Americká agentura pro ochranu životního prostředí (EPA), California Air Resources Board (CARB) a propagátoři elektromobilů často tvrdí, že elektromobily mají třikrát vyšší spotřebu paliva než jejich benzínové protějšky. To je jako říct, že vejce pocházejí z obchodů s potravinami, což je pravda, ale ignoruje to skutečnost, že vejce vzniknout od nosnic před odesláním a prodejem z obchodů s potravinami. Podobně elektrická vozidla (EV) jsou velmi efektivní – téměř stejně energeticky úsporné jako vozidla s nejvyšší spotřebou paliva a naftou – a elektromobily mají třikrát nižší spotřebu paliva než jejich protějšky s benzínovým a naftovým motorem, ale to platí pouze při pohledu pouze na přeměnu energie uložené v jejich bateriích do energie pro pohon vozidla a ignorování 59% energetických ztrát před elektrárnami a elektrickým vedením.
Toto nedorozumění kolem odhadů EV mil na galon (mpg) začalo na počátku 1990. let s výrobou prvních EV. V té době propagátoři elektromobilů převáděli spotřebu elektrické energie elektromobilu (v kilowatthodinách) přímo na ekvivalenty benzínu galonů. Tento přístup poskytl elektromobilům hodnocení spotřeby paliva 100–150 mpg, ale nezohlednil skutečnost, že se musí vyrábět elektřina. Aby bylo možné poskytnout přesnější přehled o spotřebě paliva EV, zasáhla Argonne National Laboratory (ANL) a vyvinula analýzu Wells-to-Wheels (WTW) pro průmysl a vládu k použití. Částečně byla tato analýza WTW zamýšlena k prohloubení porozumění společnosti (a EPA) tomuto tématu, aby se předešlo zkreslování srovnání hnacího ústrojí EV a ICE (spalovací motor). Dnes je metodika ANL WTW zakotvena v široce používaném modelu GREET a stala se základním kamenem moderní analýzy skleníkových plynů pro vozidla, zejména EV. Při účtování ztrát při výrobě elektřiny metodika WTW společnosti ANL ukazuje, že spotřeba paliva EV byla v průměru 45 mpg, nikoli 100-150 mpg původně uváděných. Přesto EPA, CARB a další propagující akumulátorová elektrická vozidla (BEV) opakují tvrzení, že elektromobily mají třikrát nižší spotřebu paliva než jejich benzinové a naftové protějšky, přičemž ignorují metodiku ANL.
Obrázek 1 níže zobrazuje neupravené, laboratorní úspory paliva na dálnici pro všechny elektromobily nabízené v modelovém roce 2019, jak uvádí EPA. The modré pruhy ukažte hodnoty spotřeby elektrické energie EPA publikované EPA, převedené na ekvivalenty benzínu a galonu. Touto metodou mají všechny elektromobily spotřebu paliva vyšší než 100 mpg – třikrát vyšší než spotřeba paliva u vozů s nejvyšším benzínem. Pouze při zohlednění účinnosti použití energie, jakmile je ve vozidle, spíše než zohlednění účinnosti výroby a přenosu energie, tato přeměna spotřeby elektrické energie EV na galony ekvivalentní benzínu však představuje pouze zhruba polovinu energie požadované EV.
Projekt oranžové pruhy na obrázku 1 představují upravené hodnoty spotřeby paliva EPA včetně kalifornské celostátní průměrné účinnosti elektrárny 44.4 %, minus 7 % ztrát v elektrickém vedení, s celkovou účinností 41.2 % energetické účinnosti v celém výrobním a přenosovém procesu (59 % ztráta energie). The zelená vodorovná čára představuje neupravené laboratorní hodnoty spotřeby paliva EPA pro benzinové a naftové vozy s nejvyšší spotřebou paliva. Konečně, černá přerušovaná čára upravuje o 15% rafinérské ztráty při výrobě benzinu a nafty. Přesnější srovnání WTW je provedeno kontrastováním černá přerušovaná čára k oranžové pruhy. Toto srovnání ukazuje, že elektromobily mají podobnou spotřebu paliva jako nejlepší benzinová vozidla. Poznámka: Úspora paliva pro všechna zde zobrazená vozidla je vyšší než spotřeba publikovaná EPA Fuel Economy Guides. Zde jsou ukázány přímé laboratorní výsledky neupravené směrem dolů tak, aby odrážely realitu na silnici, které EPA zahrnuje ve svých průvodcích palivové ekonomiky. Rozdíly mezi pohonnými jednotkami jsou to, co nás v této diskusi nejvíce zajímá, spíše než absolutní hodnoty.
Obrázek 1. Srovnání všech EV spotřebou paliva na dálnici vs. vozidla s nejvyšší spotřebou benzínu a nafty
Zdroj: EPA certifikace nového vozidla Dyno Výsledky 2019 Modelový rok (surový). Všimněte si, že se jedná o neupravené laboratorní hodnoty. Reálné hodnoty spotřeby paliva klesají kvůli počasí a realitě na silnici.
Podle hodnot spotřeby paliva ve městech EPA do Zdá se, že mají lepší spotřebu paliva než jejich benzínové a naftové protějšky při provozu ve městě (na rozdíl od dálnice). Benzinová a naftová vozidla jsou však oficiálně testována v jiném městském cyklu než EV, což vylučuje spravedlivé srovnání „jablka k jablkům“. Obrázky 2 a 3 ukazují, že EV City Cycle je testován na městském dynamometru EPA Driving Schedule (UDDS), zatímco benzinová a naftová vozidla jsou testována v městském cyklu podle Federal Test Procedure (FTP), který se skládá z UDDS, po kterém následuje opakování prvního. 505 sekund UDDS. Často se mu říká FTP75, protože byl vyvinut v roce 1975.
Geneze testování EV v cyklu UDD byla způsobena neschopností EV první generace řídit celý testovací cyklus FTP75. Test EV City Cycle (UDDS) má nižší průměrnou rychlost a vyžaduje méně energie, což umožňuje EV řídit více kompletních cyklů a u testovaných EV dosahovat nadměrných hodnot spotřeby paliva. Proto nelze spravedlivě porovnávat výsledky EV na UDDS s benzinovými nebo naftovými vozidly testovanými v energeticky náročnějším cyklu FTP75.
Obrázek 2. Výsledky testu spotřeby paliva ve městě (pomocí UDDS)
Zdroj: https://www.epa.gov/vehicle-and-fuel-emissions-testing/dynamometer-drive-schedules
Obrázek 3. Výsledky testu spotřeby paliva u vozidel s benzínovým a naftovým motorem (pomocí FTP75)
Zdroj: https://www.epa.gov/vehicle-and-fuel-emissions-testing/dynamometer-drive-schedules
Provoz v chladném počasí také představuje pro elektromobily větší spotřebu energie než vozidla s benzínovým a naftovým motorem. Testování elektromobilů v testovacích cyklech spotřeby paliva EPA v chladném počasí (při 20 °F) zjistilo, že elektromobily spotřebují o 42 % více energie než oficiální testy spotřeby paliva EPA (které se provádějí kolem 72 °F). Naproti tomu benzinové a naftové vozy spotřebují pouze o 5-15 % více energie, když jsou provozovány v chladném počasí. Obrázek 4 níže znázorňuje provoz elektromobilů a benzinových vozidel za chladného počasí. Jak je vidět, spotřeba paliva EV klesá o 33–44 % pod nejlepší benzinové a naftové modely při provozu v chladném počasí.
Obrázek 4. Úspory paliva upravené pro chladné počasí (EV vs benzin a nafta)
Zdroj: EPA certifikace nového vozidla Dyno Výsledky 2019 Modelový rok (surový)
Jak je znázorněno na obrázku 1, EV spotřebují stejnou energii na ujetou míli jako nejúčinnější benzinová a naftová vozidla v teplém počasí a obrázek 2 ukazuje, že EV spotřebují v chladném počasí o 33–45 % více energie než vozidla ICE s nejvyšší spotřebou paliva. Pro každého, kdo se zajímá o energii potřebnou k podpoře vozového parku, by bylo chybou myslet si – jak navrhuje EPA –, že elektromobily vyžadují třikrát méně energie ve srovnání s nejlepšími modely ICE s nízkou spotřebou paliva. Zastánci EV naznačují, že energie pro EV je obnovitelná nebo se časem stane obnovitelná. Existují však významná omezení většího rozšíření obnovitelné energie, která naznačují, že se blížíme k horní hranici (přerušované dodávky obnovitelných zdrojů). Kvůli mylné představě o spotřebě paliva vysvětlené výše jsou investice do výroby obnovitelné energie, infrastruktury a skladování energie třikrát příliš nízké. To je obzvláště důležité, protože 68 % elektrické energie v Kalifornii pochází z výroby energie založené na spalování. Investice do výroby většiny obnovitelných zdrojů energie, infrastruktury a úložiště energie na podporu elektrických vozidel neutrpí o 59 % vyšší požadavky na energii, ale budou vyžadovat až o 20 % více energie, než uvádí EPA, pokud je pro kompenzaci denní proměnlivosti vyžadováno skladování baterií. výrobě větrné a solární energie.
Kromě toho jsou dnešní elektromobily mnohem výkonnější než modely z počátku 1990. let, které vyžadovaly jiný testovací cyklus ve městě než benzinové a naftové modely. Je načase, aby byly elektromobily testovány ve stejných městských testovacích cyklech FTP75 jako všechna benzinová a naftová vozidla, aby nabídly legitimní srovnání palivové účinnosti mezi EV a ICE.
Byly oslavovány jako nový druh vozidel, které by mohly překonat vozy s benzínovým pohonem v bezpečnosti, provozních nákladech, výkonu a designu. V poslední době však byla věnována zvýšená pozornost elektrickým vozidlům (EV) s některými otázkami, zda jsou účinnější než vozidla s vnitřním spalovacím motorem (ICE) vzhledem k tomu, že využívají energii spalující uhlí. Debata také vyvolala názory na emise vytvářené během výrobního procesu baterií pro elektromobily.
Jsou však tato tvrzení pravdivá? Podíváme se…
Účinnost
Elektromobily se spoléhají na nabíjení z místní elektrické sítě, a přestože uhelné elektrárny nejsou bez emisí, výzkum agentury BloombergNEF zjistil, že emise oxidu uhličitého z vozidel poháněných bateriemi byly v loňském roce zhruba o 40 procent nižší než u spalovacích motorů. . Tato výhoda poroste s tím, jak generátory přejdou od uhlí a budou čerpat více energie z větrných a solárních farem – přechod, který již probíhá po celém světě, téměř všude kromě jihovýchodní Asie.
Podle globálního výhledu EV pro rok 2019 Mezinárodní energetické agentury (IEA): Rozšíření přechodu na elektrickou mobilitu [I] , nárůst elektrické dopravy na světových silnicích předpokládal předpokládaný pokles CO2 ekvivalentní emise do roku 2030. Elektrická vozidla celosvětově vypouštějí kolem 38 Mt CO2-ekv. během roku 2018 ve srovnání se 78 Mt CO2-eq, které by ekvivalentní flotila spalovacích motorů vyprodukovala ve stejném časovém rámci. Podle IEA, světová flotila elektrických vozidel spotřebovala v roce 58 přibližně 2018 TWh elektřiny, přičemž Čína představuje přibližně 80 procent světové poptávky po elektrické energii po elektrických vozidlech.
Při určování celkové účinnosti vozidla je však třeba vzít v úvahu zdroj elektřiny elektrických vozidel, a přestože napájení elektromobilu pomocí uhlí není tak šetrné k životnímu prostředí jako používání elektřiny z obnovitelných zdrojů, neznamená to, že elektromobily s nabitým uhlím nejsou tak účinné jako ICE. vozidel. Analýza Bloomberg ukazuje, že zatímco největší rozdíl v nárůstu účinnosti vozidel byl vidět ve Spojeném království, které má velký průmysl s obnovitelnými zdroji, elektrická vozidla byla stále efektivnější v Číně, která je více závislá na uhlí [ii] .
EV motor je při přeměně energie ze spalování uhlí na energii přibližně 85–90 procent účinný. Odhaduje se, že technologická vylepšení způsobí, že emise ze spalovacích motorů budou až do roku 1.9 klesat přibližně o 2040 procenta ročně, podle agentury Bloomberg, zatímco se očekává, že emise EV budou klesat mezi 3 až 10 procenty ročně.
„Elektromobily přeměňují více než 77 procent elektrické energie ze sítě na pohon kol. Konvenční benzínová vozidla přeměňují pouze asi 12 až 30 procent energie uložené v benzínu na pohon kol,“ uvádí americké ministerstvo energetiky [iii] .
Obtížnost vozidel ICE spočívá v poskytování jízdní flexibility; obětují termodynamickou účinnost. Jak zdůrazňuje The Driven, „benzínová a naftová auta jsou velmi neefektivní při přeměně energie ve svých nádržích na pohyb za volantem. více než 60 procent energie je promarněno jako teplo.”
Zejména při jízdě ve městě motory plýtvají palivem při volnoběhu nebo při velmi nízkých výkonech v porovnání s jejich konstrukční kapacitou a motory při nízkém výkonu dosahují velmi nízké účinnosti. Elektrárny na fosilní paliva jsou však navrženy a provozovány tak, aby maximalizovaly termodynamickou účinnost, obvykle dosahující 40 – 55 %. Ve skutečnosti EV nabitý společností a benzín-poháněný generátor by celkově spotřeboval méně benzínu než konvenční vozidlo.
A na rozdíl od elektromobilů většina konvenčních vozidel nerekuperuje energii plýtvanou teplem brzděním na semaforech.
Existují také emise spojené s průzkumem ropy a zemního plynu, jejich přepravou a přeměnou na palivo a jejich přepravou k místním distributorům před jejich přepravou na čerpací stanice.
Podle Úřadu pro energetickou účinnost a obnovitelnou energii Ministerstva energetiky USA: „Hybridní a plug-in elektrická vozidla mohou pomoci zvýšit energetickou bezpečnost, zlepšit spotřebu paliva, snížit náklady na palivo a snížit emise. [iv] “ Ministerstvo dále uvádí, že „EV nevypouštějí žádné znečišťující látky z výfuku, ačkoli elektrárna vyrábějící elektřinu je může emitovat. Elektřina z jaderných, vodních, solárních nebo větrných elektráren nezpůsobuje žádné látky znečišťující ovzduší.”
Emise baterie vs. výhody životnosti
Získávání surovin (popsané zde v předchozím článku) a výrobní proces potřebný pro výrobu baterií pro elektromobily také vyvolaly argumenty ohledně jejich emisí.
Nedávná studie publikovaná společností ScienceDirect ukazuje, že zatímco znečištění způsobené těžbou a výrobou baterií zůstává stejné nebo mírně vyšší než při výrobním procesu benzínových nebo naftových motorů – kde vyrobená baterie má velký vliv na emise generované během tohoto procesu.
S necelou polovinou celosvětových elektromobilů má Čína i nadále největší světový trh s elektrickými auty s téměř 1.1 milionu prodaných aut v roce 2018. Přibližně 45 procent elektromobilů na silnicích bylo v roce 2018 v Číně (celkem 2.3 milionu). Evropou, která představovala 24 procent celosvětové flotily, a Spojenými státy 22 procenty. [v] .
Vzhledem k velikosti trhu v zemi srovnává studie ScienceDirect čínský výrobní proces EV a ICE vozidel a ukazuje, že zvýšení efektivity ve výrobním a infrastrukturním procesu je zásadní pro snížení emisí během výroby EV. Čínští výrobci baterií produkují během výroby až o 60 procent více CO2 než výroba motorů ICE, ale podle zprávy by tamní výrobci mohli snížit své emise až o 66 procent, pokud by zavedli americké nebo evropské výrobní techniky – očekává se také Čína rychle pokročit směrem k zavádění elektromobilů, protože jeho odvětví obnovitelných zdrojů dále roste [vi] .
Vzhledem k tomu, že výrobní techniky Li-ion baterií a dalších alternativních baterií rostou a dále se vyvíjejí techniky recyklace a opětovného použití v odvětví EV a vyřazených baterií EV (dříve zde uvedené), existuje potenciál pro velké snížení CO.2 emise v Číně a na dalších klíčových výrobních trzích.
Zatímco však elektrická vozidla produkují většinu emisí prostřednictvím výrobního procesu a získávání energie, životnost mezi vozidly EV a ICE dává elektromobilům jasnou výhodu.
Studie ICTT na podporu amerického ministerstva energetiky zaznamenala rozdíl v emisích (žádné spalování, žádné výfukové emise). Zatímco The Driven také zdůrazňuje:
„Nedávné studie, které zahrnují kompletní životní cyklus různých typů vozidel, stejně jako jejich data až po kola, odhalily, že i při výrobě elektřiny na bázi fosilních paliv a ztrátách energie během přenosu z výroby elektřiny na nabíjení baterie byly elektromobily bylo zjištěno, že mají nižší úrovně produkce skleníkových plynů… dokonce i na australské síti bohaté na uhlí produkují EV o 40 procent méně skleníkových plynů ve srovnání s ekvivalentními vozidly ICE. Ve skutečnosti jejich výpočty ukazují, že ujet 1 km v průměrném benzinovém vozidle spotřebuje 1.36 kWh/km, zatímco průměrná hodnota u elektromobilů je pouhých 0.28 kWh/km – spotřeba energie je téměř pětkrát nižší než u benzínových aut. .“
A jak se EV stávají stále běžnějšími, recyklace baterií zvýší efektivitu a sníží potřebu těžby surovin, což znamená, že elektromobily mají během své životnosti podstatně nižší emise, bez ohledu na zdroj, který vyrábí elektřinu pohánějící vozidlo.
Závěry
Budoucnost vypadá, že bude stále električtější: více elektrických sítí se nyní posouvá ke zvýšení výroby obnovitelné energie, elektrická vozidla produkují během své životnosti méně emisí bez ohledu na zdroj energie a výrobci automobilů chtějí vyrábět více alternativ elektromobilů pro masové zákazníky. mnoho automobilek oznámilo plány uvést na trh elektrické verze svých vozidel v příštích několika letech.
Doprava se v současnosti podílí na celkových emisích Austrálie 19 procenty, přičemž tento podíl roste v absolutním i procentuálním vyjádření [vii] . Je zásadní, aby se to řešilo za účelem dekarbonizace ekonomiky. Přechod na elektromobily nemusí čekat, až bude elektřina dekarbonizována: fakta jsou jasná, že čím dříve přejdeme na elektromobily, tím dříve dosáhneme přínosů pro životní prostředí.
