Mizak: Czy elektromobilność jest przyjazna klimatycznie?

18 listopada 2020, 13:00 Elektromobilność
samochód elektryczny elektromobilność
fot. pixabay.com

Czy samochód elektryczny jest przyjazny klimatycznie? Procedura laboratoryjnego pomiaru emisji CO2 jest określana w negocjacjach politycznych z producentami pojazdów, którzy następnie wybierają i sponsorują instytucje oraz laboratoria przeprowadzające dla nich testy. Doprowadziło to do znanej „afery dieslowskiej” – pisze Jacek Mizak z Fundacji Promocji Pojazdów Elektrycznych.

Czy samochód elektryczny jest przyjazny klimatycznie?

Samochód elektryczny wcale nie jest lepszy dla klimatu od spalinowego – takie stwierdzenia często spotykamy na forach dyskusyjnych, w artykułach czy doniesieniach medialnych. Krytycy pojazdów elektrycznych powołują się na analizy wskazujące, że „samochody elektryczne nie są tak ekologiczne, jak się powszechnie uważa”, a zwolennicy elektryfikacji transportu na inne, wskazujące na znacznie większe emisje powodowane przez samochody spalinowe. Kto zatem ma rację? Warto przyjrzeć się bliżej pojawiającym się opracowaniom, a zwłaszcza dokonanym założeniom. Właśnie założenia mają decydujący wpływ na wyniki końcowe takich analiz. Warto zatem czytać takie opracowania uważnie, badając przede wszystkim jakich wyborów dokonano przy wykonywaniu obliczeń i oszacowań. Poniżej przedstawiamy pięć głównych kwestii, od których zależą wyniki końcowe takich analiz. Ich weryfikacja pozwoli nam stwierdzić, czy opracowanie można ocenić jako wiarygodne.

Zawyżone emisje gazów cieplarnianych

Zwiększenie skali produkcji  i zastosowanie nowych technologii (np. ograniczenie zużycia energii cieplnej w procesie produkcyjnym) w ostatnich latach dramatycznie obniżyło ilość energii potrzebnej fabrykom do produkcji ogniw. Jednocześnie trwający proces dekarbonizacji sektora energetycznego systematycznie obniża ślad węglowy używanej energii elektrycznej. To powoduje, że przyjęcie dla szacunków danych sprzed kilku lat znacząco zawyża poziom emisyjności produkcji ogniw. Przykładowo, w opracowaniach wydanych przez Buchal, Karl i Sinn, ADAC, ÖAMTC czy Joanneum Research, znajdziemy informacje o przyjęciu do obliczeń wartości nawet 175 kg/CO2 na kWh baterii. Założenie to opiera się jednym, kontrowersyjnym badaniu z 2017 roku.  Jednak autorzy tych opracowań nie uwzględnili faktu, ze wyniki badań zostały zweryfikowane ponownie w 2019 roku, a otrzymany wynik oscyluje w granicach 85 kg CO2 na kWh. Oznacza to, że przyjęcie danych z 2017 roku dwukrotnie zawyża poziom emisyjności etapu produkcji ogniw. Manipulację danymi zauważymy także w opracowaniu sygnowanym przez Mazdę. Miało ono na celu uzasadnić wybór bardzo małego akumulatora do elektrycznego modelu MX-30, gdyż zgodnie z raportem przedstawionym przez koncern, większy zestaw ogniw powodowałby powstanie śladu węglowego przewyższającego ślad wersji z silnikiem spalinowym. Raport Mazdy ukazał się pod koniec 2019 roku, ale użyto w nim danych z 2016 roku. Jakie zatem wartości należy uznać za odpowiadające rzeczywistości w dniu dzisiejszym? Na podstawie listy ostatnich publikacji naukowych możemy założyć, że do tego rodzaju opracowań współczynnik emisyjności etapu produkcji ogniw powinien wahać się w zakresie od 40 do 100 kg CO2/ kWh, przy czym dla fabryk europejskich właściwą wartością jest ok. 75 kg CO2/kWh.

Niedoszacowanie żywotności akumulatorów

W wielu badaniach przyjmuje się założenie, że akumulator w pojeździe elektrycznym jest w stanie zapewnić wymagane parametry dla przebiegu sięgającego maksymalnie 150 000 km, przy czym żywotność nowoczesnego silnika dieslowskiego szacuje się na 300 000 km. Brak jest jednak badań, które potwierdzają tezę o tak krótkiej żywotności ogniw. Dane empiryczne, zbierane m.in. przez użytkowników pojazdów elektrycznych pokazują, że nowoczesne akumulatory są w stanie zachować pojemność nie pogarszającą znacząco parametrów pojazdu co najmniej przez 300 000km, a w przypadku Tesli nawet 500 000 km i więcej. Nowe badania wskazują, że przy dalszym rozwoju obecnej technologii możliwe jest osiągnięcie przebiegów sięgających nawet dwóch milionów kilometrów. Na potrzeby analiz żywotność akumulatorów należy szacować zatem co najmniej na 250 000 km, co jest i tak założeniem bardzo konserwatywnym.

Przeszacowanie emisyjności produkcji energii elektrycznej

We wszystkich badaniach potwierdzających tezę o wysokiej emisyjności pojazdów elektrycznych zakłada się, że będą one jeździć przez kolejne lata na prądzie wytworzonym przez miks energetyczny z roku produkcji pojazdu. To uproszczenie jest zrozumiałe, gdyż znacznie ułatwia obliczenia i pozwala uniknąć konieczności obrony założeń dotyczących przewidywanych zmian w koszyku energii elektrycznej. Należy jednak pamiętać, że jest to założenie niekorzystne dla elektryków. Tak jak miks energii elektrycznej zmienił się w Europie dramatycznie w ciągu ostatnich 20 lat (nawet w Polsce emisyjność sektora energetyki konsekwentnie spada), tak samo zmieni się nawet jeszcze bardziej w ciągu następnych 20 lat. Przy szacowaniu dokonujemy ekstrapolacji zmian w przeszłości i przy użyciu wiarygodnych źródeł prognozujemy rozwój w celu oszacowania zmian w miksie energetycznym, wymuszonych chociażby realizacją unijnego celu neutralności klimatycznej. Zasadniczo oznacza to, że pojazdy elektryczne wraz z upływem czasu wykorzystują coraz mniej emisyjną energię elektryczną. Jednak ten pozytywny efekt jest częściowo negowany przez fakt, że im starszy pojazd tym mniejsze roczne przebiegi. Ponadto musimy dodać emisje wynikające z pozyskania paliwa dla energetyki (np. górnictwo) czy straty w sieci elektroenergetycznej. Jeśli dokonujemy szacunków emisyjności energii elektrycznej na poziomie Unii Europejskiej, w 2020 roku wartość ta powinna oscylować w okolicach 250g/kWh. Ale oczywiście dla każdego państwa wartość ta będzie różna – w przypadku Polski za rok bieżący zasadne jest przyjęcie wartości ok. 740g CO2/kWh.

Użycie do obliczeń wyników testów laboratoryjnych NEDC/WLTP

Pomiar emisji CO2 przez samochody jest tematem mocno dyskusyjnym. Procedura pomiaru laboratoryjnego jest określana w negocjacjach politycznych z producentami pojazdów, którzy następnie wybierają i sponsorują instytucje i laboratoria przeprowadzające dla nich testy. Doprowadziło to do znanej „afery dieslowskiej”, w ramach której powszechnie stosowano specjalne oprogramowanie zmieniające parametry pracy silnika podczas testów.

W konsekwencji wyniki testów z wykorzystaniem już niestosowanego europejskiego cyklu testowego NEDC były nawet o 40% niższe niż w rzeczywistości. Mimo to, w dużej liczbie opracowań nadal spotyka się założenia dotyczące emisyjności silników spalinowych wykorzystujące wyniki badań wg. procedury NEDC. Wprowadzona jako obowiązkowa od września 2018 roku nowa procedura testowa WLTP daje wyniki znacznie bliższe rzeczywistości, ale nie rozwiązuje do końca problemu. Poziomy emisji zmierzone wg. procedury WLTP są nadal w znacznej mierze wynikiem badań laboratoryjnych, a nie drogowych.

Pominięcie emisji związanych z wydobyciem, przetwórstwem i dystrybucją paliw ciekłych

Nowe badania dotyczące emisji gazów cieplarnianych w procesie przetwórstwa ropy naftowej wykazują, że emisje związane z produkcją benzyny i oleju napędowego są większe niż wcześniej sądzono. Aby uwzględnić w cyklu życia pojazdu etap produkcji paliwa płynnego (tzw. emisje well to tank), emisje z rury wydechowej (tank to wheel) samochodów napędzanych silnikami benzynowymi powinny zostać zwiększone o ok. 30 procent, a napędzane silnikami diesla o ok. 24 procent. Uwzględnienie etapu wytworzenia paliwa wpływa zatem bardzo znacząco na poziom emisyjności pojazdu z silnikiem spalinowym (well to wheel).

Stachura: Czy Elon Musk i Boris Johnson mają rację?