Ocena okoljskih vplivov električnih vozil v celotnem življenjskem ciklu - EOL 153

Ocena okoljskih vplivov električnih vozil v celotnem življenjskem ciklu - EOL 153

Analiza življenjskega cikla (LCA)

doc. dr. Gašper Gantar

Kako hitro se bo lahko povečeval delež električnih vozil, je odvisno od njihove cene, državnih subvencij, infrastrukture za polnjenje električnih vozil ipd. Postavlja se tudi vprašanje, ali so električna vozila zares prijaznejša do okolja kot vozila na konvencionalni pogon z motorji, ki ustrezajo vse strožjim standardom EURO. Da bi dobili odgovore na to dilemo, je treba upoštevati celoten življenjski cikel vozila - od proizvodnje do razgradnje odsluženega vozila. Najbolj uveljavljena in standardizirana metoda, s pomočjo katere analiziramo okoljske vplive izbranih izdelkov in jih primerjamo med seboj, je analiza življenjskega cikla (LCA analiza).

Slišimo in preberemo lahko veliko nasprotujočih si trditev glede okoljskih vplivov, ki jih povzročajo električna vozila. Od zmotne trditve, da električna vozila pri svojem delovanju ne povzročajo nobenih izpustov, do druge skrajnosti, da zgolj proizvodnja baterijskih sklopov in ravnanje z njim po preteku življenjske dobe povzroči večje negativne vplive na okolje kot uporaba vozila s konvencionalnim pogonom v celotnem življenjskem ciklu. V literaturi lahko zasledimo večje število mednarodnih LCA analiz o tej temi. Prikazujejo precej različne rezultate. Izračunani izpusti toplogrednih plinov oz. ogljični odtis električnega vozila na prevožen kilometer znašajo od 50 do 210 g CO₂-e. Razlogi za to so različni vhodni podatki in predpostavke (življenjska doba baterijskih sklopov, dejanska poraba vozil, energija za izdelavo baterijskih sklopov ter predvsem način proizvodnje električne energije, s katero polnimo električna vozila, ki se med različnimi deli sveta drastično razlikuje). O tej temi se veliko piše tudi v slovenskih medijih. Še noben avtor pa ni predstavil celovite študije s konkretnimi rezultati, ki bi bila relevantna za slovenske razmere. Na visoki šoli za proizvodno inženirstvo smo izdelali LCA analizo in raziskali, kakšni so dejanski vplivi na okolje.

Študijski primer

Za študijski primer smo izbrali vozilo srednjega cenovnega razreda Volkswagen Golf, ki ga proizvajalec ponuja z različnimi pogonskimi sklopi: Volkswagen Golf 1.5 TSI ACT avtomatik na bencinski pogon, Volkswagen Golf 1.5 TGI avtomatik na stisnjen zemeljski plin (CNG), Volkswagen Golf 2.0 TDI avtomatik na dizelski pogon in Volkswagen e-Golf na električni pogon. Poleg tega smo v študijo vključili tudi predpostavko, da je vozilo lahko gnano na utekočinjen naftni plin (LPG). Vozilo znamke Volkswagen Golf s takšnim pogonom sicer ni v prodaji, ponujajo pa takšen pogon proizvajalci konkurenčnih vozil, prav tako je možna naknadna predelava bencinskih motorjev (ne vseh) na LPG.

Med seboj smo torej primerjali enako prostorna vozila s podobno močjo (100-110kW) s sodobnimi konvencionalnimi motorji, ki ustrezajo standardu EURO 6, pri katerih med vožnjo ni potrebno ročno pretikanje menjalnika. S stališča udobja je seveda doseg električnega vozila bistveno krajši.

Izračun

Izračuni so bili opravljeni s predpostavko, da opazovana vozila v svoji življenjski dobi prevozijo 300.000 km, kar ustreza povprečni življenjski dobi vozila, ki ni bilo resno poškodovano v prometni nesreči. Pri tem smo upoštevali, da je življenjska doba baterijskega sklopa samo 150.000 km in ga je torej treba v električnem vozilu do prevoženih 300.000 km enkrat zamenjati z novim.

V LCA analizo »od zibelke do groba« je bilo vključeno pridobivanje surovin, ki so vgrajene v primerjana vozila, in proizvodnja sestavnih delov; pridobivanje in uporaba (izgorevanje) konvencionalnih goriv ali pridobivanje in distribucija električne energije za polnjenje električnega vozila; transport sestavnih delov do proizvajalca vozil in izdelanih vozil do prodajnih salonov; vzdrževanje vozil, kamor sodi tudi že omenjena zamenjava baterijskega sklopa po 150.000 prevoženih kilometrih v vozilu na električni pogon ter seveda ravnanje z odsluženimi vozili.

Prikaz rezultatov

Na sliki v stolpičnih diagramih so prikazani izpusti toplogrednih plinov (GWP) vseh obravnavanih vozil po posameznih življenjskih fazah.

Komentar rezultatov

Kot lahko vidimo, se najslabše odreže vozilo z bencinskim motorjem, ki v svoji življenjski dobi povzroči več kot 52 ton izpustov toplogrednih plinov (CO₂-e). Podoben rezultat doseže tudi vozilo z dizelskim motorjem. Za vsak prevožen kilometer povzročita torej približno 175 g CO₂-e. To je bistveno več od oglaševanih 116 g izpustov CO₂ na prevožen kilometer, kar je seveda razumljivo, saj proizvajalec navaja samo izpuste CO₂ zaradi izgorevanja goriva med vožnjo, ne pa izpuste vseh toplogrednih plinov v celotni življenjski dobi vozil. Izpusti toplogrednih plinov vozil na plin so nižji za približno 20-25 %. Še nekoliko nižji pa so izpusti toplogrednih plinov vozila na električni pogon, ki znašajo približno 32 ton CO₂-e v življenjski dobi oz. dobrih 100 gramov izpustov CO₂-e na prevožen kilometer. Proizvodnja vozil na električni pogon je sicer do okolja bolj neprijazna kot proizvodnja vozil na konvencionalne pogone. Ogljični odtis proizvodnje električnega vozila znaša skoraj 7 ton CO₂-e, medtem ko je ogljični odtis konvencionalnih vozil približno 4,5 tone CO₂-e. Podobno velja tudi za ravnanje z odsluženimi vozili in njihovim vzdrževanjem, kjer električno spet bolj obremeni okolje. Vzdrževanje električnega vozila je sicer enostavnejše kot vzdrževanje vozil na konvencionalni pogon, je pa seveda sem všteta že prej omenjena menjava električnega sklopa. Povzročeni izpusti toplogrednih plinov med vožnjo so toliko nižji, da električno vozilo v celotni življenjski dobi povzroči skoraj 40 % manj izpustov toplogrednih plinov kot vozili z bencinskim ali dizelskim motorjem. To se zgodi kljub dejstvu, da je v Sloveniji velik del električne energije pridobljen v termoelektrarnah. Iz rezultatov lahko izračunamo, da je točka preloma, ko električno vozilo srednjega razreda s stališča izpustov toplogrednih plinov postane okolju bolj prijazno kot katerokoli vozilo na konvencionalni pogon pri okoli 75.000 prevoženih kilometrih. Pri manjših vozilih, ki imajo manjši baterijski sklop in se uporabljajo predvsem za mestno vožnjo, je točka preloma še veliko prej. Nasprotno imajo večja vozila z večjim dosegom večje baterijske sklope, zato v fazi pridobivanja materialov in proizvodnji pridobijo še večje negativne vplive na okolje. Poleg tega so še težja in za vožnjo porabijo več električne energije. Svoje konvencionalne konkurente glede okoljskih vplivov zato ujamejo šele po bistveno višjem številu prevoženih kilometrov.

Enako pomembni, kot so izpusti toplogrednih plinov, ki imajo globalni vpliv, so izpusti onesnažil, ki imajo sicer zgolj lokalni vpliv, a škodujejo okolju in zdravju ljudi. V primeru uporabe vozil so izpostavljeni izpusti trdih delcev in dušikovih oksidov. Pri primerjavi vozil po teh kazalnikih vplivov na okolje smo ugotovili, da vozila na električni pogon, ki so polnjena v Sloveniji, povzročijo enkrat več izpustov trdnih delcev kot konvencionalni pogoni, ki ustrezajo standardu EURO 6. Pri tem gre za izpuste iz dimnikov termoelektrarn, kjer se pridobiva električna energija. Ti izpusti trdih delcev so manj problematični in škodljivi kot tisti iz izpušnih sistemov. Tudi pri izpustih dušikovih oksidov velja podobno, saj električno vozilo v svoji življenjski dobi povzroči najmanj 50 % več izpustov dušikovih oksidov kot vozilo na katerikoli konvencionalni pogon.

Če bi bila elektrika pridobljena iz obnovljivih virov, bi bili rezultati povsem drugačni, saj bi se vplivi električnega vozila na okolje več kot razpolovili. V Sloveniji preobrazbe energijskega sektorja v prihodnjih letih še ni pričakovati, zato bodo lastniki električnih vozil še nekaj let povzročali okoljske vplive, kot so prikazani v članku. Primerjave bi bile seveda povsem drugačne tudi, če bi električno vozilo primerjali s starejšimi vozili na konvencionalni pogon. Dizelski motor, ki npr. ustreza standardu EURO 3 iz leta 2000, ima na primer več kot šestkrat višje dovoljene izpuste dušikovih oksidov in desetkrat višje dovoljene izpuste trdih delcev kot motor, ki ustreza standardu EURO 6.

Naložbo sofinancirata Republika Slovenija in Evropska unija
iz evropskega sklada za regionalni razvoj. Sofinanciranje spletne strani je bilo pridobljeno preko Vavčerja za digitalni marketing.