Сравнение экологических проблем силовых агрегатов
Сторонники электромобилей (EV) могут не замечать влияния производства и управления казалось бы чистым транспортным средством на окружающую среду. Многие политики и бизнес-лидеры игнорируют, насколько загрязняют эти автомобили. Проблема выходит за рамки того, что выходит из выхлопной трубы, и включает в себя сам процесс строительства транспортных средств.
Приведенная ниже визуализация показывает больший вклад CO₂ во время строительства электромобиля по сравнению с автомобилем с двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Электромобили с большим запасом хода и большими аккумуляторами еще больше искажают цифры.
🚗 Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)
Умеренные выбросы CO₂
При производстве
⚡ Электромобиль (EV)
Значительно более высокие выбросы CO₂
В основном из-за производства 🔋 аккумулятора
Рисунок 1: Выбросы парниковых газов (кг CO2)
Это исследование Bloomberg 2021 года подтверждает отчет 2019 года, опубликованный ADAC* (Германия) и Joanneum Research (Австрия), в котором отмечается, что производство электромобиля генерирует больше углекислого газа (CO₂), чем автомобиль с обычным двигателем внутреннего сгорания. По данным научного сотрудника Университета Монаша в Мельбурне, Австралия, производство 1 кВт·ч электроэнергии из угля производит 1 кг CO₂, что эквивалентно проезду 6 км (3,75 мили) в роскошном автомобиле. Производство литий-ионного аккумулятора мощностью 1 кВт·ч производит 75 кг CO₂, что эквивалентно сжиганию 35 литров (7,7 галлона) бензина.
* ADAC является акронимом Allgemeiner Deutscher Automobil-Club; Всеобщий немецкий автомобильный клуб. ADAC является крупнейшей европейской автомобильной ассоциацией.
Выбросы CO₂: Электромобиль vs Дизель
Сравнение выбросов CO₂ при производстве и эксплуатации. Точка безубыточности составляет 225 000 км.
| Тип автомобиля | Выбросы при производстве (тонн CO₂) | Общие выбросы на 225 000 км (тонн CO₂) |
|---|---|---|
| ⚡ Электромобиль | 11 | 40 |
| ⛽ Дизельный автомобиль | 5 | 40 |
Источник: исследование ADAC (2019) совместно с Joanneum Research, Грац, Австрия. Исследование также включало автомобиль с бензиновым двигателем, который выбрасывает 43 тонны CO₂ на пробеге 225 000 км.
Таблица 2: Выбросы CO2 между электрическими и дизельными автомобилями в зависимости от пробега.
Исходя из более высоких выбросов CO₂ при строительстве электромобиля по сравнению с автомобилем с двигателем внутреннего сгорания, электромобилю нужно проехать 225 000 км, чтобы достичь уровня безубыточности с автомобилем с дизельным двигателем. (Volkswagen обозначает этот показатель одометра как конец срока службы автомобиля.) Маркировка электромобиля как автомобиля с нулевым уровнем выбросов является неправильной, поскольку во многих регионах электроэнергия производится из ископаемого топлива. Производство 1 кВт·ч электроэнергии из угля производит 0,94 кг (2 фунта) CO₂.
Если электроэнергию нельзя производить из возобновляемых ресурсов, электромобиль не обеспечивает ожидаемого решения для сокращения выбросов CO₂. Компромиссом является мягкий гибрид с небольшим двигателем внутреннего сгорания и 48-вольтовой батареей, что уменьшает расход топлива до 40%. Гибрид с подзарядкой от сети обеспечит большинство ежедневных поездок на работу, используя питание от батареи. Основное внимание должно быть сосредоточено на размере и весе автомобиля. Полноразмерная батарея электромобиля весит 500 кг (1100 фунтов) и составляет 40% стоимости автомобиля.
Планируемые сокращения выбросов CO₂ до 2050 года могут быть невозможными или недоступными с учетом современных технологий. Ожидается, что переход автомобильного транспорта с ископаемого топлива на электрический удвоит спрос на электроэнергию, однако электромобили можно заряжать ночью во время низкого потребления. Большинство домов также отапливаются природным газом, который генерирует CO₂. Переход на электрическое отопление еще больше нагрузит электрическую сеть. Из-за высокой теплотворной способности воздушные перевозки и в дальнейшем зависят от ископаемого топлива.
Парадокс Prius против Hummer
Отдельное исследование 2007 года, также проведенное в Германии, утверждает, что электромобили выбрасывают больше CO₂, чем их дизельные аналоги. Это снова разжигает дискуссию о вождении Toyota Prius против Hummer. Исследование рынка CNW включает затраты на энергию от «пыли до пыли». Если отчет правильный, общие экологические издержки для общества для Prius составляют 2 доллара за км ($3,30 за милю), тогда как Hummer стоит 1,2 доллара ($1,95). CNW включает затраты на энергию для производства автомобилей от производства до переработки и утилизации материалов.
Toyota Prius
$2.00/км
Общие экологические издержки
General Motors Hummer
$1.20/км
Общие экологические издержки
Многие утверждают, что вред для окружающей среды и потребление энергии являются синонимами. Производство электроэнергии имеет значение и должно осуществляться из возобновляемых источников. Будучи относительно новыми для отрасли, гибриды и электромобили также несут высокие затраты на исследования и разработки. Далее нам следует обратить внимание на добычу и переработку лития, кобальта и марганца, используемых для литий-ионных аккумуляторов. Ни один из них не является «чистой энергией», а повторное использование переработанных материалов часто является более энергоемким и дорогим, чем повторная добыча.
Согласно отчету, готовый аккумулятор для электромобиля составляет 40% стоимости электромобиля. Литий-ионные элементы являются энергоемкими для производства и используют редкое и дорогое сырье. Все чаще к этим материалам нужно относиться экологически безопасно. Некоторые материалы, такие как кобальт, могут стать дефицитными, что влияет на ценообразование.
Достигаются успехи в переработке литий-ионных аккумуляторов, чтобы обеспечить их повторное использование. Не все материалы, полученные из переработанных литий-ионных аккумуляторов, достигают уровня качества аккумулятора и могут быть использованы для других целей. Литий также используется в качестве смазки.
Аккумуляторы LiFePO4
Надежные литий-железо-фосфатные аккумуляторы для солнечных и резервных систем.
LiFePO4 Sacred Sun SCIFP1250 (12В, 50Ач)
Компактный аккумулятор с встроенным BMS для безопасной работы в солнечных и резервных системах.
Купить
LiFePO4 Victron Lithium SuperPack 12.8В 100Аг
Современная литий-железо-фосфатная батарея (LiFePO4) со встроенным BMS и защитой от перегрузки
Купить
LiFePO4 Victron Smart Battery 12.8V/100Ah
Высококачественный источник энергии с длительным сроком службы, высокой безопасностью и совместимостью с экосистемой Victron Energy
КупитьОбеспокоенным потребителям следует приобрести высокоэкономичный автомобиль или велосипед для работы. Физическая активность также способствует нашему личному благополучию.
Рисунок 3: Toyota Prius
Рисунок 4: General Motors Hummer
Экологические аспекты сырья
⛏️ Графит
Когда люди слышат слово «графит», они думают о карандаше. Высокоочищенный графит все чаще будет использоваться как материал для производства аккумуляторов. Природный графит лежит в основе энергетической революции. Он является важным компонентом литий-ионных аккумуляторов, но современная очистка графита включает процессы, которые негативно влияют на окружающую среду. Используемый как анодный материал в литий-ионных аккумуляторах, концентрат природного графита должен быть очищен до уровня примесей менее 500 ppm. Современные процессы очистки в основном осуществляются в Китае и требуют большого количества химических веществ, которые негативно влияют на окружающую среду. В ближайшем будущем очистку можно будет осуществлять с помощью новых зеленых технологий, таких как гидроэнергетика.
💧 Литий
Производство лития для аккумуляторов также является энерго- и ресурсоемким процессом. Литий обычно добывается в тропических районах, где прилагаются усилия для использования возобновляемых ресурсов для добычи и переработки.
Выбросы жизненного цикла
Выбросы жизненного цикла относятся к производству, использованию и утилизации продукта, выраженному в тоннах эквивалента углекислого газа (тCO₂e). В таблице ниже сравнивается образование CO₂ двигателем внутреннего сгорания (ДВС), гибридным и электрическим транспортным средством (EV).
| Источник CO₂ (тCO₂e) | ⚡ Электромобиль | Hybrid Гибрид | ⛽ ДВС |
|---|---|---|---|
| Производство аккумуляторов | 5 | 1 | Низкий |
| Производство транспортных средств | 9 | 9 | 10 |
| Производство энергии | 26 | 12 | 13 |
| Выбросы выхлопных газов | 0 | 24 | 32 |
| Техническое обслуживание | 1 | 2 | 2 |
| Конец срока службы | -2 | -1 | -1 |
| Всего в тCO₂e | 39 | 47 | 55 |
| Снижение выбросов CO₂ по сравнению с ДВС | 29% | 15% | 0% |
Примечание: Общее количество выбросов парниковых газов от транспортных средств среднего размера за 16 лет и 240 000 км пробега.
Источник: Отчет Polestar и Rivian Pathway (2023).
Электромобиль снижает выбросы выхлопных газов, но переход с двигателя внутреннего сгорания на электромобиль уменьшает общие выбросы лишь со 100% до 71% в течение полного жизненного цикла в 240 000 км (150 000 миль). Добыча сырья и переработка лития, кобальта, никеля и графита являются энергоемкими и загрязняющими. Мы также помним, что примерно 60% электроэнергии производится из ископаемого топлива. Одной лишь солнечной и ветровой энергии недостаточно для обеспечения будущего спроса на электроэнергию.
Переход на электромобили может удвоить спрос на электроэнергию; однако, некоторую зарядку можно будет осуществлять ночью, когда нагрузка невелика. Снижение выбросов CO₂ от электромобилей также можно достичь, установив обязательное использование меньших и легких транспортных средств.
Долгосрочные инвестиции должны выходить за рамки частного автомобиля, а также улучшать общественный транспорт. Эффективное железнодорожное сообщение обеспечит более высокую отдачу для будущих поколений, чем если каждый будет управлять автомобилем, который весит в 10 раз больше пассажира. Соотношение обратное с микромобильностью.
