Nissan Leaf

Elektromobiļu mīti: Cik tīri patiesībā ir elektromobiļi? (Atjaunots: 01.2019)

Elektromobiļi izmanto elektrisko enerģiju, lai pārvietotos. Lai gan visiem ir skaidrs, ka elektromobiļi tieši neizdala piesārņojumu, ne visiem ir zināms, cik patiesībā tie ir tīri vai netīri.

Elektriskais transportlīdzeklis, elektromobilis (ETL) ir automobilis, ko darbina viens vai vairāki elektromotori, izmantojot elektrisko enerģiju, ko uzglabā akumulatoru baterijās vai citās elektriskās enerģijas uzglabāšanas ierīcēs. Elektrība ir enerģijas avots, kas ir tīrāks un lētāks par naftas produktiem (benzīns, dīzelis) un gāzi. Pat tad, ja elektrība tiek ražota visnetīrākajā veidā (dedzinot akmeņogles), elektromobiļu dēļ tiek izlaists mazāks piesārņojuma daudzums, salīdzinot ar iekšdedzes dzinēju līdziniekiem.

Es jūtos netīrs, es jūtos tīrs joks
“Es jūtos netīrs, es jūtos tīrs” joks. Avots: me.me

Par garu, slinkums lasīt

  • Sliktākā scenārijā elektromobiļu ražošanas laikā tiek radīti par 1.4 reizi vairāk CO2e* izmešu kā iekšdedzes dzinēja līdziniekam, bet labākajā par 15%.
  • Kompaktās klases elektromobilis mūža laikā ir atbildīgs par 8.4 reizēm mazāk CO2e izmešiem kā ar degvielu darbināms līdzinieks un par 42 reizi mazāk kā krosovers.
  • Iegādājoties jaunu elektromobili un to lietojot dažos gados tiks radīti divas reizes mazāk izmeši kā iegādājoties un lietojot lietotu iekšdedzes dzinēja līdzinieku.
  • Lai gan hibrīds ir labāka alternatīva par parastu iekšdedzes dzinēju, ETL joprojām ir vairākas reizes tīrāks par to.
  • ETL mazāk kā gada laikā ir tīrāks par iekšdedzes līdzinieku.

 

*CO2e – ogļskābās gāzes ekvivalents ir standarta mērvienība, lai izmērītu piesārņojumu. Visas siltumnīcu efektu izraisošās gāzes tiek izteiktas vienlīdz kaitējošā CO2 daudzumā.

ETL ir arī praktiski. 30% no Latvijas iedzīvotājiem dzīvo viensētās, savrupmājās vai rindu mājas daļā. Šiem iedzīvotājiem nebūtu īpaši jāmeklē vieta, lai uzlādētu savu ETL. Lādējot savā garāžā, īpašnieks var ieekonomēt gan uz degvielas rēķina, gan uz patērēto laiku, kas vajadzīgs, lai aizbrauktu uz degvielas uzpildes staciju, uzpildītos un norēķinātos, kā arī samazināt savu artavu gaisa un trokšņu piesārņojumā.

Kā darbojas elektromobiļi?

Augstāk minētā ETL definīcija klasificē par ETL dažādus transportlīdzekļus. Tie var būt vieglie pasažieru transportlīdzekļi, kravu pārvadātāji, autobusi un pat skrituļdēļi. Tie var būt hibrīdi, lādējamie hibrīdi, pilnīgi elektriskie un arī degvielu (ūdeņraža) šūnu transportlīdzekļi. Šis raksts apskata vieglās automašīnas.

Hibrīdi, jeb elektriskie hibrīdi (ir arī gāze/benzīns un citi hibrīdu paveidi transporta sektorā) apvieno iekšdedzes dzinēju ar elektrisko motoru un bateriju, lai samazinātu degvielas patēriņu un izmešus. Šāda veida hibrīdi nav lādējami un starp ETL domubiedriem netiek uzskatīti par elektromobiļiem kaut arī pēc definīcijas atbilst. Pievienotais motors un baterija ir paredzēti īsiem darbības posmiem, piemēram, uzsākot braukšanu vai braucot augšā kalnā, un tiek uzlādēts bremzējot vai braucot lejā pa kalnu. Piemērs, Toyota Auris hybrid.

Toyota Auris. Avots: toyota.lv
Toyota Auris. Avots: toyota.lv

Lādējamie hibrīdi ir līdzīgi augstāk minētajiem, bet ir aprīkoti ar lielāku bateriju paku, lai varētu veikt noteiktu distanci, izmantojot tikai elektroenerģiju. Iekšdedzes dzinējs uzsāk darbu garākos ceļos, kad bateriju paka sāk izlādēties. Uzlādēt var gan bremzējot, gan no kāda elektrības avota (uzlādes stacijas vai mājas rozetes). Piemērs, Mitsubishi Outlander PHEV.

Mitsubishi Outlander PHEV
Mitsubishi Outlander PHEV. Avots: mitsubishi-motors.lv

Pilnīgi elektriskajiem automobiļiem nav iekšdedzes dzinēja un tie nerada izmešus braucot. Tos var uzlādēt gan no mājas rozetes, gan no speciālām uzlādes stacijām. Esošais piedāvājums Latvijā piedāvā ETL, kam ir no 80 km līdz 500 km liela autonomija. Šāda veida ETL tiek izsniegti EX-kluzīvie zilie automobiļu numuri. Piemērs, Jaguar I-Pace.

Jaguar I-Pace
Jaguar I-Pace. Avots: jaguar.lv

Šūnu (ūdeņraža) transportlīdzekļi izmanto ūdeņradi, lai to pārvērstu elektrībā, kas darbina elektrisko motoru, un ūdenī. Šobrīd Latvijā nav nevienas ūdeņraža uzpildes stacijas, bet drīzumā Rīgas Satiksme piedāvās visiem interesentiem uzpildīties savā, kur uzpildīsies arī ūdeņraža trolejbusi. Piemērs, Toyota Mirai.

Toyota Mirai
Toyota Mirai. Avots: toyota.com

Elektromobiļu dzīves cikls

Visi transportlīdzekļi piedzīvo trīs dzīves lielos posmus – ražošana, darbošanās un “nāve”. Katrs no šiem cikliem rada piesārņojumu, ko mēra CO2e (CO2, NOx un cita veida) mērvienībās. Tomēr katram automobiļu veidam tas ir citādāks.

Bieži ir dzirdami argumenti, ka ražojot elektromobili tiek piesārņots vairāk kā ražojot iekšdedzes dzinēja automašīnu. Tā ir taisnība, bet ir arī jāsaprot, kāpēc rodas šis piesārņojums un cik liels tas ir.

 

Gan tipiskā automobiļa, gan ETL ražošana sākas līdzīgi. Tiek iegūti izejmateriāli, tie tiek sagatavoti, transportēti un izveidoti par dažādām transportlīdzeklim vajadzīgām detaļām. Lai gan ETL nav tik lieli motori un nav degvielas bākas un ar to saistītās sistēmas, ETL vajag baterijas, dēļ kurām ir vajadzīgs liels daudzums materiālu un enerģijas, lai tās saražotu. Galvenokārt lielākais piesārņojums no ETL rodas no tā, ka ir nepieciešams liels daudzums enerģijas (elektrības) šajā posmā.

Šīs atšķirības ātri vien izlīdzinās un nosveras par labu ETL brīdī, kad ar transportlīdzekli sāk pārvietoties. Pateicoties tam, ka ETL darbojas ar elektroenerģiju, kas ir tīrāks enerģijas veids par degvielu, un tam, ka ETL izmanto enerģiju efektīvāk, līdzsvaru var panākt dažu mēnešu laikā. Katra elektromobiļa izmešu daudzums ir atkarīgs no katra individuālā modeļa efektivitātes un elektroenerģijas avota (HES, TEC vai citi). Ņemot vērā to, ka elektroenerģijas tīkls kļūst aizvien tīrāks, pateicoties AER un tīkla uzlabošanas pasākumiem, ETL savā dzīves laikā kļūst tīrāks, bet iekšdedzes dzinējs savā dzīves cikla beigās izmet divreiz vairāk izmešus kā izripojot no rūpnīcas (nemaz nepieminot dieselgate).

 

Transportlīdzekļa dzīves noslēgums abiem pievieno aptuveni vienādu izmešu daudzumu neatkarīgi no dzinēja tipa, ja ETL baterijas tiek pārstrādātas vai atkārtoti pielietotas, ko teju visi ETL ražotāji ir apņēmušies darīt.

Raksta turpinājumā tiks salīdzinātas 6 automašīnas – 3 automašīnas, kas izmanto degvielu, un 3 ETL:

  • Citroen C1 ar Citroen C-Zero (16 kWh liela bateriju paka),
  • Ford Mondeo ar Hyundai Ioniq (28 kWh),
  • Land Rover Discovery ar Tesla Model X P100D (100 kWh).

Ražošana

ETL, kas spēj veikt 140 km ar vienu uzlādi, sliktākajā scenārijā ir atbildīgs par 3 t (labākajā nedaudz mazāk par 1 t) vairāk CO2e izmešiem kā līdzvērtīgs iekšdedzes dzinēja līdzinieks, piemēram, VW e-Up! un VW Up!. ETL ar lielāku autonomiju (400+ km) ražošanas procesā var būt pat par 6 t vairāk emisiju.

Zemāk esošajā attēlā ir salīdzināts CO2e izmešu daudzums ražošanas procesā sliktākā scenārija gadījumā (visi turpmākie aprēķini ir veikti, pamatojoties uz sliktāko scenāriju).

Izmeši ražošanas procesa laikā
Izmeši ražošanas procesa laikā

Pārvietošanās

Lai aprēķinātu elektrības tīrību ir jāņem vērā enerģijas avots. 2017. gadā atjaunojamie energoresursi (AER) Latvijā saražoja 59% no Latvijas galapatēriņa, bet 2016. un 2015. gados no AER bruto galapatēriņā to īpatsvars bija attiecīgi 37.16% un 37.56%. Vienkāršības labad aprēķinos tik pieņemts, ka elektroenerģija bez izmešiem Latvijā ir 44.57% (pēdējo trīs gadu vidējais), bet atlikušos 55.43% ražo no TEC, kuru izmeši ir 200 g CO2e / 1 kWh. Tiek ignorēts imports un cita veida elektroenerģijas ieguves avoti.

 

No tā izriet, ka, lai saražotu 1 kWh elektroenerģijas Latvijā, tiek radīts vidēji 110.86 g liels CO2e piesārņojums. Priekš Citroen C-Zero ar patēriņu 16 kWh / 100 km, piesārņojums ir 1’773 g / 100 km jeb 17.73 g / 1 km, bet Hyundai Ioniq un Tesla Model X tas ir attiecīgi 15.52 g / 1 km un 26.60 g / 1 km.

Lai noskaidrotu iekšdedzes dzinēju darbināto mašīnu CO2e izmešus, tika izmantoti dati no Next Green Car, kurā tiek norādīti ražotāja oficiālie izmeši, kas patiesībā ir krietni mazāk kā realitātē. Citroen C1 uz 1 km rada 93.66 g lielu CO2e piesārņojumu, Ford Mondeo – 132.40 g / 1 km un Land Rover Discovery – 208.66 g / 1 km.

Radītie izmeši uz 1 km
Radītie izmeši uz 1 km

Atšķirība ir acīmredzama. ETL ir vidēji vairāk kā 7 reizes tīrāks, bet kurā brīdī un vai vispār ETL kļūst tīrāks par iekšdedzes dzinēja līdzinieku?

Vidējais latvietis pirmajā gadā, gadā nobraucot vidēji 17’000 km, vēl nebūs atsvēris to piesārņojumu, kas radies no bateriju ražošanas, ja salīdzina ar līdzvērtīgu iekšdedzes dzinēja automašīnu. Pēc pieciem gadiem kompaktās klases ETL un sedana ETL ir mazāk kaitīgi, bet krosovers ir līdzīgi kaitīgs. Kad mašīnām ir 10 gadi, Citroen C-Zero ir atbildīgs par gandrīz divreiz mazāk CO2e izmešiem kā Citroen C1.

 

Internetā ir atrodami vairāki mūža beigu varianti – 25 gadi, kas ir automašīnas karkasa paredzētais mūžs, 320’000 km kopš 2000. gadu uzlabojumiem ražošanas procesā vai 180’000 km, jo klīst baumas, ka autoražotāji ir vienojušies samazināt auto mūžu. Ja pieņem, ka auto mūžs ir 180’000 km, tas nozīmē, ka vidējais latvietis ar to dzīvotu aptuveni 10 gadus, bet automašīnu vidējais vecums Latvijā ir 13.17 gadi, tāpēc šis variants liekas mazticams.

Pieņemot, ka izmešu daudzums mūža gaitā nemainās, 25 gadu laikā Citroen C1 būtu atbildīgs par 45.8 tonnām CO2e, Ford Mondeo par 73.2 tonnām CO2e un Land Rover Discovery par 123.6 tonnām CO2e. Tajā pašā laikā Citroen C-Zero būtu atbildīgs par 16.3 tonnām CO2e, Hyundai Ioniq par 26.9 tonnām CO2e un Tesla Model X par 63.8 tonnām CO2e. Vidēji ETL būtu 2.4 reizes videi draudzīgāks.

Ja pieņem, ka mūža garums ir 320’000 km, tad vidēji ETL būtu 2.1 reizi tīrāks.

Citi ietekmējošie faktori

Ņemot vērā, ka enerģijas imports ir neparedzams, pieņemsim slikto scenāriju, kurā elektroenerģija nāk tikai no TEC. Šādā gadījumā pēc 25 gadiem ETL ir tikai 1.9 reizes (kompaktā klase ir 2.0 reizes, sedans – 2.1 un krosovers – 1.6 reizes) tīrāks, bet pēc 320’000 km – 1.7 reizes.

Ir jāņem vērā, ka elektroenerģijas ieguve ar katru gadu kļūst tīrāka, atjaunojamajiem energoresursiem aizņemot aizvien lielāku daļu. Tiek paredzēts, ka 2050. gadā 85% no pasaules elektrības tiks ražota no AER. Ja pieņem, ka Latvija pakāpeniski 25 gadu laikā sasniedz šo pareģojumu un atlikušie 15% ir no TEC, tad 25 gadu laikā ETL ir vidēji 2.7 reizes tīrāks.

Aprēķinos pieņemot, ka iekšdedzes dzinēju mašīna mūža galā piesārņo 2 reizes vairāk kā izripojot no rūpnīcas līnijas, un nemainoties AER īpatsvaram, ETL mūža galā ir 3.4 reizes tīrāki, bet mainoties AER īpatsvaram, ETL ir 3.8 reizes tīrāki.

Izmeši pēc 25 gadiem ar 85% AER īpatsvaru dzīves cikla beigās un palielinātu piesārņojumu no iekšdedzes dzinējiem
Izmeši pēc 25 gadiem ar 85% AER īpatsvaru dzīves cikla beigās un palielinātu piesārņojumu no iekšdedzes dzinējiem

Iepriekšējos aprēķinos vērā tika ņemti elektrības ražošanas izmeši, bet netika ņemti vērā degvielas ražošanas izmeši.  Lai degviela nonāktu no naftas rezerves līdz degvielas uzpildes stacijai, tiek radīti starp 401 g un 802 g CO2e uz 1 litru degvielas. Pieņemsim, ka tiek radīti 602 g CO2e uz 1 litru degvielas. Neņemot vērā AER īpatsvara un iekšdedzes dzinēju piesārņojumu pieauguma izmaiņas, ETL ir 2.8 reizi tīrāki, bet ņemot vērā šīs izmaiņas ETL ir 4.2 reizes tīrāki. Kompaktā klase pat ir 5.4 reizes tīrāka pēc 25 gadiem.

Ļoti bieži cilvēki saka, ka ETL būs akumulators jāmaina pēc noteikta daudzuma gadu. Lai gan līdzšinējā pieredze uzrāda, ka akumulatoru degradācija nav izteikta parādība (BMW bateriju izstrādes nodaļas vadītājs saka, ka baterijas saglabās vismaz 70% no sākotnējās kapacitātes 15 gadus), ja neskaita rūpnīcas vai programmatūras vainas, pieņemsim, ka katram ETL divreiz mūžā tiek nomainīti akumulatori. Tādā gadījumā ETL pēc 25 gadu lietošanas, ņemot vērā iepriekš minētos faktorus, būtu 2.9 reizes (Citroen gadījumā 3.8 reizes) tīrāks. Ja akumulatori tiktu nomainīti 1 reizi, tad ETL būtu 3.4 reizes tīrāki.

bmw i3 120 ah
BMW i3 akumulators

2017. gada novembrī Clean Technica rakstīja, ka atšķirība starp oficiālajiem un patiesajiem izmešiem ir ievērojama – vidēji reālos apstākļos automašīnas ar iekšdedzes dzinējiem ir atbildīgas par 42% vairāk izmešiem kā norādīts oficiālajos dokumentos. Ieskaitot to un iepriekš minēto (ar akumulatoru nomaiņu reizi mūžā), ETL ir 4.6 reizes tīrāki, bet, ja akumulatorus nemaina, tad atšķirība ir 5.6 reizes. Kompaktā klase ir 7.2 reizes tīrāka, sedans – 5.6 reizes, krosovers – 4.0 reizes.

Iepriekšējie aprēķini ņēma vērā sliktāko scenāriju akumulatoru ražošanā. Pieņemot, ka akumulatoru ražošana ir tāda, kā to ziņo Union of Concerned Scientists – ražošanas procesā tiek saražots par 15% vairāk CO2e kā līdzīgai mašīnai ar iekšdedzes dzinēju, tad ETL ir 6.5 reizes (kompaktā klase – 8.4, sedans – 6.2, krosovers – 5.0) tīrāki, bet, ja ETL reizi dzīvē nomaina akumulatoru, tad “tikai” 6.0 reizes.

Izmeši pēc 25 gadiem, aprēķinot mazāku akumulatoru piesārņojumu
Izmeši pēc 25 gadiem, aprēķinot mazāku akumulatoru piesārņojumu

Šajā rakstā netiek apskatīti tādi varianti, kuros cilvēks savu enerģiju iegūst tikai no AER visa ETL dzīves cikla laikā vai ar saules enerģiju uzlādējami ETL.

Lietotās automašīnas

Nav noslēpums, ka Latvijā daudzi pērk lietotas automašīnas. Arī zero waste princips sludina pirkt lietotu. Vai lietota mašīna ar iekšdedzes dzinēju tiešām ir labāka izvēle pār ETL?

Degvielas uzpilde
Degvielas uzpilde

Pērkot lietotu, mēs varam pieņemt, ka cilvēks noņem no sevis atbildību par ražošanu. Pieņemsim mašīnu pusmūžā, kas ir vidējais Latvijā ievesto auto vecums, un pieņemsim, ka to lietos vēl 15 gadus, un salīdzināsim to ar jauna ETL iegādi un lietošanu 15 gadu garumā.

Arī šajā scenārijā ETL ir 2.6 reizes tīrāki, kompaktā klase ir 3.7 reizes tīrāka, sedani – 2.2 reizi, krosovers – 1.8 reizi. Ierēķinot, ka ETL akumulatori tiks mainīti vienu reizi šajos 15 gados, ETL ir 2.3 reizes tīrāki.

Hibrīdi

Ņemot vērā hibrīdu mainīgo dabu, dažādākās proporcijas un lietošanas dabas ir grūti veikt kādus pieņēmumus. Ir viens gadījums, kad to var izdarīt – ja automašīna ir hibrīds, kas nav lādējams. Ford Mondeo ir pieejams arī šāda hibrīda veidā. Ražošanas izmešu palielinājums dēļ elektriskā motora un baterijas ir nenozīmīgs, jo baterijas izmērs ir salīdzinoši ļoti mazs, tādēļ tas nav iekļauts aprēķinos.

Aina ir acīmredzama. Lai gan hibrīds samazina CO2e piesārņojumu, ETL ir vairākas reizes (5.1 reizes, ja gribam būt precīzi) tīrāks.

Izmeši pēc 25 gadiem, Ford Mondeo, Ford Mondeo HEV un Hyundai Ioniq
Izmeši pēc 25 gadiem, Ford Mondeo, Ford Mondeo HEV un Hyundai Ioniq

Kopsavilkums

Lai gan sākotnēji varētu likties, ka elektromobiļiem ir nepieciešami vairāki gadi, lai kļūtu tīrākiem par to līdziniekiem, ņemot vērā visus iepriekš minētos faktorus, tie atsver izmešus, kas radušies ražošanas laikā aptuveni pusgada laikā. Citroen C-Zero ir vajadzīgi tikai 5 mēneši jeb 6’670 km, Hyundai Ioniq – 9 mēneši jeb 12’922 km, Tesla Model X – 12 mēneši jeb 17’103 km. Protams, var rēķināt arī tikai tiešos izmešus – tos, kas nāk no ražošanas un izpūtēja. Tādā gadījumā situācija ir diez gan līdzīga, jo Citroen C1 tiešie izmeši atsvērs Citroen C-Zero ražošanas izmešus pēc nobrauktiem 4’765 km, Ford Mondeo – 13’563 km, Land Rover Discovery – 17’718 km.

Raksta autors: Kārlis Mendziņš

Kārlis Mendziņš
Atrasts mētājamies pie elektroierīcēm. Mīlestība pret jaunajām lietām izaugusi kopā ar bakalaura grādu elektroinženierzinātnēs. Brauc ar elektromobili kopš 2017. gada bargās ziemas (-30°C) un kopš tā laika ne reizi nav noslāpis.

Komentāri

E-pasts netiks publicēts. Nepieciešamie lauki ir atzīmēti *