní prostředí Petrohradu

Elektromobilita v zemích Visegrádské čtyřky (V4)

Výzkum prokázal významný potenciál elektromobilů ve snižování emisí v zemích Visegrádské čtyřky (V4). Ve srovnání s benzinovými motory mohou elektromobily snížit emise o 29-69 % (v ČR o 46 %), u naftových motorů je redukce 19-60 % (v ČR o 39 %).

Pro mladého výzkumníka bylo překvapující, jaké jsou rozdíly mezi jednotlivými zeměmi V4 jen kvůli odlišnému energetickému mixu. Všechny zdroje emisí jsou pro státy V4 stejné nebo dosti podobné s výjimkou emisí z výroby elektřiny. V tomto ohledu se od sebe země V4 liší poměrně dost. Slovensko má díky jaderným a vodním elektrárnám poměrně čistý energetický mix a elektromobil je zde možné provozovat téměř bez emisí, a Maďarsko se mu přibližuje.

„Provozování elektromobilu v Polsku má kvůli tamní struktuře výroby elektřiny značný dopad na množství vypouštěných skleníkových plynů. Co se týče energetického mixu, Česká republika se nachází blíže polskému modelu než tomu slovenskému. Avšak i v těchto dvou zemích je možné jezdit elektromobilem téměř bez emisí - klíčem je nabíjet vůz elektřinou vyrobenou z obnovitelných zdrojů,” dodává Kamil Jaššo.

Do budoucna se očekává další zlepšování environmentální bilance elektromobilů. Zatímco u výroby paliv dochází ke snižování emisí jen výjimečně, u elektřiny se předpokládá každoroční 2% pokles ve všech zemích V4.

Studie však upozorňuje, že k dosažení klimatické neutrality do roku 2050 samotný přechod na elektromobily nestačí. Klíčové bude také zlepšení energetického mixu jednotlivých zemí EU. Současná geopolitická situace, včetně konfliktu na Ukrajině, může dočasně zvýšit emise z výroby elektřiny.

Čtěte také: Ekologické aspekty vody v podniku

Závěry studie, publikované v prestižním časopise Renewable and Sustainable Energy Reviews, tak poskytují komplexní pohled na environmentální dopad různých typů pohonů. Výzkum jednoznačně potvrzuje, že i při započtení všech fází životního cyklu (výroba vozu, baterií, paliv/elektřiny, provoz a recyklace) jsou elektromobily environmentálně výrazně příznivější než vozidla se spalovacími motory.

Výsledky studie mohou naznačovat další vývoj v automobilovém průmyslu. Postupné zlepšování energetického mixu a pokrok ve výrobě baterií by měly přispět k rostoucímu významu elektromobility.

„Díky našemu výzkumu jsme získali řadu přesvědčivých a ověřitelných poznatků, které nabízejí hlubší vhled do této problematiky. Věříme, že předložená zjištění mohou pomoci veřejnosti vytvořit si ucelenější obraz o dané situaci.

Srovnání emisí CO2 ekvivalentu po ujetí 150 000 km

Z grafu je patrné, že po projetí 150 tisíc kilometrů vyprodukuje benzínová verze vozidla 38 tun CO₂ ekvivalentu a naftová verze 34 tun, hybridní technologie dosahuje 30 tun. Elektromobily jsou výrazně šetrnější - verze s 64kWh baterií vypustí 21 tun CO₂ ekvivalentu, model s 39 kWh baterií jen 18 tun.

Studie, která vyšla v časopisu Renewable and Sustainable Energy Reviews, je velmi rozsáhlá, můžete si ji přečíst na webu ScienceDirect (je tam ke stažení i jako PDF). V tomto článku najdete její základní shrnutí.

Čtěte také: Nerezová ocel a životní prostředí

Výpočet celkových emisí skleníkových plynů zahrnul všechny zdroje: výrobu vozidla, baterie a paliva i samotný provoz. Započítal výrobu elektřiny se ztrátami v síti a při nabíjení, v úvahu vzal i potenciální snížení emisí díky recyklaci dílů a materiálů.

Studie zkoumala emisní náklady vozidel pro Českou republiku a další tři země V4: Slovensko, Maďarsko a Polsko. Výhodou vozu Hyudai Kona, který studie použila pro srovnání, je, že nabízí všechny typy pohonů: benzinový motor, naftový motor, hybridní pohon i čistě elektrický pohon.

Nicméně i tak elektrické auto u nás vyrovná své výrobní emise s benzínem po ujetí 32 tisíc kilometrů (u varianty s baterií 64 kWh) nebo 18 tisíc kilometrů (u baterie 39 kWh). I v Polsku s vysokým emisním faktorem zaviněným specifickým energetickým mixem se tento dluh vyrovná do 50 tisíc najetých kilometrů.

Za vyššími emisemi u elektromobilů tedy stojí zejména výroba baterie, především těžba a doprava primárních surovin. Rozdíl mezi elektromobily a spalovacími vozy se ale v budoucnu zmenší díky zkrácení dopravních řetězců a většímu využití recyklovaných materiálů při výrobě baterií.

Obavy z vyšších emisí a nákladů kvůli nutnosti vyměnit degradovanou baterii nejsou opodstatněné. Životnost i menší baterie s kapacitou 39 kWh několikanásobně překročí průměrný nájezd vozidel. K výměně baterie dochází u elektromobilů jen výjimečně, třeba při vadné výrobní sérii nebo špatném zacházení.

Emise během provozu nejvíc ovlivňuje výroba paliva. Spalovací a hybridní vozy k tomu navíc vypouštějí emise ze svého výfuku. Výpočty předpokládají stejnou hodnotu těchto emisí po celou dobu provozu auta a vycházejí z technických specifikací výrobce. Realita zde ale může být odlišná, protože záleží na způsobu jízdy a stavu vozidla. Tyto individuální proměnné se ale do výpočtů obtížně zahrnují.

Česko a Polsko produkují při výrobě elektřiny pro elektromobily výrazně více emisí než při výrobě paliv pro spalovací vozy. Maďarsko a zvláště Slovensko naopak vyrábí elektřinu s nižšími emisemi než paliva. I tak ale elektromobily v Polsku sníží celkové emise skleníkových plynů skoro o 29 procent proti benzinovým autům. Důvodem jsou nižší emise z výroby elektřiny oproti součtu emisí z výroby paliv a jejich spalování.

Benzinový vůz vyprodukuje za svoji životnost nejvíce emisí skleníkových plynů, 38 tun CO₂. Následuje naftový vůz s 34 t, hybridní vůz s 30 t, elektromobil s baterií 64 kWh s 21 t a elektromobil s baterií 39 kWh s 18 t. Elektromobil s menší baterií se oproti benzínu a naftě začíná vyplácet už po 20 tisících kilometrech.

Emise z výroby paliv se v průběhu let snižují jen výjimečně, hlavně při přechodu na paliva s vyšším podílem biosložek. To sice vede ke snížení emisí skleníkových plynů, významně ale roste dopad na využití půdy, potravinovou bezpečnost a ekologii.

U výroby elektřiny studie očekává významný pokles emisí kvůli přechodu na obnovitelné a nízkoemisní zdroje v Evropské unii. Tento pokles nejvíce ovlivní celkovou ekologickou udržitelnost elektromobilů, protože jejich celkové emise závisejí především na čistotě elektřiny k jejich pohonu.

Pro všechny země V4 studie počítá s ročním poklesem emisí z výroby elektřiny o 2 %. Především v České republice a Polsku se ale dá očekávat výraznější pokles, což ještě více elektromobily zvýhodní.

Ke snížení emisí z dopravy ale jen přechod na elektromobily nestačí. Zásadní je zlepšení energetického mixu v jednotlivých členských státech EU. Nepříznivá geopolitická situace, jako je konflikt na Ukrajině, může dočasně zvýšit emise z výroby elektřiny a snížit ekologické výhody elektromobilů.

Výpočty u spalovacích motorů pominuly řadu emisních příspěvků kvůli jejich zanedbatelným hodnotám nebo nedostatku dat. Jde například o ztráty paliva, lokální emise dalších výfukových plynů a podobně.

Výzkumy naznačují, že celkové ztráty z distribuce a zpracování paliv dosahují desetin procenta. Přesná data ale chybí, protože ztracené palivo nepředstavuje z pohledu emisí hlavní ekologický problém. Významnější jsou další výfukové plyny kromě CO₂. Přestože se o lokálních městských emisích spalovacích motorů hodně diskutuje a některá evropská města postupně zakazují naftové vozy kvůli emisím NOx a pevných částic, studie tyto emise nezahrnuje kvůli nedostatku relevantních dat.

Studie také nezahrnuje emise z údržby vozidel. Auta vyžadují údržbu, která nepřímo přispívá k emisím během jejich životnosti. Nedostatečná údržba navíc narušuje běžný provoz a vede k vyšším výfukovým emisím. Většina studií ale tyto emise zanedbává kvůli nedostatku vstupních dat.

Poslední část studie sledovala emise z likvidace vozidel na konci životnosti. Hierarchie nakládání s odpady upřednostňuje opětovné využití před recyklací.

tags: #ekologie #výroba #a #provoz #auta #emise

Oblíbené příspěvky:

• Odpadkové koše Rotho: Recenze
• Zákony ekologie
• Uhlí a ekologie v ČR
• Moravskoslezský kraj a ekologie
• Evropská unie a CFSP