Elektromobily a emise: Studie odhaluje fakta a mýty

Nulové emise? Výfuk v elektrárně? Nedávno publikovaná studie výzkumníků z brněnského VUT FEKT odhaluje pravdu. Studie publikovaná v prestižním časopise Renewable and Sustainable Energy Reviews se věnovala vlivu elektromobilů na emise v zemích Visegradské čtyřky - Česko, Slovensko, Polsko, Maďarsko.

Což znamená, že by se konečně mohlo podařit vyvrátit (nebo potvrdit!) řadu mýtů oblíbených v našich končinách. Právě geografické zasazení je podle mě velmi důležitým faktorem. Ve všech diskuzích totiž velmi často argumenty sklouznou k tomu, že náš energetický mix není ani zdaleka tak čistý, jako například v Norsku, aby přechod na EV dával skutečně bezemisní smysl.

Hyundai Kona jako modelový příklad

Hlavní hvězdou, o které bude řeč, je Hyundai Kona z roku 2019 a to hned z několika důvodů. Předně se vyrábí ve všech myslitelných provedeních pohonu - benzín, nafta, hybrid i čistě elektrický s menší a větší baterkou. Příjemným bonusem také bylo, že se vyrábí u nás, v Nošovicích, takže byla snadněji dostupná data ohledně emisí při výrobě. Totéž platí i pro baterii jeho elektrické varianty, která se vyrábí v polské Wroclawi.

Ostatní údaje se také vztahují k roku 2019, který byl “posledním normálním”, před bezprecedentními údálostmi jako Covid nebo válka na Ukrajině. Uvažováno bylo patnáctileté období s průměrným nájezdem 10 000 kilometrů za rok. Následující graf je tak poplatný přímo pro Českou Republiku a vyjadřuje celkový objem emisí za celou popisovanou životnost vozu (15let / 150 000km).

Emise během životnosti vozidla

Žlutá část sloupce jsou emise, jež připadnou na výrobu vozu. Pro běžného autíčkáře poměrně nepřekvapivě vycházejí všechny verze téměř stejně. Vyrobit auto je prostě (emisně) stejně nákladné, nezávisle na jeho pohonu. Oranžově jsou zvlášť znázorněny emise z výroby baterie. Takže na začátku cyklu je elektromobil skutečně v nevýhodě a není zelenější.

Čtěte také: Studie o elektromobilech a emisích

Tenhle dluh se však poměrně rychle vyrovná, když si povšimneme šedého sloupce, představujícího emise ze spalovaného paliva. U nás poměrně brzy, již po 32 000 km v případě větší baterie a po pouhých 17 500 km u menší. I při uvažování emisně “nejhorší” kombinace - tj. větší baterka a polský energetický mix (větší podíl uhelných elektráren), nastane rovnováha po necelých 50 tisících. Fakta říznutá špetkou cynismu hovoří jasně. Pokud máte v plánu ztotálkovat své nové auto před třemi desítkami najetých kilometrů, rozhodně je lepší činit tak se spalovacími vozy.

Zajímavostí také je, že 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.

Výsledky studie

Stručný závěr hlavního autora Kamila Jaššo zní:“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 %).”

Čtěte také: Elektromobil vs. Spalovací Motor

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. A co víc, relevantní přímo v našem středoevropském prostředí, bez přepočtů a různých “coby-kdyby”.

Graf celkových emisí elektromobilů pro všechny země V4

Alternativní pohled na elektromobilitu

Vášnivá debata o budoucnosti dopravy se často zužuje na jednoduchou rovnici: spalovací motory jsou zlo, elektromobily spása. Odborníci z Centra vozidel udržitelné mobility na ČVUT v Praze, Jan Macek a Josef Morkus, však ve své podrobné studii přinášejí střízlivější pohled. Jejich analýza ukazuje, že přehnaná očekávání od plošného nasazení bateriových vozidel jsou postavena na zkreslených datech a ignorování klíčových faktorů.

Cílem studie není zpochybnit výhody elektromobility, například v městském provozu, ale uvést na pravou míru univerzální narativ o jejich bezvýhradné ekologické převaze.

Čtěte také: Elektromobily a emise

Kritické faktory dle studie ČVUT

1. Největším rozdílem mezi elektromobilem a vozem se spalovacím motorem je trakční baterie. Analýzy se často soustředí pouze na spotřebu elektřiny při výrobě baterií. Studie ČVUT však zdůrazňuje, že se zapomíná na ještě většího viníka: technologické teplo. Metalurgické a chemické procesy při těžbě a zpracování materiálů jako lithium, nikl, kobalt či hliník vyžadují obrovské množství tepla, které se dnes vyrábí převážně spalováním zemního plynu nebo uhlí.
2. Druhým zásadním zkreslením je spoléhání na oficiální testovací cykly, jako je WLTC (Worldwide Harmonized Light Vehicle Test Cycle). Tento cyklus byl původně navržen pro měření škodlivin u spalovacích motorů a pro odhad jejich spotřeby funguje poměrně spolehlivě. Důvodem je nadhodnocená role rekuperace. V krátkých fázích testu, které simulují jízdu mimo město, se často brzdí a zpomaluje, což umožňuje elektromobilu efektivně dobíjet baterii. Další rozdíl přichází v zimě. Zatímco spalovací motor topí odpadním teplem, elektromobil musí topit energií z baterie, což dramaticky zvyšuje spotřebu.
3. Kombinace vysokého emisního dluhu z výroby baterie a vyšší reálné spotřeby energie zásadně posouvá tzv. bod zlomu (kritický nájezd). Autoři studie přepočítali srovnání pro různé verze vozu Hyundai Kona s použitím realistických dat. Při provozu v zemi se „špinavou“ elektřinou, jako je Polsko (kde je emisní faktor více než dvojnásobný oproti průměru EU), je situace ještě horší.

Studie jednoznačně ukazuje, že neexistuje jedna univerzální odpověď. Častým argumentem je, že baterie přežije životnost vozidla. Autoři studie však upozorňují na klíčový, avšak často opomíjený faktor: časovou degradaci. Pro mnoho domácností je elektromobil druhým autem v rodině s menším ročním nájezdem (např. 10 000 km). V takovém případě je velmi pravděpodobné, že baterie dosáhne konce své životnosti (typicky 8-10 let) dříve, než stihne najet dostatek kilometrů k tomu, aby splatila svůj emisní dluh.

Doporučení pro zlepšení bilance elektromobility

• Menší baterie: Trend výroby elektromobilů s obřími bateriemi a dojezdem přes 500 km je z ekologického hlediska kontraproduktivní. Emisní dluh je příliš velký.
• Čistá elektřina: Skutečný přínos elektromobilů se odemkne až s přechodem na stabilní, nízkouhlíkové zdroje elektřiny.
• Technologická neutralita: Nátlak na jedinou „správnou“ cestu je podle autorů chybný.

Studie z ČVUT je důležitým hlasem v emotivní debatě. Připomíná, že bezemisní mobilita neexistuje a že každá technologie má svou environmentální cenu. Plošné a na dotacích závislé protlačování elektromobilů bez zohlednění celého jejich životního cyklu - od těžby surovin v Číně po výrobu elektřiny v Polsku - nepřinese očekávané klimatické benefity.

Brněnští vědci si v novém výzkumu detailně posvítili na emise elektrických vozidel. Důvod byl prostý, a to zvyšující se zájem o auta poháněná elektřinou, s čímž se váže i neustále rostoucí velikost baterií. Elektroauta zažívají v poslední dekádě ohromný nárůst zájmu, který jde ruku v ruce s tím, jak se pohon dostává do různých typů vozidel.

Právě ty jsou totiž v případě výroby baterií klíčovou položkou a brněnští vědci se rozhodli ukázat, jakou emisní zátěž elektroauta vykazují během celého svého života. Ačkoli samotný provoz elektroaut je víceméně bezemisní, pro samotnou výrobu to rozhodně neplatí.

Brněnští vědci si za zkoumaný objekt zvolili Hyundai Kona z roku 2019, a to z prostého důvodu. Nalezneme ho ve všech myslitelných variantách pohonu. Tj. s benzinovým, dieselovým, hybridním a elektrickým. Následné výpočty vycházejí z 15 let provozu s nájezdem 10 000 km ročně. Vědecká studie ukazuje, že emise při výrobě vozidla jsou závislé na třech faktorech. Hmotnosti vyráběného vozidla, velikosti jeho baterie a emisních faktorech z jejich výroby.

Výroba v České republice při výrobě akumulátoru produkuje o 40-70 % více emisí (dle velikosti baterie) v porovnání s benzinovým vozem. Vědci rovněž vypočetli, kdy se tento energetický dluh smaže. Vyrobený vůz musí v případě 64 kWh baterie ujet 32 184 km. U 39 kWh BEV postačí 17 801 km. V tomto případě jsou výsledky v Česku mnohem lepší než v Polsku, které je silně závislé na uhelné energii.

Vědci podtrhují, že největším problémem emisí při výrobě baterií je samotná těžba surovin a jejich přeprava. Což je však podle nich faktorem, který půjde v následujících letech snížit. Dle výzkumníků rovněž nejsou relevantní obavy ze zvyšování emisí elektroaut z důvodu výměny baterií. Ty totiž mají větší životnost než samotná vozidla.

Ačkoli Česko patří v rámci Visegrádské čtyřky k zemím s poměrně vysokými emisemi při výrobě elektroaut (oproti Maďarsku a Slovensku), vykazuje také vysoký potenciál na jejich snížení oproti benzinovým a dieselovým vozům. Naopak v rámci celkové životnosti vozu se elektroauta ukazují jako vozy s extrémně vysokým potenciálem snížení emisí. Vědci však doplňují, že k dosažení klimatické neutrality do roku 2050 a snížení emisí z dopravy nestačí jen přechod na elektromobily jako takové.

Dle nich je nutné zlepšit samotný energetických mix zemí v rámci EU. Evropská agentura pro životní prostředí (EEA) vydala zprávu, ve které hodnotí životní cyklus elektromobilů a jejich dopady na klimatickou změnu, kvalitu ovzduší, hluk a ekosystémy ve srovnání s konvenčními automobily. Podle EEA běžný elektromobil během svého životního cyklu emituje již nyní méně skleníkových plynů a škodlivin než konvenční automobily.

Emise bývají vyšší ve výrobní fázi elektromobilu, ovšem naopak nižší během jeho využívání. Zpráva ovšem potvrzuje, že při současném energetickém mixu EU a při zohlednění emisí během celého životního cyklu automobilů jsou emise elektromobilů v EU nižší o 17-30 %. Elektromobily jsou také výhodnější pro lokální kvalitu ovzduší.

Velkým problémem je ovšem výroba elektromobilů. Elektromobily mají závažnější dopady na ekosystémy než konvenční automobily. Důvodem je zejména těžba a zpracování kovů a těžba a spalování uhlí potřebného k vyrobení elektřiny využívané ve výrobním procesu. Tento přístup by bylo vhodné aplikovat například u baterií. Pokud by se jejich výroba standardizovala, bylo by snadnější je následně opětovně využít.

Doc. Ing. Tomáš Kazda, Ph.D., a Ing. Kamil Jaššo, Ph.D. z Fakulty elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně společně s propagátorem elektromobility Janem Staňkem prodiskutují vědeckou studii, publikovanou česko-slovensko-britským odborným týmem v impaktovaném časopise.

Studie se zabývá emisemi skleníkových plynů automobilu v celém jeho životním cyklu a zaměřuje se na vůz vyráběný v České republice v moravskoslezských Nošovicích a provozovaný v zemích Visegrádské čtyřky (V4), regionálního uskupení čtyř středoevropských států: České republiky, Maďarska, Polska a Slovenska.

Plug-in hybridy v reálném provozu zdaleka nedosahují spotřeby ani emisí, které slibují homologované testy WLTP. Rozsáhlá evropská analýza založená na datech z téměř milionu vozidel ukazuje, že průměrná spotřeba vychází více než trojnásobně vyšší, a upozorňuje na klíčový problém současné regulace, která počítá s výrazně častějším využíváním elektrického režimu.

Studii zpracoval Fraunhoferův institut na základě údajů OBFCM, tedy monitoringu spotřeby paliva přímo z palubních systémů. V homologaci vycházela průměrná spotřeba na 1,57 l na 100 km. Skutečná měření však ukázala průměr 6,12 l na 100 km. Jinými slovy, plug in hybridy v praxi jezdily se spotřebou 3,26krát vyšší, než s jakou počítají evropské testovací cykly.

Tak výrazná odchylka zásadně mění pohled na to, jak moc PHEV skutečně pomáhají snižovat emise. Autoři se podívali i na jízdu v režimu, kdy má vůz upřednostňovat energii z baterie. Jenže i v tomto nastavení vyšla spotřeba téměř dvojnásobná oproti deklaraci WLTP. To ukazuje, že spalovací motor se v reálném životě zapojuje častěji, než metodika předpokládá. Výsledek potvrzuje jednoduchou věc: přínos plug-in hybridu stojí a padá s pravidelným nabíjením.

Studie zároveň ukazuje, že mezi značkami existují výrazné rozdíly. Jako extrém analýza uvádí Porsche. Průměrné sledované auto této značky během období načerpalo elektřinu jen v rozsahu 7 kWh na 27 000 km. Tato zjištění nabourávají představu, že PHEV sám o sobě zaručí vysoký podíl jízdy bez emisí.

Evropská unie připravuje změnu takzvaného utility factor, tedy odhadu, jaký podíl jízd plug-in hybrid absolvuje na elektřinu. Změna měla začít platit v roce 2025 a měla omezit nadhodnocené emisní výhody plug-in hybridů. Automobilky však usilují o zachování stávajícího nastavení a o oslabení plánovaných úprav. Podle studie by zrušení změn pro rok 2025 znamenalo navíc 23 až 25 milionů tun CO2 během 20 let.

Autoři dodávají, že kroky jako povinné zobrazování podílu elektrické jízdy nebo vynucené nabíjení každých 500 km by měly jen omezený dopad. Rozhodující je sladit metodiku s reálnými provozními daty.

tags: #elektromobil #měření #emisí #studie

Oblíbené příspěvky:

• Více o základech ekologie
• Specifikace nákladních vozidel pro odvoz odpadu
• Výkup kovového odpadu
• Skrytý poklad Žulovské pahorkatiny
• Kódování plastů: Jak na to?