Енергетична дилема: від викопного палива до електромобілів

Нафтова промисловість очікує швидкого відновлення споживання нафти, з рекордними показниками, що перевищують 100 000 мільйонів барелів на день. Цей темп спалювання турбує екологів через глобальне потепління, спричинене зростанням вмісту вуглекислого газу (CO₂). У доіндустріальні часи вміст CO₂ був нижче 280 частин на мільйон. З 1970 року рівень CO₂ в атмосфері швидко зріс і зараз перевищує 400.

Атмосферні умови на Землі мають вирішальне значення для благополуччя життя. Незначні коливання мають значний вплив. Врахуйте, що нахил земної осі на 23° викликає коливання температури від -40°C до +40°C у деяких частинах світу. Подальше збільшення рівня CO₂ посилить екстремальні явища у вигляді погодних умов, таких як повені та посухи. Великі виверження вулканів на деякий час забирали життя в минулому — спалювання 100 000 мільйонів барелів нафти на день є техногенним і безперервним процесом.

Громадяни заможного Заходу звинувачують уряди в бездіяльності, водночас насолоджуючись зручністю дешевого викопного палива. Ніхто не любить змін. Коли медичні асоціації в 1970-х роках усвідомили, що куріння тютюну шкідливе для здоров'я людини, тодішній президент США Рональд Рейган сказав: «Так, ми повинні зробити все, щоб скоротити куріння. Але давайте не завдамо шкоди тютюновій промисловості» (перефразовано). Застосоване сьогодні, політично коректним рішенням є керування електромобілем (EV), що субсидується платниками податків.

Чи є електромобіль вирішенням?

Європа була більш економною у споживанні викопного палива, ніж Північна Америка. Як орієнтир, Північна Америка спалює приблизно вдвічі більше викопного палива на душу населення, ніж Європа. Значна частина цього вільного споживання полягає у просуванні автомобільної культури та допомозі нафтовій промисловості. Підтримка електромобілів — це не стільки споживча тенденція, скільки політичний тиск. Але чи це остаточне рішення, запитуємо ми?

Зарядні пристрої для електрокарів

Зарядні пристрої від відомого виробника з гарантією 5 років

Зарядний пристрій для електромобіля Victron EV Charging Station

Забезпечує до 22 кВт потужності в трифазному режимі або до 7,3 кВт в однофазному, підтримує роботу з GX-пристроями та VRM, має вбудований Wi-Fi, Bluetooth, сенсорний дисплей і кільце світлової індикації.

Купити

Зарядна станція для електромобілів Victron EV Charging Station NS

Це ідеальне рішення для тих, хто хоче заряджати електромобіль від сонця, керувати процесом з телефону або GX-пристрою, контролювати статистику через VRM-портал, та водночас мати надійний і стильний пристрій.

Купити

Чорна передня частина для EV Charging Station NS

 Змінна лицьова частина корпусу для зарядної станції Victron Energy EV Charging Station NS.Також передбачена версія білого кольору.

Купити

Подивитися більше

Дослідження, проведене у 2019 році ADAC* (Німеччина) та Joanneum Research (Австрія), показує, що виробництво електромобіля викидає більше CO2, ніж транспортний засіб із двигуном внутрішнього згоряння (ДВЗ). За даними наукового співробітника Університету Монаша в Мельбурні, Австралія, виробництво 1 кВт·год електроенергії з вугілля виробляє 1 кг CO2, що еквівалентно проїзду 6 км (3,75 милі) в розкішному автомобілі. Виробництво літій-іонного акумулятора потужністю 1 кВт·год виробляє 75 кг CO2, що еквівалентно спалюванню 35 літрів (7,7 галона) бензину.

У таблиці 1 порівнюються викиди CO2 під час виробництва та водіння транспортних засобів з дизельним двигуном та електричним силовим агрегатом.

Таблиця 1: Викиди CO2 між електричними та дизельними автомобілями залежно від пробігу. Точка беззбитковості становить 225 000 км. Джерело: дослідження ADAC (2019) спільно з Joanneum Research, Грац, Австрія. Дослідження базувалося на автомобілі розміру VW Golf. Дослідження також включало автомобіль з бензиновим двигуном, який викидає 43 тонни CO2 на пробігу 225 000 км.

Виходячи з вищих викидів CO2 під час будівництва електромобіля порівняно з автомобілем з двигуном внутрішнього згоряння, електромобілю потрібно проїхати 225 000 км, щоб досягти рівня беззбитковості з автомобілем з дизельним двигуном. (Volkswagen позначає цей показник одометра як кінець терміну служби автомобіля.) Маркування електромобіля як такого, що має нульовий рівень викидів, є неправильним, оскільки в більшості регіонів електроенергія виробляється з викопного палива. Виробництво 1 кВт·год електроенергії з вугілля призводить до викидів 0,94 кг (2 фунти) CO2.

Майбутнє енергетики та транспорту

Якщо електроенергію не можна виробляти з відновлюваних ресурсів, електромобіль не забезпечує очікуваного рішення для скорочення викидів CO2. Компромісом є м’який гібрид з невеликим двигуном внутрішнього згоряння та 48-вольтовою батареєю, що зменшує витрату палива до 40%. Гібрид із підзарядкою від мережі забезпечить більшість щоденних поїздок на роботу, використовуючи живлення від батареї. Увага повинна бути зосереджена на розмірі та вазі автомобіля. Повнорозмірна батарея електромобіля важить 500 кг (1100 фунтів) і становить 40% вартості автомобіля.

Заплановані скорочення викидів CO2 до 2050 року можуть бути неможливими або недоступними з урахуванням сучасних технологій. Очікується, що перехід автомобільного транспорту з викопного палива на електричний подвоїть попит на електроенергію; проте електромобілі можна заряджати вночі під час низького споживання. Більшість будинків також опалюються природним газом, який генерує CO2. Перехід на електричне опалення ще більше навантажить електромережу. Через високу теплотворну здатність повітряні перевезення продовжуватимуть залежати від викопного палива.

Щоб задовольнити майбутні потреби електромобілів у електроенергії, до мережі додаються відновлювані джерела енергії та резервне живлення від акумуляторів. Ця тристанна система стабільного ресурсу, відновлюваних джерел енергії та резервного живлення від акумуляторів повинна бути розроблена для підтримки найгірших умов, коли відновлювані джерела енергії відсутні. Акумулятори забезпечують лише короткочасне постачання енергії та погано працюють за низьких температур. Ми також враховуємо високі витрати. Енергія, що постачається акумулятором, вдвічі перевищує вартість кВт⋅год. Виробництво електроенергії з відновлюваних джерел енергії дорожче, ніж викопне паливо чи ядерна енергетика.

Відновлювана енергія трапляється нечасто, і надлишки можуть колись зберігатися у водні для живлення паливних елементів. Більш поширеною системою накопичення енергії є гідроелектростанція, в якій надлишок води закачується у піднятий резервуар для подальшого використання. Маховики та суперконденсатори забезпечуватимуть короткочасну потужність для надшвидкої зарядки електромобілів у регіонах, які не підтримуються потужною енергосистемою. Типовими користувачами будуть готелі та мотелі.

Висновок

Європа усвідомлює енергетичний слід і бере участь у енергозбереженні, що є менш популярним хобі в Північній Америці. Недбале використання дорогоцінної енергії помітне в приватному транспорті. Проблему поїздок на роботу можна вирішити за допомогою систем швидкісного транспорту, в яких пасажири отримують ранкову зарядку, добираючись до залізничного вокзалу легким транспортом, таким як велосипед або скутер. В Америці немає високошвидкісної залізниці. Завдяки швидкісному залізничному сполученню люди могли б жити в менших містах і добиратися до центрів міст поїздом. Така інфраструктура не тільки знизила б викиди CO2, але й знизила б вартість життя. Європа та Азія випереджають Північну Америку в сучасних транспортних системах. Перехід на електромобілі не є остаточним рішенням, і державні субсидії повинні спрямовуватися на громадський транспорт.