Кое е по-мръсно: бензиновият двигател или батерията на Tesla

Първият Model 3 на Tesla, който струва $35 000 и е най-евтиният модел от производствената серия на компанията, слезе от конвейра преди няколко дни. И Tesla не са единствените участници в конкурентната битка за това кой пръв ще влезе на масовия автомобилен пазар с кола без бензинов или дизелов двигател.

Mercedes, BMW, Volskwagen, Volvo и много други компании също полагат сериозни усилия, за да разширят продукцията си от изцяло електрически предложения и рано или късно да спрат производството на коли с двигатели с вътрешно горене.

Един въпрос обаче поставя под съмнение бъдещето на електромобилите: дали не генерират повече парникови газове от традиционните коли? Все пак, за да бъде създадена огромната им акумулаторна батерия, отново се налага добив на всички необходими елементи.

Въпросът е напълно разбираем и е естествено да се задава все по-често. Основната причина, поради която електромобилите заслужават внимание, е липсата на каквито и да е вредни емисии по време на шофиране. Това обаче не отменя други въпроси, които отчаяно се нуждаят от отговор:

Колко парникови газове се отделят при добива на суровините за производството на автомобила? Обикновено - това се случва на другия край на света чрез минен добив, в който също се влага енергия, използваща изкопаеми горива.

Колко парникови газове се отделят при обработката на тези материали, както и в производството, и в изваждането от употреба на автомобила и акумулаторната му батерия?

И колко вредни газове се отделят при генерирането на електричеството, с което се зарежда батерията на автомобила? Това, което следва по-долу, е опит да бъдат дадени максимално реалистични отговори на тези въпроси, базиран на изследване от журналистката Талия Веркад от "Де Кореспондент" и модифицирано според българския контекст.

Производството на автомобила

Представете си, че вземаме традиционен автомобил и електрическия му еквивалент, и да ги разрязваме по дължина. Най-очевидната разлика между тях е компонентът, който ги снабдява с енергия.

В бензиновия автомобил това е кух съд, изработен от пластмаса, стомана или алуминий: резервоарът за бензин, който се намира в задната част на шасито. В електромобила - имаме няколкостотин килограма батерийни клетки, обикновено разположени отдолу на каросерията.

Производството на тези батерии води до генериране на много повече CO2 от това на празния резервоар. Освен енергията, нужна за добиването на елементите от акумулаторната батерия, трябва да се взема предвид и процесът на рафинирането им, както и процесът на производство на цялата батерия.

И все пак: колко голяма е тази разлика?

Приблизителни изчисления за емисиите на CO2 от производството на батерии варират в огромна степен. Учени от TNO (Холандската организация за приложни научни изследвания) дават усреднени стойности от пет изследвания на различни типове батерии за електромобили между 2008 и 2013 г. и достигат до извода, че производството на една батерия излъчва средно количество емисии от 150 кг CO2 на киловатчас (kWh) от капацитета на батерията.

Капацитетът на батерията е показател за това колко дълго можете да пътувате, без да презареждате. За да има пазарен смисъл от един електромобил, той има нужда от поне 60 kWh капацитет. Съответно - производството на батерията, което е еднократен акт, дава емисии от 9 тона въглероден двуокис.

Батерията обаче не е единствената разлика между автомобилите: каросерията на електромобила понякога (но не винаги) се прави от по-леки материали.

Ако този материал е алуминий, то производството му дава емисии от повече CO2, отколкото ако се използваше добрата стара стомана. Отклоненията могат да варират и според различните модели автомобили, и според различните изследвания. По чисто практически съображения - този фактор не може да се включи в усреднена стойност.

В крайна сметка: получаваме разлика от 9 тона CO2 емисии при производството на колата, в полза на бензиновата версия.

Производството на горивото...

След като вече имаме колите, е време да поемем на път. За целта е нужно гориво. Бензинът се прави от петрол, който първо трябва да бъде добит чрез сондаж, после транспортиран, рафиниран и накрая доставен до бензиностанцията.

Електромобилът, който използва акумулаторна батерия, работи само на електричество, което може да се набави от електропреносната мрежа.

Ето как изглежда енергийният микс на България, с който се захранват битовите и производствените клиенти: 45 на сто от производството на електроенергия се дължи на централи на въглища (местни и вносни), 32% от микса се дължи на производството на АЕЦ "Козлодуй", 5% са произведени от централи, захранвани от газообразни горива, 16 на сто са "зелена енергия" от фотоволтаици и ветрогенератори, и т.н.

Колкото по-висок е делът на производството на ток чрез изгаряне на лигнитни, черни и кафяви въглища, толкова по-голямо е отделянето на вредни емисии в атмосферата. Този тип електроцентрали генерират близо двойно повече CO2 в сравнение с ТЕЦ-овете, използващи природен газ. Ядрената енергетика и производството на ток от ВЕИ имат нулев емисионен фактор.

Средният оперативен емисионен фактор от производството на ток в България е 616 грама CO2 на киловатчас (на база данни от доклад на МОСВ за емисионния фактор на парниковите газове за националната електрическа мрежа на Република България за периода 2014 - 2020 г).

Да съпоставим тези данни с нивата на CO2 емисии при производството на бензин. Ако сравняваме идентични показатели, това е 57 грама на киловатчас. Това включва само въглеродния двуокис, отделен при сондажа и рафинирането.

Пропускаме обаче една важна стъпка. Когато бензинът се изгаря, докато шофираме - само 22-30% от енергията се преобразува в двигателна сила. Останалата част от енергията се губи под формата на топлина и триене.

Ако сравним тази ефективност с ефективността на електроцентрала и на електрическа кола - ще видим, че захранваната с газови горива електроцентрала е поне два пъти по-ефективна от традиционния автомобил. Оползотворената енергия в нея е 50-60%. Най-ефективната ТЕЦ на въглища, която се намира в Дания, усвоява до 94% от енергията на горивото, и преобразува 49% от нея в електричество.

Дори това не може да се сравнява с ефективността на електромобилите. Електрическата кола използва 74-94% от цялата си енергия за двигателна сила.

Шофиране на автомобила

Изгарянето на бензин в съвременна компактна кола генерира средно 170 грама CO2 на изминат километър. Колкото по-стара или по-тежка е тя, отделя повече вредни емисии. Ако приемем, общият жизнен пробег на един автомобил е 215 000 км, той ще отдели сумарно над 37 тона CO2.

А колко емисии на CO2 отделя електрическият автомобил? Нула. Никакви. Изчерпването на заряда в батерията не отделя дори една молекула въглероден двуокис.

И точно в този момент бензиновата кола вече става по-тежкият замърсител.

Ако обобщим: производството на електромобила отделя доста CO2 в началото. Но дори и да караме тази кола на база сегашния енергиен микс на България, средният електромобил не е по-замърсяващ околната среда от средния традиционен бензинов автомобил. И това е така, защото производството и на колата, и на горивото й допринасят по-малко за емисиите на CO2 от същинското шофиране.

Важният аспект е следният: електрическият автомобил, работещ на база 100% възобновяема енергия, генерира само една трета от CO2, получаван при употребата на бензинов автомобил, дори и при сегашните технологии.

Еелиминирането на емисиите на CO2 при шофиране е посоката, в която трябва да вървим, и благодарение на изобретяването на електрическите коли, можем да стигнем дотам. Като бонус, батериите на електрическите автомобили ще са част от решението, което и без това отчаяно търсим за съхранение на излишъка от възобновяема енергия.

Какво означава всичко това за климата?

Ако в следващия век се стремим да намалим глобалното затопляне до 2 градуса по Целзий, емисиите по пътищата трябва да спаднат с 60% през 2050 в сравнение с 1990 г. (това ниво е приблизително същото като през 2015). Тук говорим за CO2, генериран при реално шофиране, за всички коли.

С емисии на въглероден двуокис, равняващи се на нула, електрическите коли са отличен начин да бъде постигната тази цел. Може да се каже реално, че те затова и са направени... Затова много държави в Европа - включително Франция - поставят срок до 15-20 години за извеждане от употреба на всички автомобили, ползващи двигатели с вътрешно горене.

Емисиите на въглероден двуокис от производство на енергия в Европейския съюз също трябва да спаднат, с поне 80%.

Ясно е как електромобилите се вписват в тази картина: всички зарядни станции за електрически коли трябва да преминат на електричество, което е 100% добивано от възобновяеми източници.

Най-сериозният отрицателен фактор в производството на електромобили - добива на материали за батериите - може да бъде сведен до минимум.

Вече има възможност за доста ефективно рециклиране на акумулаторите. Дори и в момента, се възстановяват повече от 95% от трите основни метала, които те съдържат: никел, мед и кобалт. В момента се разработва процес за възстановяване на литий - металът, на който е наречена батерията, макар че той не е основният й компонент.

Несъмнено добивът на материали за производство причинява щети на околната среда. Но за разлика от сондажа за петрол, този процес на минен добив има своя предел. В определен момент в бъдещето почти няма да са ни нужни нови мини за елементите, използвани в батериите на електрическите коли.

Нещо повече, потенциалът за иновации в електромобилите и акумулаторните батерии е огромен - много по-голям, отколкото за традиционните автомобили и петрола. Огромен брой учени по света в момента търсят начини да заменят графита с по-лесния за добиване силиций, който има много по-голяма енергийна плътност. Добивът на графит е голям замърсител, а минералът е труден за рециклиране.

На последно място, но не и по значение, фабриките за батерии могат да станат по-екологични, както и самите електромобили. Tesla например изграждат огромна фабрика с нулеви емисии в Невада. Вместо тръбопровод, пренасящ природен газ, тази фабрика ще има покрив със соларни панели. Ветрогенератори около фабриката ще произвеждат останалата необходима енергия за производството.

Рециклирането, иновациите и подобряването на екологията на фабриките драстично могат да намалят нивата на CO2 емисии при производството на батерии за електромобили.