O elektromobilności mówi większość polityków na świecie, rozmawia się o tym także w Polsce. Najczęściej wspomina się po prostu o przesiadce z aut spalinowych na elektryczne. Jednak nie to jest sednem sprawy. Zmiana silników to tylko jeden element właśnie zachodzącej wielkiej zmiany.
Polska ma swój program elektromobilności dotyczący samochodów, choć sami nie produkujemy pojazdów osobowych własnego projektu. To działanie ma przyciągnąć uwagę społeczeństwa i podkreślać, że rząd premiera Mateusza Morawieckiego myśli o rozwoju w kategoriach nowoczesności. Elektromobilność to chwytliwe hasło – ekologiczne środki lokomocji od paru lat cieszą się zainteresowaniem czytelników czasopism branżowych i popularnych, a kolejne targi samochodowe to okazja dla firm motoryzacyjnych do pochwalenia się nowinkami technologicznymi.
Trudno mieć rządowi za złe, że skupia się na tego rodzaju skoku technologicznym (odstawmy na bok osiągalność tego wyzwania). Niemal każdy chce mieć udział w zmianach na rynku nowych napędów. Przodują w tym Chiny. Ze względu na rozmiary swojego kraju, liczebność społeczeństwa oraz olbrzymie zasoby gotówkowe sprzedaje i produkuje się tam najwięcej elektrycznych samochodów i autobusów. W ubiegłym roku Chińczycy kupili ponad 400 tys. takich aut. Szacuje się, że do 2020 r. na tamtejszych drogach pojawi się ich ponad 5 mln (w Polsce ambitnym celem jest 1 mln). Władze w Pekinie wcieliły też w życie wielki program budowy fabryk baterii do samochodów.
Dlaczego auto elektryczne to trudny wybór
Zanim zaczniemy się zastanawiać, jak ten pęd do elektryczności w motoryzacji przełoży się na nasze życie, cofnijmy się o krok i zobaczmy, jak wyglądało wdrażanie technologii produkcji energii ze źródeł odnawialnych. Warto to zrobić, bo – w przeciwieństwie do urządzeń wykorzystujących OZE – samochody elektryczne nie mają tak istotnego wsparcia ze strony państwa. Owszem, dostępne są różnego rodzaju dopłaty dla konsumentów decydujących się na zakup pojazdu niespalinowego, ale poza tym nie otrzymują oni prawie żadnych gratyfikacji finansowych. Nawet w Polsce ładowanie auta z publicznego gniazdka już niedługo przestanie być darmowe. Tymczasem prosumenci, czyli osoby korzystające z prądu i zarazem produkujące go na małą skalę za pomocą paneli fotowoltaicznych umieszczonych na dachu czy niedużego wiatraka, przez lata otrzymywali wsparcie finansowe (inwestorzy) i obietnicę sprzedaży prądu po gwarantowanej cenie minimalnej. Taka polityka stymulowała rozwój technologii. Wirniki instalowane na początku XXI w. zwracały się po 70 latach (bez dopłat), ale dzisiejsze przynoszą zyski już po kilkunastu. Wszystko dzięki technologicznemu rozwojowi systemów w ciągu ostatnich 20 lat.
Użytkownicy aut elektrycznych nie otrzymują takiego wsparcia, przez co wciąż są one niezbyt opłacalną ciekawostką motoryzacyjną. Można to łatwo sprawdzić, porównując koszty zakupu i użytkowania. Samochody elektryczne są droższe od benzynowych z tego samego segmentu o 40–70 tys. zł. To ogromna różnica, ale przecież jeszcze niedawno droższe o kilkanaście tysięcy zł wersje z silnikami diesla szybko zwracały się każdemu kierowcy jeżdżącemu dużo i często. Prąd jest jeszcze tańszy od oleju napędowego, a czasem nawet darmowy (w Polsce w punktach publicznych prąd do samochodu wciąż pobieramy bez opłat, choć, jak wspomnieliśmy, niedługo ma wejść w życie ustawa regulująca zasady sprzedaży). „Tankując” prąd, można zaoszczędzić nawet 3 tys. zł w ciągu roku (jeśli przejeżdżamy więcej niż 20 tys. km rocznie). Zatem w obecnych warunkach najtańszy samochód elektryczny zacznie przynosić oszczędności dopiero po 12 latach. Dzisiaj prawie nikt nie jeździ tak długo jednym samochodem. Jeśli dołożyć do tego wyższe koszty serwisowania niż w przypadku napędu na paliwa płynne oraz niewielką liczbę stacji ładowania, śmiało można stwierdzić, że kupno auta na prąd to na razie wariant dla osób zamożnych.
Kolejny fakt świadczący na niekorzyść nowej technologii to to, że spalinowe jednostki napędowe wcale nie osiągnęły kresu swoich możliwości. Firma Bosch wiosną 2018 r. poinformowała o zakończeniu prac nad nowoczesnym systemem, który umożliwi obniżenie emisji tlenków azotu przez silniki diesla do poziomów wielokrotnie niższych, niż wymaga surowa norma Euro 6. Przekreślone przez wielu napędy wysokoprężne wcale nie zostaną wycofane z produkcji tak szybko, jak mogło się wydawać, choć zapewne nadal będą montowane głównie w pojazdach towarowych czy autobusach.
Samochodów elektrycznych będzie przybywać
Te prognozy oparte są jednak na szczątkowych danych i założeniach, które ostatecznie mogą się okazać nieprawdziwe (jak choćby to, że rozwój pojazdów na prąd jest uzależniony od możliwości baterii). Już w 2025 r. sytuacja może ulec radykalnej zmianie. Agencja Bloomberg szacuje, że właśnie wtedy zrównają się koszty produkcji aut spalinowych i elektrycznych. Z kolei w 2040 r. jedna trzecia pojazdów na świecie ma być zasilana z gniazdka.
Przypomina to nieco odtwarzanie piramidy w oparciu o ziarnka piasku – analizy zawierają wiele obostrzeń. Konieczne jest np. zbudowanie infrastruktury pozwalającej podróżować na duże odległości. Najlepszy samochód osobowy na prąd (Tesla) przejeżdża na jednym ładowaniu 400 km – dwa razy mniej niż przeciętny pojazd spalinowy. Bez odpowiedniej sieci obsługi auta elektryczne pozostaną wyłącznie miejskim środkiem lokomocji.
Konieczne jest także zapewnienie zapasów energii na potrzeby nowego transportu. Te obecne zużywamy w całości. Albo elektrownie muszą być wydajniejsze, albo musi ich powstać więcej. Gdyby wszyscy mieszkańcy Berlina przesiedli się na samochody elektryczne, miasto potrzebowałoby dwa razy więcej prądu, niż zużywa obecnie. Nie dość, że nie ma gdzie go wytworzyć, to nie ma też jak dostarczyć go do miasta. Z podobnymi problemami będzie się borykać każdy kraj, który planuje rozwijać elektrotransport.
Rachunek ekologiczny wciąż na minusie
O ile samochód elektryczny może być opłacalny dla pojedynczego kierowcy, to przyrodzie nadal szkodzi on o wiele bardziej niż pojazd spalinowy. Unia Europejska systematycznie zaostrza normy maksymalnej dopuszczalnej ilości emitowanych tlenków węgla, dwutlenku siarki czy węglowodorów. Nic więc dziwnego, że jeszcze niedawno (zgodnie z raportem szwajcarskich Laboratoriów Inżynierii Materiałowej i Technologii) wpływ na środowisko aut z konwencjonalnymi silnikami był mniejszy niż tych z napędem alternatywnym. Do podobnych wniosków doszli też naukowcy z Argonne National Laboratory w Chicago. Wszystko dlatego, że sama eksploatacja pojazdu to jedno, ale należy uwzględnić również koszty produkcji (zużycie surowców i energii, emisja zanieczyszczeń) oraz utylizacji – w tej kwestii problemów nastręczają przede wszystkim wyczerpane baterie.
Skutki produkcji samochodów elektrycznych i spalinowych są dla przyrody porównywalne. Dlatego też trwają prace nad tym, by jak najdłużej wykorzystywać akumulatory tych pierwszych. To główny czynnik zmniejszający korzyści płynące dla przyrody z wykorzystywania silników nieemitujących spalin. Przykładowo Mercedes inwestuje w banki energii wykorzystujące baterie, które nie spełniają już swojej roli w pojazdach, ale przez wiele lat mogą być jeszcze wykorzystywane do magazynowania energii. Aby elektromobilność była skuteczna, musi być powiązana z całą gospodarką energetyczną.
Osiągnięcia Chin czy plany Polski wzbudzają raczej politowanie. Nie bez powodu, bo przesiadka na samochody elektryczne w obu tych krajach paradoksalnie oznacza zwiększenie emisji dwutlenków węgla. Wszystko dlatego, że prąd produkują przede wszystkim w tradycyjnych elektrowniach węglowych.
W przypadku naszego kraju całkowita wymiana sposobu zasilania pojazdów przyniosłaby jednak inną ogromną korzyść: uniezależnienie od ropy naftowej. Obecnie musimy ją kupować przede wszystkim od Rosji. Energię elektryczną możemy produkować sami, wykorzystując własne surowce. To już poważniejszy argument – trzeba się tylko postarać, by nowe zasoby nie były produkowane przy użyciu węgla.
Auto na prąd to tylko nowy koń, ale wciąż koń
Kwestie opłacalności produkcji i używania samochodów elektrycznych cały czas odnoszone są do tradycyjnej roli tych pojazdów. Przyszłość motoryzacji rozważa się jako rozwój obecnego modelu napędzania bez analizy zmian w sposobie podróżowania, które zaszły w ostatnich dwóch dekadach. Natomiast większy wpływ na gospodarkę może mieć zmiana sposobu wykorzystywania aut, a nie ich zasilania.
Często przywołuje się – jako anegdotę – jeden z XIX-wiecznych numerów nowojorskiej gazety i artykuł, którego autor przeliczał ilość odpadów końskich koniecznych do zutylizowania, jeśli liczba tych zwierząt będzie rosła w stałym tempie. Wszyscy śmieją się dziś z tego dziennikarza, bo nie brał pod uwagę gwałtownego rozwoju motoryzacji. Historia ta ma być analogią do zachowania ludzi widzących w autach elektrycznych rozwiązanie problemów z ogromnym zużyciem ropy naftowej czy zanieczyszczeniami emitowanymi przez środki transportu.
Kiedy jednak zastanowić się nad tym głębiej, opisywane rodzaje samochodów nie różnią się prawie niczym. Mają tylko inny silnik – to po prostu nowe konie, które wytwarzają odpady innego rodzaju. Te elektryczne zajmują tyle samo miejsca na ulicy i parkingu, uwalniają do powietrza tyle samo zanieczyszczeń ze ścierających się opon i trochę mniej z klocków hamulcowych (bo hamuje się także silnikiem działającym jak prądnica). Jak wspomnieliśmy, koszty produkcji takiej maszyny są dla przyrody porównywalne z produkcją pojazdu elektrycznego. Zatem na czym polega ta elektrorewolucja?
Smog, hałas, przestrzeń
Większość miast zachodniej Europy boryka się z zanieczyszczeniami powietrza. Pojazdy elektryczne wydają się rozwiązaniem tych problemów – umożliwiają zmniejszenie emisji niechcianych gazów nawet o połowę, a jednocześnie pozwalają zachować obecny model zarządzania transportem. Do tego są cichsze, a hałas jest kolejną bolączką dzisiejszych metropolii.
Jednak auto – elektryczne czy nie – ma poważny mankament – zajmuje sporą powierzchnię. Żeby zaparkować 1 mln samochodów ciasno jeden obok drugiego, bez możliwości dowolnego opuszczenia parkingu (a raczej trudno byłoby się nam jej wyzbyć), trzeba by wygospodarować powierzchnię 4 × 5 km. Podana liczba wehikułów może wydawać się abstrakcyjna, ale tyle (w przybliżeniu) znajduje się ich aktualnie na obszarze Krakowa, Wrocławia, Poznania, Łodzi, Trójmiasta itd. W przypadku Warszawy jest ich co najmniej dwa razy więcej.
Coraz powszechniejsze są tendencje do zamykania obszarów śródmiejskich dla ruchu pojazdów silnikowych, bo to tam najczęściej pojawiają się problemy. Politykę tę realizuje się albo przez wprowadzenie opłat za wjazd, albo wręcz zakaz wjazdu. Czasem dokonuje się selekcji aut, np. na podstawie rodzaju paliwa – jak w niemieckich miastach, do których nie wpuszcza się aut osobowych z silnikiem diesla.
Miasta, takie jak Bruksela, Kopenhaga czy Oslo, postawiły za to na carsharing. O sukcesie tej usługi można mówić także w polskich miastach, gdzie działają głównie wypożyczalnie samochodów spalinowych. Co prawda to rozwiązanie nie sprawia, że auta przejeżdżają mniej kilometrów (a to właśnie ma wpływ na poziom emisji zanieczyszczeń). Zajmowanych jest jednak mniej miejsc postojowych, choć tyle samo osób podróżuje samochodami. Oszacowano, że aby zaspokoić zapotrzebowanie na samochody mieszkańców Brukseli, wystarczyłaby sieć licząca ich jedynie 25 tys. W ten sposób w stolicy Belgii chce się zastąpić ok. 100 tys. aut, których posiadaczami są jej mieszkańcy i drugie tyle należących do dojeżdżających. Oznaczałoby to o 75 proc. mniejsze niż obecnie wykorzystanie powierzchni parkingowej.
Nie ma prostych rozwiązań
Jednocześnie rozwija się branża pojazdów autonomicznych i wielu producentów rozważa wynajem swoich samochodów oraz świadczenie usług przewozowych (np. Volvo współpracujące z Uberem). Biorąc to pod uwagę, możemy mówić o głębokiej przemianie naszego podejścia do podróżowania i posiadania aut, która nie ogranicza się do elektromobilności. Zmiana ta jest najbardziej widoczna w miastach. To tam silniki na prąd radzą sobie najlepiej, carsharing może być testowany przy stosunkowo małych nakładach finansowych i niskim poziomie ryzyka biznesowego i wyraźnie widać tam wszystkie wady i zalety motoryzacji.
Skupianie się w dyskusji o motoryzacji na źródle energii nie ma sensu. Staramy się rozbudowywać sieć ładowania aut, a tymczasem Szwedzi opracowują systemy ich zasilania w biegu. Priorytetem są ciężarówki, które zużywają najwięcej energii. Eksperymenty obejmują zastosowanie trakcji rozwieszonej nad autostradą (TIR poruszałby się jak trolejbus) i gumowe szyny w jezdni z przewodami przekazującymi prąd do pantografu opuszczanego na jezdnię.
Przewidywanie rozwoju transportu nie jest dziś proste. Nawet uniezależnienie światowej gospodarki od krajów posiadających złoża ropy nie zmieni całkowicie światowego porządku. Znaczenie zyskałyby wtedy surowce niezbędne do produkcji silników i baterii – równie rzadkie jak ropa.
Bartosz Piłat