Emise Elektromobilů a Elektráren: Komplexní Srovnání

Už dlouho se ví, že ekologická stopa elektromobilů závisí především na tom, jakou cestou se vyrábí elektřina, kterou jezdí. Osobně jsem nikdy nevěřil tomu, že by elektromobily na baterie představovaly zázračné řešení pro životní prostředí. Přehlížení ekologické zátěže spojené s těžbou lithia a zároveň ignorování faktu, že v mnoha zemích stále dominuje uhlí nebo plyn v energetickém mixu, mi vždy připadalo jako pokrytectví. Nyní však máme v ruce čísla, která tuto skepsi potvrzují.

Brněnská studie je navíc jedinečná tím, že srovnává celkovou produkci CO₂ v rámci České republiky u různých druhů pohonu - nejen během samotného provozu vozidla, ale i při jeho výrobě, výrobě pohonných hmot nebo elektřiny. Zohledňuje se tedy celý životní cyklus auta.

Často se říká, že provoz elektromobilu je bezemisní - jenže tento obraz značně zkresluje realitu. Pokud totiž elektřinu vyrábíme v elektrárnách spalujících uhlí, pak je samotný provoz sice „čistý“, ale zdroj energie nikoliv. Autoři výzkumu proto zohlednili všechny relevantní faktory: výrobu samotného auta, baterie, produkci paliva i elektřiny, jejich přepravu, ztráty v rozvodné síti, ztráty při nabíjení i možnosti recyklace.

A aby to celé mělo vypovídací hodnotu, použili model, který je dostupný ve všech hlavních variantách pohonu - spalovací benzinový a naftový motor, hybrid i elektromobil. Z výzkumu vyplynulo, že s novými elektromobily roste kapacita baterií - a tedy i dojezd, který často přesahuje 400 km. Krátký dojezd byl totiž jedním z hlavních argumentů proti elektromobilitě. Jenže s větší baterií přichází i větší ekologická zátěž při její výrobě.

V českých podmínkách výroba elektromobilu s baterií o kapacitě 64 kWh generuje o 40 až 70 % více emisí než výroba srovnatelného benzinového vozu. Tento „uhlíkový dluh“ se elektromobilu podaří smazat až po určitém nájezdu - konkrétně po 32 184 km u verze se 64kWh baterií a po 17 801 km u modelu s menší, 39kWh baterií.

Čtěte také: Který bezdotykový koš vybrat?

U nás, stejně jako třeba v Německu nebo právě v Polsku, je uhlíková náročnost výroby elektřiny pro elektromobily stále vyšší než u rafinace a výroby klasických paliv. Naproti tomu v zemích, jako je Maďarsko nebo Slovensko, kde má silné zastoupení jaderná energetika, vycházejí emise příznivěji.

Pokud tedy chceme dosáhnout klimatické neutrality v horizontu roku 2050, nestačí pouze prosazovat elektromobily. Klíčovým krokem bude výrazná proměna energetiky. Nabízí se tak otázka: není nakonec klíčem ke klimaticky odpovědné Evropě spíš důraz na čistou výrobu elektřiny než na bezhlavé vnucování elektromobilů? Logika by tomu nasvědčovala. Jen škoda, že v Bruselu se tento pohled zatím příliš nenosí.

Přes 40% elektřiny je z uhlí, 36% z atomu a zbytek spálení biomasy, plynu a obnovitelné zdroje. Pokud má elektromobil spotřebu 20kWh/100km a jenom polovina energie bude uhlí, tak to znamená 4300g/100km, čili 43g CO na 1km.

Klasická paliva jsou zdaněna přibližně 50% (hlavně spotřební daň). Pokud by všichni měli elektromobil, stát by přišel o více, než o ohromné peníze právě ze zdanění paliv! A v době, kdy se nejmenovaná paní "2 metráková zaklekávačka konkurenčních firem" snaží vyškrábat z kdejakého živnostníka kdejakých pár desetikorun. Tak takový výpadek by byl přímo fatální. Takže i kdyby hned bylo nabíječek plno, což třeba na sídlištích nemají šanci, tak by stejně musela výrazně zdražit elektřina.

Doplnuji, nemame vichry, nemame vodu a ani extra slunce.

Čtěte také: Dopady elektrického smogu

Ano výroba baterie je náročná, ale to výroba benzínu nafty také.

V 2016 Slovnaft vyprodukoval 2,2 mil. ton CO2, asi 75% na výrobu palív ktorých bolo 4 424 000 ton.

Samotné 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.

Čtěte také: Elektrárna Počerady: Analýza emisí

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.

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.

Analýza také ukázala, že hybridní a plug-in hybridní vozidla mají o 20 %, resp. 30 % nižší emise než benzinová vozidla. Dieselové automobily vykazují během životního cyklu podobné emise jako benzinové automobily.

Elektromobily s palivovými články mají podle odhadů nízké emise během životního cyklu pouze v případě, že používají vodík z obnovitelné elektřiny.

V porovnání s průměrným motorem s vnitřním spalováním jsou ale elektromobily lepší. A jak uvedl Bloomberg, v roce 2016 činil rozdíl v „čistotě“ 39 procent.

Vezme-li se v úvahu emise elektráren, elektromobil může být zodpovědný za více než 100 gramů emisí oxidu uhličitého na každou ujetou míli (1,6 km). Není divu, že na automobil na elektrický pohon v Číně připadá více než dvojnásobek emisí než na stejný vůz v Británii.

Je to skutečně tak, že německé elektromobily mají většinou svůj výfuk v uhelné či plynové elektrárně. Jistě, v lokálním městském provozu to emisně pomáhá, ale pro celou planetu je to naopak. Přitom pro elektrárny platí jiné limity než pro vozidla se spalovacími motory.

Data ukazují, že pokud jde o emise CO₂, NOx a pevné částice, jsou přímé i nepřímé emise elektromobility mnohem vyšší, než povolují mezní nebo cílové hodnoty pro spalovací motory.

Pokud země nemůže pokrýt 100 % své potřeby výroby elektrické energie z obnovitelných zdrojů nebo jaderné energie, měla by dát od elektromobility ruce pryč. Alespoň pokud jí a jejím obyvatelům skutečně záleží na klimatu a životním prostředí.

Zásadní bude změna, kdy se do emisí elektrických aut zahrne výroba akumulátorů. Ta je totiž tak zatížena špinavou výrobou, že většina e-aut nedorovná za svou životnost emisně výhodnější benzinová a už vůbec ne na naftová auta.

Do všeho, co činíme z hlediska péče o životní prostředí, musíme zahrnovat celý životní cyklus: od projekce, výroby, dopravy, provozu, nabíjení až po recyklaci.

Studie publikovaná v prestižním časopise Renewable and Sustainable Energy Reviews se věnovala vlivu elektromobilů na emise v zemích Visegradské čtyřky - Česko, Slovensko, Polsko, Maďarsko.

Výzkum počítal s emisemi při výrobě všech paliv. (modrá část) Stejně jako se stejk neobjeví sám od sebe na pultu v obchodě nebo elektřina v zásuvce, ani benzín na čerpací stanici se neocitne jen tak. Dokonce zašli tak daleko a dopodrobna, že byly brány v potaz také emise při výrobě adBlue potřebné pro provoz naftové varianty.

Nakonec zelená část jdoucí do mínusu jsou emise ušetřené díky předpokládané plánované recyklaci vozidla na konci jeho životnosti. Z vraků umíme znova využít přes 90% materiálu a jedná se o obrovskou úsporu, oproti zisku ze surových materiálů - především, co se kovů týče.

Z důvodu náročnosti a nejednoznačnosti dat nebyly uvažovány emise v rámci údržby. Zde by se však misky vah opět jistě vychýlily na stranu elektromobilů. Nižší servisní náročnost jim v některých ohledech - absence olejů, filtrů - zkrátka nelze upřít.

Celkové emise elektromobilů jsou však za uvedený cyklus oproti spalovacím verzím téměř poloviční. Takže ano, z hlediska emisí to má smysl a pohon na elektřinu si svoje (emisní) výhody dokáže obhájit.

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 %).”

Konkrétní čísla nejsou pochopitelně zcela stejná pro všechny země, což je dáno zejména energetickým mixem. Podíly elektřiny vyrobené v České republice jsou následující: fosilní paliva - 52%, jaderná - 35%, obnovitelné zdroje - 13%. (pro rok 2019)

Nejlépe, respektive nejekologičtěji pak vychází provoz elektromobilu na Slovensku, za čož vděčí především většímu zastoupení jaderných (54%) a vodních (16%) elektráren.

V celé rovnici je samozřejmě mnoho proměnných, takže pro jiné vozy, v jiných zemích, může podobný graf vypadat rozdílně. Rozhodně se však jedná o komplexní analýzu, jejíž závěry jsou vážně zajímavé.

Studie porovnává kompletní ekologickou zátěž dostupného a oblíbeného modelu auta, vyráběného v Česku, s různými druhy pohonu, a to od prvotní těžby surovin až po celý životní cyklus.

Pracovalo se s faktem, že při výrobě elektromobilu vzniká pomyslný emisní dluh kvůli ekologicky náročné výrobě baterie. A studie sledovala, za jak dlouho se tento dluh vůči jiným pohonům vyrovná a jak daleko bod, kde se křivky jednotlivých pohonů protnou. A pozitivním zjištěním bylo, že k vyrovnání onoho dluhu dochází poměrně rychle. U elektromobilu s baterií 64 kWh po ujetí 32,2 tisíc kilometrů, s menší baterií 39 kWh dokonce již po 17,5 tisících kilometrech. Dokonce i při započítání mnohem méně ekologického polského energetického mixu, by se dluh vyrovnal do ujetí 50 tisíc kilometrů.

Díky své mnohem vyšší účinnosti elektromobily během provozu nepřímo vypouštějí mnohem méně CO2 ekvivalentu oproti všem verzím se spalovacím motorem, včetně hybridu. Konkrétně v tomto modelovém příkladu vypustila během 150 000 km benzinová verze celkem 38 tun ekvivalentu CO2, naftová 34 tun, hybridní 30 tun. Elektromobil s větší baterií 64 kWh vyprodukuje na stejnou vzdálenost 21 tun, výrazně lehčí verze s baterií 39 kWh pak 18 tun.

Zároveň je zjištěno, že životnost trakčních baterií několikanásobně překračuje průměrný nájezd aut. K výměnám dochází jen výjimečně, například kvůli výrobní vadě či nevhodnému zacházení.

Jedním z výsledků výzkumu je zjištění významného potenciálu ke snižování škodlivých emisí v zemích Visegrádské čtyřky (V4). Ty se od sebe svým energetickým mixem vzájemně výrazně liší, přičemž zdaleka nejlépe je na tom Slovensko s vysokým podílem vodní a jaderné energie, Maďarsko se mu pak přibližuje. S náskokem nejhůře je na tom Polsko s dosud značným podílem špinavých tepelných elektráren a Česko se blíží spíše Polsku, než zbývajícím dvěma zemím.

Oproti benzinovým autům tak může elektromobil snížit emise o 29-69 % (v Česku o 46 %), proti dieselům pak o 19-60 % (v Česku o 39 %).

Tady je potřeba dodat, že zde se započítává výhradně nabíjení z veřejné sítě. Do budoucna se očekává v celé V4 zlepšování energetického mixu a každoroční pokles emisí o 2 %. To je průměrná hodnota, Česko a Polsko by měly snižovat výrazněji díky plánovanému přechodu na obnovitelné (OZE) a nízkoemisní zdroje energie. Jenže zde mohou zasáhnout mimořádné okolnosti, jako nyní ruská invaze na Ukrajinu. Ta dočasně emise z výroby elektřiny zvýšila.

V elektromobilitě Evropská komise zavedla dvě tvrzení, která povýšila na úroveň axiomů: Za prvé, že elektromobil je bezemisní a za druhé, že elektřina z tzv. obnovitelných zdrojů (OZE) je zelená a tudíž bezemisní.

Elektromobil neprodukuje žádné emise za jízdy (opomineme-li například otěr z pneumatik). Jenže před tím, aby mohl jet, se musí nejdříve vyrobit, musí se pro něj vyrobit baterie a nakonec se musí pro jeho provoz vyrábět elektřina, na kterou teprve jezdí. A po skončení životnosti by měl být bezemisně zlikvidován nebo lépe recyklován.

Je tedy nutné posuzovat nejen fázi jízdy, ale celý životní cyklus vozidla (cradle to grave, od kolébky do hrobu) jak elektromobilu, tak i automobilu se spalovacím motorem, tj. od těžby surovin přes výrobu, provoz, výrobu paliva nebo elektřiny, údržbu až po jeho recyklaci.

V poslední době se objevuje více studií, které se zabývají posouzením celého životního cyklu LCA (life-cycle-assessment), například od Volva [2], ČVUT [3] a nejnověji od Green NCAP [1].

Základní přístup Green NCAP k hodnocení vozidel spočívá ve využití vlastních komplexních měření. Testy se provádí jak v laboratoři, kde základem je cyklus WLTC [6], tak na silnici (RDE) i za ztížených podmínek, například ve větších nadmořských výškách a v rozšířeném rozsahu teplot od -7°C do 35°C.

Průměrná, nejlepší a nejhorší změřená spotřeba paliva a energie včetně předpovědí změn energetického mixu v různých zemích slouží jako vstupní data pro výpočty a hodnocení celoživotního cyklu LCA.

tags: #emise #elektromobilů #a #elektráren

Oblíbené příspěvky:

• Jak třídit odpad v Brně-Lískovci
• Ekologické problémy v ČR
• Princip kompostování v bioplynovém reaktoru
• Problém vesmírného smetí
• Povinnosti autoservisů v oblasti odpadů