Środowiskowa Ocena Cyklu Życia samochodu elektrycznego

Transport odpowiada za 16% światowych emisji gazów cieplarnianych. Niemal połowa emisji związanych z transportem jest wynikiem użytkowania samochodów osobowych, SUV-ów i motocykli [1]. Obecne trendy oraz rosnąca świadomość ekologiczna społeczeństwa wymuszają na rynku motoryzacji zmiany w zakresie dostępności ekologicznych środków transportu.  

Największa popularnością wśród samochodów o alternatywnej metodzie zasilania cieszą się samochody z napędem elektrycznym. Silnik elektryczny pozwala na osiągnięcie pełnego momentu obrotowego już od samego startu, co równoznaczne jest z przyspieszeniem większym niż w samochodzie z silnikiem spalinowym [2]. Napęd elektryczny zaliczany jest do ekologicznych metod zasilania, jednak metody wytwarzania baterii samochodowych oraz ich późniejsza utylizacja budzą wiele kontrowersji. Wątpliwości co do ich ekologicznego charakteru wzbudza również  fakt, że energia elektryczna niezbędna do ich zasilania przeważnie pochodzi ze spalania paliw kopalnych. Charakterystyka polskiego miksu energetycznego oparta jest w około 80% na węglu kamiennym i brunatnym [3]. Oznacza to, że samochody elektryczne obarczone są śladem węglowym wykorzystywanej energii elektrycznej. 

Ocena realnego wpływu samochodów elektrycznych na zmiany klimatyczne oraz środowisko naturalne możliwa jest dzięki analizie LCA (Life Cycle Assessment, o której dokładnie pisałam w majowym artykule, link pod tekstem). Środowiskowa Ocena Cyklu Życia uwzględnia między innymi zubożenie warstwy ozonowej, eutrofizację wód słodkich i morskich, występowanie promieniowania jonizującego oraz toksyczność dla człowieka i środowiska naturalnego [4]. Metoda oceny obejmuje wszystkie etapy życia samochodu elektrycznego i jego części od produkcji, aż po utylizację (ang. cradle-to-grave). 

Badania przeprowadzone na Uniwersytecie Nauk Stosowanych w Trewirze wykazały, że samochód elektryczny, korzystający z energii opartej na średnim europejskim miksie energetycznym, ma większy negatywny wpływ w zakresie toksyczności, niż samochody spalinowe. Jedynie w 5 z 18 uwzględnianych kategorii potocznie zwane „elektryki” wykazują jasną przewagę nad samochodami spalinowymi [5]. O ile wyniki przy przyjętych założeniach nie są zadowalające pod względem ekologii, istnieje wiele sposobów na zmniejszenie wpływu pojazdów z napędem elektrycznym na środowisko naturalne. W badaniu rozpatrzono również przypadki wykorzystywania OZE (Odnawialne Źródła Energii) w procesie produkcji i użytkowania samochodu, które wprowadziły szereg pozytywnych zmian w analizie środowiskowej.

Drugim najbardziej znaczącym czynnikiem w ocenie LCA samochodu elektrycznego jest produkcja nośnika energii [6]. Produkcja i użytkowanie baterii Li-Ion z wykorzystaniem energii wytworzonej przez moduły fotowoltaiczne, zamiast energii pochodzącej ze spalania węgla z Chin, pozwoliła na obniżenie całkowitego wpływu baterii na klimat o 69%. Stuprocentowe wykorzystanie energii solarnej podczas samego procesu produkcji pozwoliło na zmniejszenie wpływu baterii o średnio 43%  w 14 kategoriach. Przy wykorzystaniu OZE jako źródła zasilania możliwe jest osiągnięcie zaniedbywalnie małego udziału śladu węglowego źródła energii. W takim przypadku wpływ na ślad węglowy baterii litowo-jonowej ma jedynie jej skład chemiczny. Taka bateria sprawia, że samochód z silnikiem elektrycznym zasilany z OZE jest w wielu kategoriach znacznie bardziej przyjazny środowisku, niż nowoczesny samochód z silnikiem spalinowym [5].

W skutek wieloletniego cyklu ładowania oraz rozładowywania bateria samochodu traci na sprawności. Wymiana baterii nie musi jednak wiązać się z natychmiastową jej utylizacją. Baterie nie spełniające wymogów branży motoryzacyjnej mogą zostać ponownie wykorzystane, pełniąc przykładowo funkcję magazynów energii [7]. Dłuższe życie baterii równoznaczne jest z mniejszym jej wpływem na środowisko, rozłożonym na lata użytkowania. Pojazdy z napędem elektrycznym zaskakują dynamiką rozwoju stosowanych w nich technologii. Choć aktualne metody produkcji baterii nie są zeroemisyjne, na przestrzeni lat znacząco zwiększyła się ich pojemność oraz wydajność, przy jednoczesnym spadku cen. Tym samym „elektryki” stały się konkurencją dla samochodów z silnikami spalinowymi. 

Autor:

Zuzanna Kołodko

Źródła:

Grafika: Photo by Jannis Lucas on Unsplash

[1] Bill Gates, książka „Jak ocalić świat od katastrofy klimatycznej”, rozdział 7 „O przemieszczaniu się”

[2] https://blog.wallbox.com/how-do-evs-compare-to-gas-cars/  

[3] L. Lelek, J. Kulczycka, A. Lewandowska, J. Zarebska, Int. J. Life Cycle Assess. 21 (2016) 1–14.

[4] https://ecochain.com/knowledge/impact-categories-lca/  

[5] E. Helmers, J. Dietz, M. Weiss, Sustain. 12 (2020) 1–31.

[6] T.R. Hawkins, O.M. Gausen, A.H. Strømman, Int. J. Life Cycle Assess. 17 (2012) 997–1014.

[7] E. Martinez-Laserna, I. Gandiaga, E. Sarasketa-Zabala, J. Badeda, D.I. Stroe, M. Swierczynski, A. Goikoetxea, Renew. Sustain. Energy Rev. 93 (2018) 701–718.