5 mitów o ekologii samochodów elektrycznych 1(1)2018-1

Mówi się, że najwięcej substancji zanieczyszczających atmosferę pochodzi ze źródeł naturalnych, niezależnych od działalności człowieka. Wśród nich wymienia się zazwyczaj: materiały osadowe, aerozole morskie, roślinne i zwierzęce, a także wybuchy wulkanów i pożary lasów. Słusznie – czynniki antropogenne stanowią jedynie mały procent wszystkich źródeł zanieczyszczeń powietrza. [3] Niektórzy wyciągają z tego wniosek, jakoby w takiej sytuacji właściwości ekologiczne współczesnych samochodów nie miały większego znaczenia.

Czy faktycznie normy EURO nie mają uzasadnienia? Czy rewolucja w motoryzacji, polegająca na wprowadzaniu napędu elektrycznego, nie ma sensu? Warto obalić kilka powszechnie panujących mitów dotyczących ekologii, a w szczególności mitów odnoszących się do ekologicznych właściwości samochodów elektrycznych.

Mit 1. Samochody elektryczne nie są potrzebne, skoro wulkany…

Trzeba zauważyć, że wpływ wulkanów i innych naturalnych źródeł zanieczyszczeń jest rozpatrywany w skali globalnej, dla całej planety. Z tej perspektywy poziom zanieczyszczeń może wydawać się akceptowalny. Tymczasem najbardziej niepokojące stężenia substancji zanieczyszczających środowisko występują lokalnie, szczególnie w wielkich aglomeracjach miejskich. W tych miejscach działalność człowieka ma decydujący wpływ na czystość powietrza. [3] To dlatego dbałość o emisję substancji szkodliwych z samochodów jest tak istotna. Spróbujmy więc przyjrzeć się nieco bliżej, jak samochody elektryczne radzą sobie z minimalizacją emisji niechcianych substancji.

Mit 2. Zanieczyszczenia z samochodu wydostają się tylko z rury wydechowej

Niestety, nie tylko. Gdyby problemem była sama rura wydechowa, rozwiązania byłyby o wiele prostsze. Jadący samochód jest źródłem emisji pyłów między innymi z węzłów trybologicznych, z opon oraz z samej drogi. Decydującymi zjawiskami są tutaj: ścieranie się materiału opon, ścieranie materiału nawierzchni drogi oraz wzniecanie pyłów spoczywających na powierzchni jezdni. Najbardziej niepokojącym jest jednak fakt, że wspomniane źródła emisji pyłów mogą być dominujące w porównaniu z emisją z układu wylotowego silnika spalinowego. [2, 4]

Warto połączyć to z informacją, że emisja pyłów jest jednym z najbardziej szkodliwych zanieczyszczeń – nie tylko dla ludzi, ale także dla roślin i zwierząt. [3] Oznacza to ni mniej, ni więcej tyle, że każdy samochód (spalinowy, elektryczny, wodorowy, czy napędzany w dowolny inny sposób) będzie stanowił poważne źródło emisji substancji szkodliwych. [2]

Oczywiście eliminacja zanieczyszczeń z układu wydechowego (jak w przypadku pojazdów elektrycznych) pozwala na zmniejszenie emisji pyłów. Jest to efekt bardzo pożądany i znaczący, dlatego nie można bagatelizować rozwoju elektromobilności w Polsce i na świecie. Warto jednak zdać sobie sprawę z tego, że samochody z napędem elektrycznym nie tyle eliminują, co zmniejszają emisję substancji szkodliwych na drogach.

Mit 3. Zanieczyszczenia powstają tylko na drodze

Niestety również w tym przypadku powszechne opinie bywają zbyt optymistyczne. Wpływ motoryzacji, w tym samochodów, na emisję substancji zanieczyszczających środowisko jest o wiele bardziej skomplikowany. Rozróżnia się w tym przypadku dwie grupy czynników: cykl przekształcania energii oraz cykl istnienia pojazdu. [2] Pierwszy z nich zostanie omówiony w następnym punkcie, tymczasem teraz zajmijmy się cyklem istnienia.

Ocena cyklu istnienia (niesłusznie nazywanego niekiedy „cyklem życia”) polega na analizie wpływu na środowisko danego produktu na każdym etapie jego funkcjonowania. Wyróżnia się tutaj: proces projektowania i testowania produktu, proces jego produkcji, czas eksploatacji oraz problemy związane z utylizacją wyrobu. O ile pierwsze skojarzenia z wpływem pojazdu na środowisko wiążą się zwykle z samą jego eksploatacją, prezentowane podejście jest możliwie najbardziej kompleksową oceną wpływu istnienia danego samochodu na środowisko. [1, 5]

W kontekście samochodów elektrycznych najbardziej interesujące wydają się analizy porównawcze cyklu istnienia samochodu elektrycznego i samochodu z napędem spalinowym. Analizy wykonane metodą ReCiPe (biorącą pod uwagę 10 kategorii wpływu) pokazują, że cykl istnienia tego pierwszego wymaga włożenia większej ilości energii. Oznacza to, że właściwości ekologiczne samochodów elektrycznych wykazują większą wrażliwość na technologię wytwarzania energii elektrycznej. [1]

Na tej podstawie widać, że zagadnień ekologicznych nie można rozpatrywać w oderwaniu od kontekstu całej gospodarki. Jeśli produkcja energii elektrycznej nie będzie spełniać wymogów ochrony środowiska, nie będą ich spełniać także gałęzie gospodarki zależne od energetyki

Mit 4. Napędzanie samochodu energią elektryczną jest całkowicie ekologiczne

Wiele osób zwraca uwagę na fakt, że praca silników elektrycznych nie powoduje emisji substancji szkodliwych. Dowodzą w ten sposób, że napęd pojazdu elektrycznego nie powoduje zanieczyszczenia środowiska. Niestety jest to wniosek idący zdecydowanie za daleko. Bezpośrednio w silniku elektrycznym faktycznie nie są uwalniane żadne substancje do atmosfery, ale sama produkcja prądu może wiązać się z zanieczyszczeniem środowiska. Uwzględnienie zjawisk towarzyszących wytwarzaniu energii do zasilania pojazdu elektrycznego stanowi podejście wspomniane w poprzednim punkcie i nazywa się oceną cyklu przekształcania energii.

Taka analiza szkodliwości dla środowiska nazywana jest powszechnie Well-to-Wheal i polega na ocenie wpływu przekształcania energii od jej źródła (Well) aż do kół napędowych samochodu (Wheal). W przypadku samochodów spalinowych należy wówczas rozważyć wpływ wydobycia surowców kopalnych, ich transportu, procesu rafinacji, ponownego transportu, przechowywania, dystrybucji oraz spalania w silniku samochodowym. [2, 6] Jakie czynniki należy rozważyć w przypadku zasilania pojazdu prądem?

W odniesieniu do samochodów elektrycznych rozważana sekwencja procesów nie jest taka oczywista, ponieważ zależy od sposobu wytwarzania energii. [1] Jeśli prąd pochodzi z elektrowni zasilanej węglem kamiennym lub brunatnym, okazuje się często, że zasilanie samochodu energią elektryczną jest mniej korzystne z punktu widzenia ekologicznego, niż zasilanie benzyną lub olejem napędowym. [1] Natomiast w przypadku zastosowania odnawialnych źródeł energii pojazdy elektryczne stają się nieporównywalnie bardziej ekologiczne. [6]

Również na tym przykładzie widać, że przy ocenie wpływu motoryzacji na środowisko nie powinno się wyrywać pojedynczego czynnika z kontekstu całości gospodarki. Samochód elektryczny może okazać się zarówno lepszy, jak i gorszy pod względem ochrony środowiska, a zależy to od szeregu czynników związanych z energetyką, polityką wydobywania surowców i wielu innych niuansów technologicznych pozornie niezwiązanych z motoryzacją.

Mit 5. Samochód zeroemisyjny istnieje

W odniesieniu do pojazdów elektrycznych coraz częściej spotyka się pojęcie samochodu zeroemisyjnego. Sugeruje ono, że funkcjonowanie takiego auta nie wiąże się z emisją żadnych substancji szkodliwych. Mam nadzieję, że powyższe punkty rozwiały już wszelkie wątpliwości w tej dziedzinie. W ramach podsumowania powtórzmy sobie jednak, jakiego rodzaju emisji możemy spodziewać się po samochodzie elektrycznym:

• emisja pyłów trybologicznych, pyłów ścieranych z opon, z nawierzchni jezdni oraz pyłów wznoszonych z podłoża,

• emisja związana z wytwarzaniem i przetwarzaniem energii elektrycznej do zasilania pojazdu,

• emisja związana z produkcją samochodu, jego serwisowaniem oraz utylizacją.

Chociaż auto z napędem elektrycznym zdecydowanie nie jest samochodem zero emisyjnym, trzeba przyznać, że tego typu pojazdy mają znacznie większy potencjał do rozwoju w kierunku sprzyjającym ekologii. Przy zastosowaniu odnawialnych źródeł energii samochody elektryczne wiążą się z nieporównywalnie mniejszą emisją zanieczyszczeń, niż klasyczne napędy samochodowe. Wydaje się więc, że rozwój elektromobilności jest jak najbardziej uzasadniony, o ile będzie połączony z rozwojem innych gałęzi gospodarki (ze szczególnym uwzględnieniem energetyki).

Literatura

1. Chłopek. Z., Lasocki J.: Zastosowanie metody oceny cyklu istnienia do analizy właściwości ekologicznych samochodu, Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów, 1(92)/2013, s. 57-66.

2. Chłopek Z., Szczepański T.: Ekologiczne aspekty eksploatacji samochodów elektrycznych na przykładzie oceny zużycia energii, Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów, 1(92)/2013, s. 31-40.

3. Chłopek Z., Szczepański T.: Ocena zagrożenia środowiska cząstkami stałymi ze źródeł cywilizacyjnych, Inżynieria Ekologiczna Nr 30, 2012, s. 174-193.

4. Chłopek Z.: Testing of hazards to the environment caused by particulate matter during use of vehicles. Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability. 2/2012. 160–170.

5. Delucchi M.: Electric and gasoline vehicle lifecycle cost and energy–use model. Report for the California Air Resources Board. Final Report UCD–ITS–RR–99–04. Davis, California: Institute of Transportation Studies – University of California, 2000.

6. Edwards R., Larive J., Beziat J.: Well–to–Wheels analysis of future automotive fuels and powertrains in the European context. Well–to–Whells Report, Version 2c. EUCAR/CONCAWE /JRC. March 2007.​