Czy pojazdy elektryczne są przyszłością motoryzacji?

W ostatnich latach obserwujemy dynamiczny wzrost zainteresowania pojazdami elektrycznymi. Coraz więcej widzimy ich na naszych ulicach. Mówi się, że to one stanowią przyszłość motoryzacji, oferując szereg korzyści w porównaniu do tradycyjnych aut spalinowych.

Wraz ze wzrostem zainteresowania elektrykami wzmaga się debata publiczna o przyszłości tego sektora motoryzacji. Cieszę się, że mogę w niej wziąć udział.

Jednym z głównych argumentów za elektromobilnością jest jej pozytywny wpływ na środowisko naturalne. Pojazdy elektryczne nie emitują spalin, co oznacza mniejsze zanieczyszczenie powietrza, a co za tym idzie, mniejsze problemy ze smogiem i emisją CO₂. Jednak ten argument ten jest odrzucany przez przeciwników elektromobilności, zarzucających, że pojazdy te jeżdżą na „prąd z węgla”, a ich zużyte baterie stanowią zagrożenie dla środowiska. Jaka jest więc prawda?

Źródła energii dla elektromobilności

Chociaż pojazdy elektryczne nie emitują spalin, to źródłem energii dla nich nadal w dużej mierze rzeczywiście są elektrownie zasilane węglem – zwłaszcza w Polsce, gdzie znaczną część energii produkuje się z węgla kamiennego. Łatwiej więc kwestionować u nas korzyści ekologiczne elektromobilności.

Należy jednak wziąć pod uwagę, że struktura wytwarzania energii stale się zmienia. Coraz większy udział mają odnawialne źródła energii, takie jak fotowoltaika i energia wiatrowa. Udział węgla w produkcji energii elektrycznej w Polsce w 2023 roku spadł do 63%, udział źródeł odnawialnych wzrósł do 27%, a udział gazu sięgnął 10%. O ile udział gazu pozostaje na poziomie, jaki obserwowaliśmy już w 2020 roku, o tyle zmiany bilansu węgla i źródeł odnawialnych wykazały się najszybszymi zmianami w historii. Warto wiedzieć, że są dni, gdy w polskim miksie energetycznym źródła OZE dostarczają już ponad 50% energii. Zależy to od nasłonecznienia oraz siły wiatru.

Zaskoczeniem pewnie będzie, gdy przyznam, że wyprodukowanie auta elektrycznego jest mniej przyjazne dla środowiska niż wyprodukowanie auta spalinowego. Wytworzenie Nissana Leaf z baterią 40 kWh, czyli auta miejskiego, emituje ok. 10 ton CO₂. Wyprodukowanie auta spalinowego w klasie Nissana Leaf wyemituje ok. 5 ton CO₂. Głównym winowajcą tego niekorzystnego bilansu jest bateria litowo-jonowa, której produkcja generuje ok. 1 tony CO₂ na każde 10 kWh pojemności. Reasumując, jeśli porównamy auta podobnej klasy, elektryki z baterią Li-Ion będą na etapie produkcji średnio dwukrotnie bardziej emisyjne.

Jest jednak pozytywne i znaczące „ale”. Gdy oba auta wyjadą z fabryki, elektryk zaczyna z każdym przejechanym kilometrem spłacać swój klimatyczny dług. Przyjmijmy, że auta przejadą w ciągu roku 20 tys. kilometrów.  Samochód spalinowy zużywając 7 l/100 km, wypali 1400 litrów paliwa, emitując do atmosfery ok. 4 tony CO₂. Każdego roku auto spalinowe wyrzuci do atmosfery dwukrotnie więcej CO₂ niż samo waży, a jego negatywny wpływ na środowisko szybko rośnie.

Elektryk, przejeżdżając taki sam dystans w ciągu roku wyemituje średnio zaledwie 2 tony CO₂. Zatem przyjęty do porównania Nissan Leaf z baterią 40 kWh spłaci swój dług powstały przy produkcji w ciągu 2,5 roku. Wyliczenie to przyjmuje aktualny miks energetyczny w Polsce, czyli oparty w większości jeszcze na węglu. Przy ładowaniu elektryka z własnego źródła prądu pochodzącego z OZE (fotowoltaika), auto takie spłaci swój ekodług już po 18 miesiącach użytkowania.

Elektryk będzie jeździł na fabrycznej baterii minimum 8 lat (zwykle na tyle producenci dają gwarancję), a najprawdopodobniej znacznie dłużej. Baterie litowo-jonowe stosowane są w samochodach od 27 lat. Wtedy zaczęto je montować w pierwszych hybrydowych Toyotach Prius. Wtedy też zakładano ich żywotność na 8 lat. Tymczasem wiele z nich mając 15 czy 20 lat, jeździ po naszych ulicach i auta te są często chętnie wybierane przez oszczędnych taksówkarzy. Ich baterie mają już mniejszą pojemność od nominalnej, ale przyjmuje się, że dopóki nie spadnie ona poniżej 70% pierwotnej wartości, nie trzeba ich wymieniać. W USA jeżdżą już TESLE model S z przebiegiem ponad 1 mln km. Producent zakłada, że bateria powinna zapewnić przejechanie dystansu 800 tys. km, co wystarczy na około 30 lat użytkowania.

Zatem z całą pewnością możemy powiedzieć, że analizując cały cykl życia produktu (LCA) pojazdu spalinowego i elektrycznego o podobnych parametrach, nawet przy aktualnym miksie energetycznym w naszym kraju, samochód elektryczny ma mniejszy negatywny wpływ na środowisko, czyli potocznie mówiąc jest bardziej ekologiczny. Należy przy tym pamiętać że wraz z rozwojem OZE, ślad węglowy elektromobilności będzie się zmniejszał, czyniąc je coraz bardziej ekologicznym rozwiązaniem. Auto elektryczne byłoby większym obciążeniem dla środowiska niż analogiczne auto spalinowe tylko wtedy, gdy po wyjechaniu z fabryki oba przejechałyby tylko 40 – 50 tys. km i trafiły na złom.

Kto zatruwa nasze miasta?

Należy również pamiętać, że auta spalinowe zatruwają nasze powietrze głównie w miastach, gdzie jest ich duże nagromadzenie. W miastach Europy Zachodniej, gdzie wyeliminowano już dawno problem kopciuchów (a w Polsce cały czas mamy z tym duży problem), auta spalinowe emitują nawet 17% zanieczyszczeń powietrza, w tym bardzo toksyczne NOx. Kluczem do wyeliminowania tego czynnika zanieczyszczającego powietrze w dużych miastach jest elektromobilność.

Wjeżdżanie samochodów spalinowych o dużych pojemnościach i z silnikami niespełniającymi najnowszych norm EURO do centrów miast, będzie utrudniane, z czego jako ich mieszkańcy powinniśmy się cieszyć. Proces spalania w pojazdach z sinikiem benzynowym lub diesla przebiega często w sposób daleko odbiegający od norm założonych w warunkach laboratoryjnych i nie dotyczy to tylko starych pojazdów. Afery z przekroczonymi normami emisji spalin w nowych samochodach renomowanych koncernów pokazują, że powinniśmy mieć ograniczone zaufanie do zapewnień producentów pojazdów spalinowych. Tymczasem pojazdy elektryczne nie emitują spalin, a nawet jeśli częściowo poruszają się na prąd wyprodukowany w elektrowni węglowej to w nowoczesnych instalacjach jest to proces kontrolowany, ograniczający emisję poprzez filtry i surowe normy, a emisja ta jest „wyprowadzona” poza duże skupiska ludzkie.

Analizując w/w aspekty elektromobilności, chciałbym Państwa przekonać, że dziś auto elektryczne jest dziś optymalnym rozwiązaniem dla prosumentów, czyli osób produkujących prąd elektryczny z fotowoltaiki lub wiatru, używających swojego elektryka do jazdy po mieście. Nie dość, że koszt energii potrzebnej do przejechania 100 km wyniesie kilka złotych, to ich pojazdy są w większości zasilane energią z OZE i bardzo szybko spłacają produkcyjny dług ekologiczny.

Ich pojazdy nie emitują spalin wprost do płuc milionów mieszkańców miejskich naszych aglomeracji. Do tego auta elektryczne ładowane w domach nocą, stabilizują sieć elektroenergetyczną, która posiada duże nadwyżki energii w godzinach nocnych i auta elektryczne mogą ją z powodzeniem odebrać. Ładując auto w domu i jeżdżąc po mieście, praktycznie nie potrzebujemy szybkich ładowarek, których ciągle jest stosunkowo mało, a ich przyłączenie do sieci czasami sprawia energetykom problem. Baterie w autach ładowanych prądem o stosunkowo niedużym natężeniu dłużej zachowują swoje parametry, a zatem później się zużyją.

Metale ziem rzadkich i recykling baterii

Jednym z poważniejszych problemów w branży elektryków jest wykorzystanie metali ziem rzadkich, surowców krytycznych i recykling baterii, ale to kolejne sprawy, które wymagają spokojnego wyjaśnienia. Produkcja baterii do pojazdów elektrycznych wymaga metali ziem rzadkich, a wydobycie wiąże się z negatywnym wpływem na środowisko. Problem zużytych baterii też jest często podnoszony przez przeciwników elektromobilności, jako zagrożenie dla środowiska, którego nie bierze się pod uwagę – padają wówczas „argumenty”, że zużyte baterie na pewno trafią do lasu. Nic bardziej mylnego.

Baterie Li-Ion są najdroższym elementem pojazdu elektrycznego. Obecnie ich cena stanowi 20-30% ceny auta elektrycznego. Baterie zawierają cenne surowce krytyczne, czyli surowce o dużym znaczeniu gospodarczym dla UE, które nie są wydobywane w Europie i nie ma dla nich dobrych, przystępnych cenowo substytutów. Podobną sytuację mamy np. w katalizatorach do aut spalinowych. Problemem nie jest ich utylizacja, ale to, że są kradzione z samochodów w celu pozyskania cennego surowca.

Nieprzypadkowo, w pojazdach elektrycznych z wyjmowanymi bateriami, często są one zabezpieczane blokadą/zamkiem, aby osoba postronna nie mogła jej wyjąć. Zatem bateria ma dużą wartość i kwestią czasu jest zbudowanie systemu ich zbiórki i recyklingu w wyspecjalizowanych zakładach.

Już dysponujemy technologiami, które są w stanie w 90% odzyskać cenne surowce z baterii i wyprodukować z nich nową jednostkę. Zakłady te obecnie powstają w szybkim tempie. W marcu tego roku w Żarkach firma ENERIS otworzyła największy w Europie zakład recyklingu baterii litowych, który jest w stanie przetworzyć 27 tys. ton baterii litowych. Zakład wykorzystując zieloną energię do przetwarzania baterii, pozwala osiągnąć wysoki stopień odzysku i wytworzyć wysokiej jakości czarną masę, czyli mieszaninę związków metali kierowanych do ponownego wykorzystania przy produkcji nowych akumulatorów wraz z miedzią, aluminium i polimerami.

Powstawanie tego typu zakładów jest konieczne właśnie w naszym kraju, gdyż Polska już w 2022 roku stała się największym producentem baterii samochodowych w Unii Europejskiej i drugim największym na świecie. W 2022 roku polskie moce produkcyjne stanowiły 6 proc. udziału całej światowej produkcji. Jesteśmy potentatem w produkcji baterii i wkrótce też możemy być liderem ich recyklingu.

Poza czynnikami ekonomicznymi chroni nas też prawodawstwo. Zgodnie z przepisami Unii Europejskiej każda bateria litowa wprowadzona na rynek musi zostać poddana recyklingowi. Dotyczy to zarówno zużytych akumulatorów, jak i tzw. odpadów produkcyjnych.

Zatem baterie aut elektrycznych mogą stać się wręcz modelowym przykładem gospodarki obiegu zamkniętego (GOZ). W przyszłości większość nowych baterii będzie produkowana z surowców pochodzących ze zużytych baterii. Potani to ich produkcję i sprawi, że sami, w Polsce i Europie, będziemy dysponować pierwiastkami krytycznymi.

Przyszłość motoryzacji jest elektryczna

Tak, przyszłość motoryzacji jest elektryczna. Chociaż na drodze do pełnej elektromobilności jest jeszcze wiele do zrobienia, to już teraz znane korzyści płynące z tej technologii są warte wysiłku. Pojazdy elektryczne to nie tylko czystsze powietrze i mniejsze emisje CO₂, ale także większy komfort jazdy, bardziej przyjazne miasta oraz uniezależnienie się od paliw kopalnych.