Elektryki przyspieszają

Są drogie, z powodu braku ładowarek trudno wybrać się nimi w dłuższą trasę, a jednak to do nich należeć będzie przyszłość motoryzacji. Co trzeba wiedzieć o samochodach elektrycznych?

To było do przewidzenia dla każdego, kto śledził trendy, a stało się w I kwartale 2023 roku. Po raz pierwszy na świecie najczęściej kupowanym modelem nowego auta był samochód z napędem elektrycznym. To Tesla Model Y, której sprzedano 267,2 tys. egzemplarzy. Na drugim i trzecim miejscu były Toyoty: Corolla (256,4 tys.) i Hilux (214,7 tys.). Tak wynika z danych firmy JATO Dynamics. Nieco ponad połowa sprzedanych egzemplarzy Tesli Model Y przypada na Europę (JATO Dynamics wzięło pod uwagę 28 rynków). W porównaniu z pierwszym kwartałem 2022 roku sprzedaż tego modelu wzrosła na naszym kontynencie o 204 proc. W 2023 roku Tesla planowała wyprodukować 1,8 mln aut.

W Polsce pod koniec lipca 2023 roku było zarejestrowanych prawie 48 tys. elektrycznych samochodów osobowych i dostawczych. W sierpniu padł miesięczny rekord: udział aut zelektryfikowanych w polskim rynku nowych samochodów osobowych wyniósł 30 proc. – wynika z danych Instytutu Badań Rynku Motoryzacyjnego Samar.

– Jeszcze kilka lat temu pojazdy elektryczne były prezentowane najczęściej w formie prototypów. Obecnie trudno wyobrazić sobie producenta, który nie zabrałby ze sobą na Poznań Motor Show przynajmniej jednego pojazdu wyposażonego w alternatywny napęd. Samochody elektryczne w bardzo krótkim czasie przeszły drogę od ciekawostki do fundamentu prezentowanej oferty – mówi Bartosz Dembiński, dyrektor targów Poznań Motor Show.

Rosnącą popularność elektryków wymuszają m.in. unijne przepisy, które wprowadzają zakaz sprzedaży nowych samochodów osobowych i dostawczych z silnikami spalinowymi (także hybrydowych) od 2035 roku. Jest to jeden z elementów, dzięki którym Unia ma osiągnąć neutralność klimatyczną w 2050 roku. Do tego czasu emisje gazów cieplarnianych muszą zostać ograniczone o 90 proc. w stosunku do ich poziomu z 1990 roku. W UE transport odpowiada za niemal jedną czwartą tych emisji, z tego 60,6 proc. pochodzi z samochodów osobowych (dane Europejskiej Agencji Środowiska, 2019).

To zadanie ambitne i niełatwe, bo transport jest jedynym sektorem w UE, w którym w latach 1990–2019 emisje gazów cieplarnianych wzrosły, i to o 33,5 proc. Unia szacuje więc, że realny spadek emisji może wynieść 22 proc. (zamiast zakładanych 90 proc.)

BEV, HEV czy plug-in?

Mówiąc o samochodach z napędem elektrycznym czy hybrydowym, często spotykamy się z określeniami typu BEV, PHEV, HEV. Rozszyfrujmy więc skróty.

BEV, czyli battery electric vehicle, to samochód o napędzie elektrycznym, nieposiadający silnika spalinowego. To bohater naszego tekstu.

HEV to hybrid electric vehicle, auto o napędzie hybrydowym, wyposażone w silniki spalinowy oraz elektryczny, a także niewielki akumulator, który ładuje się wyłącznie podczas jazdy (odzyskuje energię przy hamowaniu lub zwalnianiu). Jego silnik elektryczny ma bardzo mały zasięg – do 2-3 km.

PHEV, plug-in hybrid electric vehicle, to hybryda typu plug-in – jej najbardziej zelektryfikowany rodzaj. Można ją ładować z zewnętrznego źródła, ma też znacznie większy akumulator niż HEV. W związku z tym może przejechać od 30 do 100 km na silniku elektrycznym (w zależności od modelu).

MHEV, czyli mild hybrid electric vehicle. Miękka hybryda. Głównym źródłem napędu takiego auta jest silnik spalinowy, wspomagany przez niewielki generator elektryczny.

FCEV oznacza fuel cell electric vehicle, czyli samochód z ogniwem paliwowym (wodorowym).

Ekologiczny wybór

Samochody elektryczne mają być odpowiedzią przemysłu motoryzacyjnego na kryzys klimatyczny. I faktycznie – w porównaniu z autami spalinowymi mają wiele zalet, choć nie są tak zielone, jak się wydaje.

Naukowcy z uniwersytetów w Cambridge, Exeter i Nijmegen przeprowadzili badanie, z którego wynika, że w 95 proc. miejsc na świecie lepsze dla klimatu jest poruszanie się autem BEV niż tym z silnikiem spalinowym. Elektryki mogą przyczynić się do zmniejszenia emisji z transportu o 70 proc. w takich państwach, jak Szwecja czy Francja (które większość energii elektrycznej czerpią ze źródeł odnawialnych lub elektrowni jądrowych), a o 30 proc. w Wielkiej Brytanii. Jako jeden z wyjątków naukowcy wskazują Polskę, której energetyka oparta jest na węglu.

W swoim raporcie niemiecka organizacja Deutsche Umwelthilfe podaje, że nowe samochody elektryczne rejestrowane w Europie w całym swoim cyklu życia emitują 75 g CO₂e/km. To o 69 proc. mniej niż samochody na benzynę (250 CO₂e/km).

Skąd się to bierze? I dlaczego w takim razie nazywamy je zeroemisyjnymi? Mimo iż w trakcie jazdy nie emitują gazów cieplarnianych, to jednak produkcja energii do ich zasilania często wiąże się z emisjami (w zależności od jej źródła), a i samo wytworzenie pojazdu jest energochłonnym procesem. Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology policzyli, że produkcja samochodu elektrycznego odpowiada za ok. 80 proc. więcej emisji niż auta spalinowego. Aby bowiem wyprodukować baterię, trzeba podgrzać do wysokiej temperatury minerały, z których się składa. Dla przykładu – wytworzenie akumulatora do Tesli Model 3 o pojemności 80 kWh powoduje emisję od 2,5 do 16 ton CO₂ (w zależności od źródła energii wykorzystanej do ogrzewania).

Na pewno elektryki przyczyniają się do zmniejszenia zanieczyszczeń powietrza, ponieważ nawet nie mają rury wydechowej. Nie oznacza to jednak, że nie mają swojego udziału w powstawaniu smogu. Jak wszystkie samochody, przy ruszaniu i hamowaniu unoszą z ziemi pył i same go wytwarzają poprzez ścieranie opon i klocków hamulcowych. To tzw. unos wtórny, będący jednym z elementów smogu. Auta elektryczne są cięższe niż spalinowe, więc powodują większe ścieranie.

Ach, te baterie

W dyskusji o pojazdach zasilanych prądem wszystko kręci się wokół baterii – ich kosztów, ładowania, zasięgu, recyklingu, a nawet palenia się.

Faktem jest, że produkcja baterii litowo-jonowych (a ściślej – akumulatorów, pisaliśmy o tym na blogu tutaj) jest mało ekologiczna. Wraz z rosnącą popularnością elektryków wzrosło zapotrzebowanie na lit, kobalt, nikiel i grafit – pierwiastki, z których tworzy się baterie. Wydobycie litu wiąże się z użyciem ogromnych ilości wody – na 1 kg pierwiastka potrzeba 3,5 mln litrów. Połowa światowych zasobów kobaltu znajduje się w Demokratycznej Republice Konga. Przy wydobywaniu go nierzadko pracują dzieci, a osoby zatrudnione w kopalniach wydobywają kobalt gołymi rękoma, pracując w niebezpiecznych warunkach i za minimalną stawkę.

Produkcja i używanie to na razie dwa z trzech etapów życia każdej baterii. Trzecim jest jej recykling i jest to obecnie jedno z większych wyzwań, przed jakimi stoimy w kwestii samochodów elektrycznych. Czas życia baterii samochodowych wynosi ok. 8 lat, więc już wkrótce wszystkie wyprodukowane niedawno samochody będą potrzebowały ich wymiany. Greenpeace szacuje, że w latach 2021–2030 na całym świecie będzie niemal 13 mln ton zużytych baterii z samochodów (jedna waży 300–500 kg). Co z nimi zrobić?

Może taka bateria służyć jako zbiornik energii (w końcu ma jeszcze 80 proc. pierwotnej pojemności), wykorzystywany do awaryjnego zasilania ulicznych latarni czy stacji 5G. Może zostać użyta w rowerach elektrycznych lub wózkach magazynowych.

Nad stworzeniem modelu logistyki zwrotnej tych baterii pracują badacze z Łukasiewicz – Poznańskiego Instytutu Technologicznego oraz innych firm i instytucji. Projekt BatteReverse ma na celu stworzenie nowej generacji logistyki zwrotnej baterii litowo-jonowych (szczegółowo piszemy o nim tutaj).

Największym wyzwaniem jest recykling tych akumulatorów. Chodzi o to, by odzyskać z nich surowce (ich światowe zasoby są przecież ograniczone) i wykorzystać je do produkcji nowych baterii. Grupa Renault wraz z firmami Veolia i Solvay opracowała technologię pozyskiwania i oczyszczania metali ze zużytych baterii. Pozwala ona odzyskać ponad 96 proc. kobaltu i ponad 98 proc. litu.

Nie zmienia to faktu, że większość baterii z samochodów elektrycznych w Unii Europejskiej jest wysyłana do Chin, a dopiero tam poddawana recyklingowi. Chińskie firmy bowiem kontrolują rynek recyklingu akumulatorów. Jego wartość szacowana jest na 11 mld dolarów, do 2028 roku ma wzrosnąć do 18 mld dolarów. Minerały z jednej samochodowej baterii są warte od 1000–2000 euro.

Ile przejadę?

Zasięg to słowo-klucz w przypadku samochodów elektrycznych. Co roku we Włoszech odbywa się EcoBest Challenge – test modeli samochodów elektrycznych w realnym ruchu (np. z włączonymi klimatyzacją i nawigacją). W 2023 roku tylko dwa auta – Tesla Model 3 i Hyundai Ioniq 6 – przekroczyły zasięg 600 km. Reszta badanych aut przejechała na jednym ładowaniu od 374 do 555 km.

Problemem, nie tylko w Polsce, jest mała liczba ładowarek. W naszym kraju w sierpniu 2023 roku były ich niecałe trzy tysiące, liczba ta rośnie dynamicznie. Wciąż jednak to oznacza, że dłuższą podróż samochodem elektrycznym trzeba bardzo dokładnie zaplanować. Poza tym ładowanie baterii trwa dłużej niż nalewanie benzyny do baku.

Problemem są też pożary. Mimo iż samochody elektryczne nie płoną częściej niż spalinowe, ich gaszenie trwa znacznie dłużej i wymaga zastosowania innych środków. W Polsce rekord gaszenia elektryka wyniósł 21 godzin. Strażacy musieli sprowadzić specjalny kontener, w którym umieszczono samochód, a następnie zalano wodą. Największym problemem w przypadku takiego pożaru jest ugaszenie i schłodzenie baterii.

Z obawy przed pożarem samochody BEV nie zaparkują na wielu parkingach podziemnych. W Polsce nie ma przepisów, które zakazują im korzystania z tego typu miejsc, ale wielu zarządców budynków tłumaczy, że ich systemy przeciwpożarowe nie są przystosowane do aut na prąd.

Z kolei w Chinach w wielu miejscach wprowadzono zakaz parkowania Tesli z obawy przed… szpiegostwem. Problematyczny okazał się bowiem tryb Sentry, który ma chronić te samochody przed włamaniem. Gdy ktoś oprze się o pojazd, ten wyświetli na ekranie informację, że wszystkie kamery umieszczone w aucie nagrywają obraz. Dla chińskich władz okazał się zbyt podejrzany.