Elektromobily pod drobnohledem vědců z FEKT VUT

Nová vědecká studie výzkumníků v čele s Kamilem Jaššem z Ústavu elektrotechnologie Fakulty elektrotechniky a komunikačních technologií VUT (FEKT VUT) přináší zásadní zjištění v diskuzi o environmentálním dopadu elektromobilů. Výzkum vyvrací rozšířené tvrzení, že elektromobily mají během svého životního cyklu vyšší emise než vozidla se spalovacími motory. Analýza zahrnula komplexní pohled na celý životní cyklus vozidel od výroby přes provoz až po recyklaci.

Kamila Jašša k vypracování studie přiměly diskuze probíhající na sociálních sítích ohledně zvýšené ekologické zátěže elektromobilů. Mnozí přispívající k tomuto tématu tvrdí, že elektrická vozidla jsou pro životní prostředí horší, protože výroba baterií je neekologická a elektřina se vyrábí v uhelných elektrárnách. „Z vědeckého hlediska mi to nedávalo smysl, protože stejná elektřina se používá jak při výrobě pohonných hmot, tak při provozu čerpacích stanic. Také jsem nechápal, proč by těžba materiálů pro baterie měla být horší pro životní prostředí, když se většina těchto materiálů těží stejným způsobem jako jiné suroviny,” uvádí Kamil Jaššo pohnutku, která jej přiměla k vypracování studie s názvem Ekologický dopad vozidel: Srovnávací studie v rámci České republiky a ostatních zemí Visegrádské čtyřky.

Pro studii byl vybrán modelový vůz Hyundai Kona z roku 2019, dostupný v několika variantách pohonu (benzinový, naftový, hybridní a elektrický). Výzkum předpokládal životnost 15 let a roční nájezd 10 tisíc kilometrů. Autoři upozorňují, že u jiných vozidel s odlišnými parametry se mohou výsledky lišit.

Výroba elektromobilu v České republice produkuje o 40-70 % více emisí než výroba srovnatelného benzinového vozu, především kvůli výrobě trakční baterie. Zatímco běžná výroba vozu produkuje 4 kg CO₂ ekvivalentu na kilogram vozu, u baterií do elektromobilu je to až 80 kg CO₂ ekvivalentu na kilowatthodinu (CO₂ ekvivalent je jednotka, která umožňuje společně popsat a mezi sebou porovnat jednotlivé skleníkové plyny, pozn. redakce). U elektrických vozidel, tak vzniká ve fázi produkce pomyslný emisní dluh.

Pozitivním zjištěním je, že tento emisní dluh se vyrovná relativně rychle. U verze s 64 kWh baterií po ujetí 32,2 tisíc kilometrů, s 39 kWh baterií dokonce již po 17,5 tisíci kilometrech. I v Polsku, kde má energetický mix, tedy souhrn všech zdrojů, ze kterých se vyrábí elektřina (fosilní paliva, jádro, obnovitelné zdroje, případně sekundární zdroje jako např. komunální odpad, pozn. redakce) vysoký emisní faktor, se dluh vyrovná do 50 tisíc kilometrů. Očekává se navíc, že tento rozdíl se bude do budoucna dále snižovat díky zkracování přepravních řetězců, většímu využití recyklovaných materiálů při výrobě baterií a zejména snižování emisí z výroby elektrické energie.

Z grafu je patrné, že po projetí 150 tisíc kilometrů vyprodukuje benzínová verze vozidla 38 tun CO₂ ekvivalentu a naftová verze 34 tun, hybridní technologie dosahuje 30 tun. Elektromobily jsou výrazně šetrnější – verze s 64kWh baterií vypustí 21 tun CO₂ ekvivalentu, model s 39 kWh baterií jen 18 tun. U menšího elektromobilu se nižší emise projeví už po 17, 8 tisících ujetých kilometrech.

Životnost i menších baterií několikanásobně překračuje průměrný nájezd vozidel. K výměně dochází pouze výjimečně, například při vadné výrobní sérii nebo nevhodném zacházení. Postupem času přicházejí výrobci elektromobilů s efektivnějšími bateriemi, pro které garantují dojezd až 400 000 km.

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 %). I v případě Polska, které má kvůli vysokému podílu uhlí v energetice nejméně příznivé podmínky, dokáže elektromobil s 64 kWh baterií po ujetí 48 tisíc kilometrů vyprodukovat méně emisí než benzinový vůz.

Pro mladého výzkumníka bylo překvapující, jaké jsou rozdíly mezi jednotlivými zeměmi V4 jen kvůli odlišnému energetickému mixu. Všechny zdroje emisí jsou pro státy V4 stejné nebo dosti podobné s výjimkou emisí z výroby elektřiny. V tomto ohledu se od sebe země V4 liší poměrně dost. Slovensko má díky jaderným a vodním elektrárnám poměrně čistý energetický mix a elektromobil je zde možné provozovat téměř bez emisí, a Maďarsko se mu přibližuje. Na druhé straně žebříčku je Polsko s převážně uhelným energetickým mixem. “Provozování elektromobilu v Polsku má kvůli tamní struktuře výroby elektřiny značný dopad na množství vypouštěných skleníkových plynů. Co se týče energetického mixu, Česká republika se nachází blíže polskému modelu než tomu slovenskému. Avšak i v těchto dvou zemích je možné jezdit elektromobilem téměř bez emisí – klíčem je nabíjet vůz elektřinou vyrobenou z obnovitelných zdrojů,” dodává Kamil Jaššo.

Do budoucna se očekává další zlepšování environmentální bilance elektromobilů. Zatímco u výroby paliv dochází ke snižování emisí jen výjimečně, u elektřiny se předpokládá každoroční 2% pokles ve všech zemích V4. V České republice a Polsku lze dokonce očekávat ještě výraznější snížení díky plánovanému přechodu na obnovitelné a nízkoemisní zdroje.

Studie však upozorňuje, že k dosažení klimatické neutrality do roku 2050 samotný přechod na elektromobily nestačí. Klíčové bude také zlepšení energetického mixu jednotlivých zemí EU. Současná geopolitická situace, včetně konfliktu na Ukrajině, může dočasně zvýšit emise z výroby elektřiny. Proto výzkum pracoval s daty z roku 2019, posledního roku před mimořádnými událostmi jako covid-19 nebo válka na Ukrajině.

Závěry studie, publikované v prestižním časopise Renewable and Sustainable Energy Reviews, tak poskytují komplexní pohled na environmentální dopad různých typů pohonů. Výzkum jednoznačně potvrzuje, že i při započtení všech fází životního cyklu (výroba vozu, baterií, paliv/elektřiny, provoz a recyklace) jsou elektromobily environmentálně výrazně příznivější než vozidla se spalovacími motory. V případě srovnání menšího elektromobilu s benzinovým automobilem je tento rozdíl téměř dvojnásobný.

Výsledky studie mohou naznačovat další vývoj v automobilovém průmyslu. Postupné zlepšování energetického mixu a pokrok ve výrobě baterií by měly přispět k rostoucímu významu elektromobility. Tyto poznatky mohou pomoci při rozhodování o budoucí podobě dopravy a energetiky.

"Díky našemu výzkumu jsme získali řadu přesvědčivých a ověřitelných poznatků, které nabízejí hlubší vhled do této problematiky. Věříme, že předložená zjištění mohou pomoci veřejnosti vytvořit si ucelenější obraz o dané situaci. Rádi bychom tím podpořili diskuzi založenou více na faktech a konkrétních argumentech," dodává Kamil Jaššo, hlavní řešitel studie.

Témata

Související články:
Den Země: VUT vnímá environmentální odpovědnost jako technologickou příležitost
Antibiotické rezistence v drůbežím mikrobiomu zkoumají na FEKT VUT
Miliony výpočtů v přetopených kancelářích jako cesta k ekologickému plynu
Matematik z FEKT pomáhá získávat přesnější informace o kvalitě potravin
Spotřeba elektřiny celosvětově roste. Inovativní motory z FEKT VUT uspoří až 20 % energie