Так ли экологичны электрокары?
ТЕМА НОМЕРА / #5_2019
Автор: Наталья ПЕТРОВА / Фото: Unsplash.com
В последнее время все больше дискуссий ведется о том, насколько экологичны набирающие популярность электрокары. Мы изучили публикации ученых и разобрались, как обстоят дела на самом деле.
В 2018 году рост продаж электромобилей и подзаряжаемых гибридов составил 64%, пишет онлайн-издание об электрокарах insideEVs. Самым продаваемым электромобилем стал Tesla Model 3 — в 2018 году было продано 145 864 единицы.
Именно эту модель выбрала в качестве объекта группа немецких ученых из Института экономических исследований IFO (Мюнхен, Германия). Сравнив процессы производства и эксплуатации Tesla 3 и дизельного Mercedes-Benz C220, авторы исследования пришли к выводу: электромобили в сегодняшней ситуации не помогут сократить выбросы CO₂.
Ученые сопоставили соотношение выбросов СO₂ при производстве аккумуляторов и использовании электрокара с аналогичным показателем для машины с двигателем внутреннего сгорания. «В лучшем случае этот показатель у электрокара оказался немного выше, чем у дизельного двигателя, но в большинстве случаев он значительно выше», — утверждают авторы исследования.
В аналитическом отчете инжиниринговой компании Ricardo, занимающейся исследованиями и разработками в автомобильной промышленности, установлено, что производство одного легкового автомобиля в среднем вызывает выброс 5,6 тонны эквивалента СО₂ в атмосферу, а для электромобиля эта цифра в среднем составляет 8,8 тонны; почти половина приходится на процесс производства батарей.
В исследовании IFO подчеркивается: выводы исследователей справедливы только для сегодняшней ситуации, когда в Германии почти 50% энергии производится на электростанциях, работающих от ископаемых источников.
Авторы исследования считают, что включать электромобили в список транспортных средств с нулевым значением выбросов СO₂ было преждевременным решением в ЕС, поскольку это означает, что электромобили не генерируют такие выбросы. Реальность такова, что в дополнение к выбросам CO₂, образующимся при производстве электромобилей, почти все страны ЕС генерируют значительные выбросы CO₂ еще и во время зарядки аккумуляторов транспортных средств. Согласно данным Европейского агентства по охране окружающей среды (EEA), рост популярности электромобилей в Европе станет настоящим вызовом для энергопроизводителей. Если к 2050 году 80% транспортных средств в Европе будут работать от электричества, то для их зарядки дополнительно потребуется 150 ГВт электричества. Потребление электричества электромобилями в целом вырастет с 0,03% в 2014 году до 9,5% в 2050 году.
Таким образом, исследователи из IFO критически оценивают дискуссию об электромобилях в Германии, которая сосредоточена вокруг транспортных средств с батарейным питанием. Они отмечают, что другие технологии также имеют большой потенциал и при этом менее вредны для экологии.
«Электромобили, работающие на водороде или метане, по-прежнему приводят к немного более высоким выбросам CO₂, чем автомобили с аккумуляторным питанием. Но этот недостаток превратится в преимущество, если немецкая электроэнергетическая система начнет быстрее двигаться в направлении получения возобновляемой энергии, потому что в таком случае низкая энергоэффективность будет становиться все менее и менее важной. Двигатели внутреннего сгорания, работающие на ископаемом метане, уже сегодня имеют очень низкие выбросы CO₂. Они как раз могут стать идеальным „мостом“ к автомобилям, работающим на „зеленом“ метане», — говорит Кристоф Бушал, один из авторов исследования IFO, профессор физики Кельнского университета.
Именно эту модель выбрала в качестве объекта группа немецких ученых из Института экономических исследований IFO (Мюнхен, Германия). Сравнив процессы производства и эксплуатации Tesla 3 и дизельного Mercedes-Benz C220, авторы исследования пришли к выводу: электромобили в сегодняшней ситуации не помогут сократить выбросы CO₂.
Ученые сопоставили соотношение выбросов СO₂ при производстве аккумуляторов и использовании электрокара с аналогичным показателем для машины с двигателем внутреннего сгорания. «В лучшем случае этот показатель у электрокара оказался немного выше, чем у дизельного двигателя, но в большинстве случаев он значительно выше», — утверждают авторы исследования.
В аналитическом отчете инжиниринговой компании Ricardo, занимающейся исследованиями и разработками в автомобильной промышленности, установлено, что производство одного легкового автомобиля в среднем вызывает выброс 5,6 тонны эквивалента СО₂ в атмосферу, а для электромобиля эта цифра в среднем составляет 8,8 тонны; почти половина приходится на процесс производства батарей.
В исследовании IFO подчеркивается: выводы исследователей справедливы только для сегодняшней ситуации, когда в Германии почти 50% энергии производится на электростанциях, работающих от ископаемых источников.
Авторы исследования считают, что включать электромобили в список транспортных средств с нулевым значением выбросов СO₂ было преждевременным решением в ЕС, поскольку это означает, что электромобили не генерируют такие выбросы. Реальность такова, что в дополнение к выбросам CO₂, образующимся при производстве электромобилей, почти все страны ЕС генерируют значительные выбросы CO₂ еще и во время зарядки аккумуляторов транспортных средств. Согласно данным Европейского агентства по охране окружающей среды (EEA), рост популярности электромобилей в Европе станет настоящим вызовом для энергопроизводителей. Если к 2050 году 80% транспортных средств в Европе будут работать от электричества, то для их зарядки дополнительно потребуется 150 ГВт электричества. Потребление электричества электромобилями в целом вырастет с 0,03% в 2014 году до 9,5% в 2050 году.
Таким образом, исследователи из IFO критически оценивают дискуссию об электромобилях в Германии, которая сосредоточена вокруг транспортных средств с батарейным питанием. Они отмечают, что другие технологии также имеют большой потенциал и при этом менее вредны для экологии.
«Электромобили, работающие на водороде или метане, по-прежнему приводят к немного более высоким выбросам CO₂, чем автомобили с аккумуляторным питанием. Но этот недостаток превратится в преимущество, если немецкая электроэнергетическая система начнет быстрее двигаться в направлении получения возобновляемой энергии, потому что в таком случае низкая энергоэффективность будет становиться все менее и менее важной. Двигатели внутреннего сгорания, работающие на ископаемом метане, уже сегодня имеют очень низкие выбросы CO₂. Они как раз могут стать идеальным „мостом“ к автомобилям, работающим на „зеленом“ метане», — говорит Кристоф Бушал, один из авторов исследования IFO, профессор физики Кельнского университета.
На границе двух технологий
Гибриды, способные работать как от электрических батарей, так и от двигателей внутреннего сгорания (ДВС), хороши для городских условий; хотя они и загрязняют среду, но гораздо меньше, чем обычные ДВС, потому что горючее не сжигается, когда автомобиль стоит в пробках.
Очень интересны разработки гибридов на двух электрохимических источниках, например, топливном элементе и литий-ионном аккумуляторе. Большую длительность пробега дает топливный элемент, а компактность и мощность — аккумулятор. Сочетание этих двух технологий внутри одного автомобиля, возможно, будет самым большим прогрессом. Например, Renault пытается сделать автомобиль, в котором аккумулятор во время стояния в пробках подзаряжался бы от топливного элемента маленькой мощности. Это называется «удлинитель пробега»: пробег на одном аккумуляторе увеличивается в разы.
Второй вариант: когда автомобиль редко стоит и очень много ездит, основное количество энергии вырабатывает топливный элемент, а когда надо резко ускориться или затормозить, использует дополнительную литий-ионную батарею.
Очень интересны разработки гибридов на двух электрохимических источниках, например, топливном элементе и литий-ионном аккумуляторе. Большую длительность пробега дает топливный элемент, а компактность и мощность — аккумулятор. Сочетание этих двух технологий внутри одного автомобиля, возможно, будет самым большим прогрессом. Например, Renault пытается сделать автомобиль, в котором аккумулятор во время стояния в пробках подзаряжался бы от топливного элемента маленькой мощности. Это называется «удлинитель пробега»: пробег на одном аккумуляторе увеличивается в разы.
Второй вариант: когда автомобиль редко стоит и очень много ездит, основное количество энергии вырабатывает топливный элемент, а когда надо резко ускориться или затормозить, использует дополнительную литий-ионную батарею.
В Сингапуре уже были прецеденты, доказывающие, что электрокары не так экологичны, как утверждают их производители.
В 2016 году комиссия по наземному транспорту страны (LTA), испытав машину Tesla Model S, пришла к выводу, что заявленный производителем показатель вредных выбросов не соответствует действительности. Хотя электрокар сам по себе не загрязняет атмосферу, LTA подсчитала количество углекислого газа, выработанного в процессе получения энергии, необходимой для зарядки его аккумулятора. В итоге расход энергии у Tesla, по сингапурскому тестовому циклу, значительно разошелся с данными производителя, и хозяин электрокара был оштрафован на $ 10 тыс., а сам электромобиль отнесли к категории вредных для экологии транспортных средств.
Мировой лидер по переходу на электромобили — Норвегия. По данным insideEVs, в 2018 году 31% всех проданных автомобилей в стране пришелся на электрокары. Норвегия может похвастаться их экологичностью по двум причинам. Первая — страна закупает исключительно электрокары, на территории Норвегии нет автомобильного производства. Вторая — 99% энергии вырабатывается на гидроэлектростанциях, которые не выбрасывают в атмосферу углекислый газ при производстве.
Однако в большинстве стран Европы ископаемые источники получения энергии пока преобладают над возобновляемыми. Например, в Великобритании, Италии, Ирландии, Эстонии доля ископаемых источников энергии варьируется от 40% до 85%. Большой потенциал для экологичного перехода на электрокары имеют Канада, Новая Зеландия, Бразилия, где так же, как и в Норвегии, бóльшая часть энергии вырабатывается на гидроэлектростанциях.
При этом, если количество выбросов CO₂ у электрокаров и машин с ДВС примерно на одном уровне, с учетом нынешнего энергомикса большинства стран, то эффективность использования самой энергии электромобилями выше, следовательно, они выбрасывают меньше парниковых газов, чем автомобили с ДВС.
Исследования ЕЕА, опирающиеся на прогнозируемый уровень производства в 2020 году, показывают, что на одинаковой дистанции электромобиль сожжет на 40% меньше топлива, чем автомобиль с ДВС.
Почти 75% покупателей электрокаров в Норвегии приобретают их в дополнение к уже имеющимся автомобилям, и только 25% населения готовы полностью пересесть на EV (Electric Vehicle, «электрическое ТС». — Прим. ред.), согласно Forbes. Происходит это не из-за приверженности к экологии или причастности к технологическому прогрессу, а в первую очередь потому, что государство экономически стимулирует граждан пересаживаться на электромобили. Нулевые пошлины, освобождение от уплаты налога на авто, бесплатная стоянка на муниципальных парковках — вот неполный перечень льгот для владельцев электрокаров в стране.
Электромобиль Volkswagen Golf стóит в Норвегии € 33 тыс. Аналогичная машина с ДВС обойдется в € 22 тыс. Однако владельцы электрокаров освобождаются от налогов на выброс CO2 — € 4348, НДС — € 5512, а также налога на вес — € 1715.
Таким образом, покупать электрокары экономически выгодно, хотя они и дороже.
Несмотря на рост интереса к электрокарам, их количество в мире, по сравнению с автомобилями с ДВС, пока крайне мало. В 2018 году во всем мире было продано 996 557 электромобилей, следует из всемирной базы данных по продаже электромобилей EV Volumes. С учетом подзаряжаемых гибридов, число реализованных электрических машин составляет 2 млн 18 тыс. штук. Годом ранее таких автомобилей продали 1,2 млн, из них примерно половину — в Китае. Вторым по объему рынком в мире стала Европа, третьим — Северная Америка. Для сравнения: только автоконцерн Toyota, куда входят бренды Toyota, Lexus, Daihatsu и Hino, в 2018 году реализовал 10,5 млн автомобилей (следует из годового отчета компании).
Таким образом, переход на электромобили будет иметь экологический эффект только в случае изменения энергетического микса европейских стран в сторону использования безуглеродных источников энергии, заключают авторы из Института экономических исследований IFO.
К «зеленым» источникам энергии относят и ядерные, так как атомные станции имеют низкий показатель выброса СО₂. По данным Международного энергетического агентства, все атомные станции, работающие в мире, за последние 45 лет предотвратили выбросы 65 гигатонн CO₂. Российские АЭС за год предотвращают выбросы 811 млн тонн СО₂ — это соответствует количеству выбросов, которые все автомобили России дают за шесть лет эксплуатации.
Однако сейчас мощности электростанций, работающих на ископаемом топливе (нефть и нефтепродукты, природный газ и уголь), составляют 67% в общем энергетическом балансе, то есть две трети. Для улучшения экологической ситуации в мире это соотношение нужно менять, в том числе и с помощью концепции «зеленого квадрата», представленной Росатомом в 2017 году. Она подразумевает необходимость ускоренного развития гидроэнергетики, энергетики ветра и солнца, атомной энергетики. Эта четверка использует технологии, при которых тепловые выбросы и образование углекислого газа равны нулю.
В 2016 году комиссия по наземному транспорту страны (LTA), испытав машину Tesla Model S, пришла к выводу, что заявленный производителем показатель вредных выбросов не соответствует действительности. Хотя электрокар сам по себе не загрязняет атмосферу, LTA подсчитала количество углекислого газа, выработанного в процессе получения энергии, необходимой для зарядки его аккумулятора. В итоге расход энергии у Tesla, по сингапурскому тестовому циклу, значительно разошелся с данными производителя, и хозяин электрокара был оштрафован на $ 10 тыс., а сам электромобиль отнесли к категории вредных для экологии транспортных средств.
Мировой лидер по переходу на электромобили — Норвегия. По данным insideEVs, в 2018 году 31% всех проданных автомобилей в стране пришелся на электрокары. Норвегия может похвастаться их экологичностью по двум причинам. Первая — страна закупает исключительно электрокары, на территории Норвегии нет автомобильного производства. Вторая — 99% энергии вырабатывается на гидроэлектростанциях, которые не выбрасывают в атмосферу углекислый газ при производстве.
Однако в большинстве стран Европы ископаемые источники получения энергии пока преобладают над возобновляемыми. Например, в Великобритании, Италии, Ирландии, Эстонии доля ископаемых источников энергии варьируется от 40% до 85%. Большой потенциал для экологичного перехода на электрокары имеют Канада, Новая Зеландия, Бразилия, где так же, как и в Норвегии, бóльшая часть энергии вырабатывается на гидроэлектростанциях.
При этом, если количество выбросов CO₂ у электрокаров и машин с ДВС примерно на одном уровне, с учетом нынешнего энергомикса большинства стран, то эффективность использования самой энергии электромобилями выше, следовательно, они выбрасывают меньше парниковых газов, чем автомобили с ДВС.
Исследования ЕЕА, опирающиеся на прогнозируемый уровень производства в 2020 году, показывают, что на одинаковой дистанции электромобиль сожжет на 40% меньше топлива, чем автомобиль с ДВС.
Почти 75% покупателей электрокаров в Норвегии приобретают их в дополнение к уже имеющимся автомобилям, и только 25% населения готовы полностью пересесть на EV (Electric Vehicle, «электрическое ТС». — Прим. ред.), согласно Forbes. Происходит это не из-за приверженности к экологии или причастности к технологическому прогрессу, а в первую очередь потому, что государство экономически стимулирует граждан пересаживаться на электромобили. Нулевые пошлины, освобождение от уплаты налога на авто, бесплатная стоянка на муниципальных парковках — вот неполный перечень льгот для владельцев электрокаров в стране.
Электромобиль Volkswagen Golf стóит в Норвегии € 33 тыс. Аналогичная машина с ДВС обойдется в € 22 тыс. Однако владельцы электрокаров освобождаются от налогов на выброс CO2 — € 4348, НДС — € 5512, а также налога на вес — € 1715.
Таким образом, покупать электрокары экономически выгодно, хотя они и дороже.
Несмотря на рост интереса к электрокарам, их количество в мире, по сравнению с автомобилями с ДВС, пока крайне мало. В 2018 году во всем мире было продано 996 557 электромобилей, следует из всемирной базы данных по продаже электромобилей EV Volumes. С учетом подзаряжаемых гибридов, число реализованных электрических машин составляет 2 млн 18 тыс. штук. Годом ранее таких автомобилей продали 1,2 млн, из них примерно половину — в Китае. Вторым по объему рынком в мире стала Европа, третьим — Северная Америка. Для сравнения: только автоконцерн Toyota, куда входят бренды Toyota, Lexus, Daihatsu и Hino, в 2018 году реализовал 10,5 млн автомобилей (следует из годового отчета компании).
Таким образом, переход на электромобили будет иметь экологический эффект только в случае изменения энергетического микса европейских стран в сторону использования безуглеродных источников энергии, заключают авторы из Института экономических исследований IFO.
К «зеленым» источникам энергии относят и ядерные, так как атомные станции имеют низкий показатель выброса СО₂. По данным Международного энергетического агентства, все атомные станции, работающие в мире, за последние 45 лет предотвратили выбросы 65 гигатонн CO₂. Российские АЭС за год предотвращают выбросы 811 млн тонн СО₂ — это соответствует количеству выбросов, которые все автомобили России дают за шесть лет эксплуатации.
Однако сейчас мощности электростанций, работающих на ископаемом топливе (нефть и нефтепродукты, природный газ и уголь), составляют 67% в общем энергетическом балансе, то есть две трети. Для улучшения экологической ситуации в мире это соотношение нужно менять, в том числе и с помощью концепции «зеленого квадрата», представленной Росатомом в 2017 году. Она подразумевает необходимость ускоренного развития гидроэнергетики, энергетики ветра и солнца, атомной энергетики. Эта четверка использует технологии, при которых тепловые выбросы и образование углекислого газа равны нулю.
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ #5_2019