Porovnání Emisí Motorů: Odhalení Pravdy o Elektromobilech

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

Fakta o Emisích

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. 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. 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.

Čtěte také: Diesel vs. Benzín: Kompletní rozbor emisí

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 %).”

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”.

Srovnání Energetického Mixu a Emisí v Zemích V4

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 což vděčí především většímu zastoupení jaderných (54%) a vodních (16%) elektráren.

V tabulce jsou uvedeny orientační hodnoty a podíly pro rok 2019.

Emise a Legislativa

Elektrická vozidla jsou pro klima lepší než klasická auta spalující fosilní paliva. Emise výfukových plynů, zejména pak emise oxidu uhličitého, jsou jedním z hlavních témat současnosti. Podle jejich hodnoty se i mění výrobní cykly a nastavení legislativy z pohledu EU. Emise oxidu uhličitého (CO2) se udávají v gramech na jeden ujetý kilometr s kombinovanou spotřebu určenou podle nového měřícího cyklu WLTP.

Čtěte také: Škoda Octavia: Generace proti sobě

Pro výpočet množství oxidu uhličitého vzniklého při spálení 1 litru fosilního paliva lze použít výpočetní metodu Americké agentury pro ochranu životního prostředí EPA a musíme k fosilním palivům přidat ještě 1,6 kWh elektřiny potřebné pro rafinaci. Pro výpočet emisí z výroby elektřiny jsme použili český zdroj energetického mixu, který vychází na 411 gramů CO2 za jednu vyrobenou kWh a evropský průměr je přibližně 256 g CO2 na jednu kWh. Pokud však dobíjíte elektromobil jen formou solární energie, tak jedna kWh emituje 65 g CO2.

Průměrný nájezd osobního vozidla se dá vyčíst z prodejů ojetých vozidel. Průměrný nájezd 6 až 7 roků starého auta je v průměru 153 tisíc km. To tedy vychází přibližně na 20 tisíc kilometrů za jeden rok. Teď tuto hodnotu přidáme to předchozích výpočtů a vyjde nám, kolik emisí CO2 vypustí určitý druh pohonu za rok do našeho ovzduší.

Elektroauta sice při jízdě nevypouštějí emise, ty ale vznikají při výrobě elektřiny v elektrárnách a při výrobě baterie. A prý jich může být víc než u spalováků, které jen „nemají výfuk v elektrárně“.

Shrnutí Výsledků Studie

Výzkum českých autorů a jednoho Brita spočítal emise skleníkových plynů ve všech fázích výroby a provozu. 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

Čtěte také: Aktuální data o znečištění ovzduší

• Výroba elektrického vozidla v České republice vyprodukuje o 40-70 % více emisí než srovnatelný benzinový vůz.
• 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

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. 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.

Porovnání emisí z výroby a provozu různých vozů v České republice. 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.

Emise a Výroba Baterií

Za elektromobily v Německu jsou emise CO₂ 2× vyšší než ze spalovacích motorů. 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. Bližší pohled na data ukazuje, 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 je elektromobil připojen k nabíjecí stanici, slunce díky tomu nesvítí jasněji ani nefouká silnější vítr. To podle německého inženýra Metzeleho znamená, že v roce 2022 byly elektromobily zodpovědné za emise způsobené výrobou 2,5 TWh elektřiny z fosilních zdrojů.

Emise se liší podle toho, které elektrárny jsou v provozu. Z váženého průměru vyplývá emisní faktor CO₂ 0,81 kg CO₂/kWh. To koreluje s údaji z minulosti. Tuto hodnotu lze tedy použít i pro 2,5 TWh nabíjecího proudu. Celkově způsobily německé dodávky elektřiny v roce 2022 přibližně 230 milionů tun CO₂.

Pokud by bylo 700 000 elektromobilů nahrazeno automobily se spalovacími motory, ušetřilo by se tím více než 500 000 tun CO₂. Nejednoznačná je také situace, pokud jde o oxidy dusíku NOx. Opět platí, že emise elektromobilů nevznikají při jízdě, ale při nabíjení a výrobě elektřiny v elektrárně. Při výpočtu stejným způsobem jako u emisí CO₂ vychází pro e-auta hodnoty okolo 200 mg NOx/km.

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.

Doprava a Emise CO2

Nastartujte automobil pomocí klíče a pozorujte, jak se nafukuje balón připevněný k jeho výfuku. Obsah CO2 v balónu odpovídá počtu kilometrů, které automobil urazí - ty naskakují na obrazovce. Doprava je v současnosti jedním z hlavních zdrojů znečištění životního prostředí, na pomyslném žebříčku předběhla i průmysl. Celkový počet motorových vozidel ve světě se pohybuje kolem jedné miliardy a neustále se zvyšuje.

Zatímco u nových motorových vozidel se produkce emisí razantně snižuje, průměrné emise CO2 z automobilové dopravy se zatím stále zvyšují. U nových osobních automobilů registrovaných v České republice klesly průměrné emise CO2 z 154,0 g/km v roce 2004 na 134,6 g/km v roce 2013 a od roku 2020 jsou v platnosti přísnější limity pro emise u nově prodaných automobilů, které mají v průměru dosahovat 95 gramů CO2 na ujetý kilometr.

Spalovací motory při své činnosti neprodukují pouze už zmíněný oxid uhličitý, ale také jiné skleníkové plyny jako jsou oxidy dusíku, oxidy síry a vodní páru. Celkový počet motorových vozidel ve světě se v roce 2018 pohyboval kolem 1,3 miliardy a do roku 2040 se odhaduje nárůst na 2 miliardy.

Nejvyšší úroveň motorizace je v USA a v některých zemích západní Evropy (např. Velká Británie, Německo, Itálie, Francie). V zemích, jako je Bangladéš, Burundi nebo Mosambik, připadá na tisíc obyvatel pouze jeden automobil. Roční celosvětová produkce automobilů obnáší 91 milionů vozů nejrůznějších kategorií. V Evropě se ročně vyrobí téměř 20 milionů automobilů, z toho 1,3 milionu v České republice.

V roce 2020 bylo ve 27 zemích Evropské unie v provozu 229 montážních závodů automobilového průmyslu, kde pracovalo 2,6 milionu zaměstnanců.

Skleníkový Efekt a Klimatické Změny

Složení zemské atmosféry je významným faktorem, který určuje teploty na naší planetě. Průměrná celosvětová teplota atmosféry těsně nad zemským povrchem je 15 °C. Kdyby byla atmosféra bez skleníkových plynů, snížila by se tato teplota na pouhých -18 °C.

Účinek jmenovaných skleníkových plynů není stejný. Během čtvrtohor, tedy posledních asi 2,5 milionů let, kolísal obsah oxidu uhličitého v atmosféře mezi 200 a 280 ppm (0,020 - 0,028 %). V dobách ledových to byla nižší hodnota, v dobách meziledových vyšší hodnota. Je změřeno, že za posledních asi 200 let (od začátku průmyslové revoluce) narostl obsah CO2 v atmosféře z 280 ppm na současných 410 ppm. Je prakticky jisté, že nárůst hodnot je v současné meziledové době přirozený proces, ale je také pravda, že tak rychlý růst jeho obsahu v atmosféře způsobuje lidstvo svojí nešetrnou a často bezohlednou činností.

Hlavní příčinu zvyšujících se obsahů CO2 v atmosféře představuje spalování fosilních paliv (ropa, uhlí, zemní plyn), některé průmyslové činnosti produkující oxidy dusíku, metan a dříve také freony a samozřejmě i doprava. Objektivně změřeným důsledkem našeho bezohledného počínání je nárůst teploty na planetě, který představuje od poloviny minulého století v celosvětovém průměru jeden stupeň, ale např.

Atmosféra má ve změnách globálního klimatu nezastupitelný význam. Je to médium, které velmi rychle (řádově hodiny a dny) absorbuje nebo uvolňuje teplo a transportuje ho na velké vzdálenosti. Dopad zvyšujících se teplot atmosféry v globálním měřítku je velmi široký.

Uhlíkový Cyklus

V přírodě probíhá velké množství chemických reakcí mezi živou a neživou přírodou a uhlík je prvkem, který se na těchto procesech podílí velkou měrou. Jednotlivé procesy jsou propojeny do uhlíkového cyklu a probíhají v určitém pořadí a s různou rychlostí. Součástí tohoto cyklu je i vznik a spotřeba oxidu uhličitého. Celý cyklus probíhá na planetě prakticky od jejího vzniku, tak jak ho známe dnes, funguje asi 3,5 miliardy let, kdy se objevily první fotosyntetizující organismy.

Na kontinentech jsou molekuly CO2 odebírány z atmosféry rostlinami při fotosyntéze a vznikají z nich složitější uhlíkaté sloučeniny (bílkoviny, cukry, tuky). Rostliny pak slouží jako potrava živočichům, kteří tyto energeticky bohaté uhlovodíky dále zpracovávají. Všechny organismy dýchají, takže část uhlíku se vrací do atmosféry jako CO2. Pokud rostlina nebo živočich odumře, mikroorganismy jejich tělo rozloží a na konci vznikne voda a oxid uhličitý. Do tohoto cyklu však vstupuje člověk, který do atmosféry přidává oxid uhličitý především spalováním fosilních paliv.

Obrovská množství CO2 se rozpouští ve studených vodách povrchových částí oceánů ve vyšších zeměpisných šířkách, aby se pak v teplejších rovníkových oblastech zase uvolňoval zpátky do atmosféry. Do atmosféry se ale vrací jen menší část, protože velké množství oxidu uhličitého je využíváno mořským fytoplanktonem (řasy a sinice). Ten je základem potravního řetězce směrem k vyšším živočichům.

Významný může být v některých případech i tok uhlíku z litosféry do atmosféry. Děje se tak při každé sopečné erupci. Některé vulkanické události jsou takového rozsahu, že produkují obrovské množství CO2, často ve spojitosti s jinými plyny a pevným znečištěním atmosféry (popílek).

Elektromobilita a Alternativy

Evropská unie vyvíjí značný tlak na snižování emisí skleníkových plynů a to i v oblasti dopravy. Zatím se většina automobilových koncernů ubírá směrem k elektromobilitě nebo hybridním typům automobilů. Na spalovací motory jsou kladeny stále vyšší nároky, což v konečném důsledku představuje hlavní úkol pro jejich konstruktéry - snižování spotřeby paliva.

Vzrůst prodeje elektromobilů je v posledních letech nepřehlédnutelný. Podle Mezinárodní agentury pro energii (IEA) jezdilo v roce 2019 po silnicích celého světa 7,2 milionu elektromobilů, z toho 47 % v Číně.

Abychom mohli bez omezení používat elektromobily, potřebujeme dostatečně silnou elektrickou infrastrukturu - zejména síť dobíjecích stanic. Dosavadní statistiky ukazují, že více jak 90 % všech dobíjení se děje doma nebo v zaměstnání.

Kromě přechodu na elektrovozidla existují i jiné postupy, které vedou ke snižování dopravních emisí. Některá evropská města zakázala nebo zpoplatnila vjezd starším automobilům a vozidlům s dieselovým motorem. Velké rezervy jsou také v objemech dopravovaného zboží, je mnohem efektivnější využívat lokální produkty a výrobky, než vozit prakticky stejné přes polovinu světa. Nemalé rezervy máme také ve větším využívání železniční dopravy při přepravě osob i zboží.

Podle Českého statistického úřadu narostl v roce 2020 objem přepravovaného zboží oproti roku 2010 o 30 %. V roce 2020 se přepravilo po silnicích téměř 500 tisíc tun zboží, zatímco železnice přepravila pouhých 90 tisíc tun nákladů.

tags: #porovnání #emisí #motorů

Oblíbené příspěvky:

• Průnik zdánlivě nesourodých témat
• Železný Brod a černé skládky
• Výhody použití aktivátoru kompostu
• Co se děje s jaderným odpadem v ČR?
• Odstranění starých nátěrů sodou