Czy samochody elektryczne są ekologiczne?

Samochody elektryczne są reklamowane jako jeden z najbardziej zrównoważonych środków transportu, do których mamy dziś dostęp. Zeroemisyjne i zaawansowane technologicznie auta wydają się być rozwiązaniem naszych problemów z zanieczyszczeniem środowiska. Podobno uwolnią ludzkość od konieczności spalania paliw płynnych podczas jazdy.

Niestety prawda nie jest aż tak optymistyczna.

Dlatego w artykule przyjrzymy się elektrykom i temu, do jakiego stopnia są przyjazne środowisku. A zatem, czy elektryczne samochody są ekologiczne?

Zapraszamy do lektury!

Czy samochody elektryczne są ekologiczne?

Zasadnicza różnica między samochodami konwencjonalnymi a elektrycznymi ma związek z procesem przekształcania energii potencjalnej (zmagazynowanej) w energię kinetyczną (ruch).

Samochody spalinowe przechowują energię w postaci chemicznej i uwalniają ją w wyniku reakcji, która zachodzi wewnątrz silnika.

Natomiast pojazdy elektryczne, mimo że również magazynują energię chemicznie, uwalniają ją elektrochemicznie. Dzięki akumulatorom litowo-jonowym odbywa się to bez spalania. Oznacza to, że podczas jazdy nie zużywasz paliwa, czyli nie zanieczyszczasz powietrza gazem CO₂.

Czyli co, ruch elektryczny wyraźnie zwycięża? Samochody tego typu są bardziej ekologiczne?

Niekoniecznie. Albo inaczej: nie zawsze. Jeśli źródło energii, którym zasilasz elektryczny samochód, nie pochodzi z paneli słonecznych, turbin wiatrowych lub nawet energii jądrowej lub wodnej, jego emisja CO₂ będzie znacznie wyższa.

Dla przykładu: jeśli energia elektryczna pochodzi ze spalania paliw kopalnych, nie ma znaczenia, czy samochód elektryczny jest ekologiczny podczas jazdy, czy nie. Skażenie już się dokonało, tyle że w jakiejś odległej elektrowni.

Oznacza to, że jeśli jeździsz samochodem elektrycznym w USA, gdzie paliwa kopalne stanowiły 62,7% produkcji energii w 2017 roku, prawdopodobnie uwolnisz więcej CO₂ do atmosfery, niż np. w Islandii, która działa prawie całkowicie na energii wodnej, geotermalnej i słonecznej.

Jeśli chodzi o UE, prognozy są bardziej obiecujące. Eksperci oczekują, że europejski mix energetyczny zejdzie z 300gCO₂ eq/km (ekwiwalent na kilometr) w 2015 roku do 200gCO₂ eq/km w 2030 roku i 80gCO₂ eq/km w 2050 roku.

Sprawdź, jak działa samochód elektryczny!

Przekonaj się na własnej skórze, jak jeździ się samochodem elektrycznym o dużej mocy! Zrobisz to dzięki ofercie Go Racing, w której znajdziesz m.in.:

• Jazda Tesla 3,
• Jazda Porsche Taycan Turbo S,
• Jazda BMW I8.

Przekonaj się, że elektryki również mają wiele do zaoferowania!

Dlaczego samochody elektryczne nie są ekologiczne? Zarzuty

Przeciwnicy samochodów elektrycznych często podnoszą argument, że w rzeczywistości nie są one aż tak ekologiczne, jak słyszymy w mainstreamowych mediach. Najpopularniejsze zarzuty pod ich adresem wymieniamy poniżej:

• Do produkcji samochodów elektrycznych potrzeba rzadkich minerałów, których wydobycie szkodzi środowisku.
• Produkcja baterii litowo-jonowych emituje więcej dwutlenku węgla w porównaniu do tradycyjnych akumulatorów samochodowych.
• Utylizacja i recykling baterii są trudne, przez co składuje się je na szkodzących środowisku wysypiskach.
• Jazda wcale nie jest taka ekologiczna, ponieważ energia do ładowania samochodów elektrycznych pochodzi z paliw kopalnych.
• Konstrukcja elektryków wymaga stosowania mniej ekologicznych rozwiązań.

Czy te zarzuty mają rację bytu? Czy ekologiczne samochody elektryczne to mit? O tym przeczytasz w dalszej części artykułu.

Ile CO₂ powstaje przy produkcji samochodu elektrycznego?

Produkcja samochodu rozpoczyna się od wydobycia surowców, ich rafinacji, transportu i budowy komponentów. Te zaś składają się na finalny pojazd. Ów proces jest bardzo podobny zarówno w przypadku samochodów spalinowych, jak i elektrycznych.

Niemniej jednak produkcja samochodów elektrycznych emituje więcej dwutlenku węgla, jak podaje Union of Concerned Scientists.

Dlaczego tak jest? Ponieważ samochody elektryczne magazynują energię w dużych bateriach (im są większe, tym większy zasięg oferują). Zaś ich produkcja wiąże się z wysokimi kosztami środowiskowymi.

Dzieje się tak, gdyż baterie powstają z pierwiastków ziem rzadkich (REE), takich jak lit, nikiel, kobalt czy grafit. Każdy z nich istnieje tylko pod powierzchnią Ziemi. Dlatego ich pozyskanie wiąże się z działalnością wydobywczą i mało ekologicznymi procesami.

Z tego powodu odpowiedź na pytanie, czy samochody elektryczne są bardziej ekologiczne, nie jest łatwa.

Dla przykładu: przy produkcji 1 tony REE, powstaje również 75 ton odpadów kwasowych (które nie zawsze są traktowane w odpowiedni sposób) i 1 tona pozostałości radioaktywnych, jak podaje Chińskie Stowarzyszenie Ziem Rzadkich.

Jednak pomimo problemów z zanieczyszczeniem, informacje o rzadkości tych metali są nieco na wyrost. Wedle badań ich dostępność jest wysoka. Jeśli chodzi o lit, dane szacunkowe Deutsche Bank sugerują, że światowe rezerwy wystarczą na następne 185 lat (nawet jeśli rynek elektryków potroi się). 

Natomiast w przypadku kobaltu, grafitu i niklu również wydaje się, że jesteśmy w komfortowej sytuacji. Wedle szacunków popyt na najbliższe lata pozostanie daleko od rezerw, które Ziemia ma do zaoferowania.

Co prawda pod tym względem wszystko wydaje się w porządku, ale nie zapominajmy o negatywnym wpływie, który ma na środowisko wydobycie REE.

Ponadto za prawie połowę zanieczyszczeń odpowiada energia potrzebna do produkcji samych baterii, ponieważ w większości nie pochodzi ona ze źródeł niskoemisyjnych. Jednak z czasem ma to ulec zmianie. Prognozy pokazują, że do sieci elektrycznej trafia coraz więcej źródeł odnawialnych, co z czasem zmniejszy ślad węglowy przy budowie baterii.

Pamiętajmy jednak, że pomimo początkowych zanieczyszczeń, wpływ baterii litowo-jonowych na środowisko równoważy się z tradycyjnymi samochodami w ciągu od 6 do 16 miesięcy przeciętnej jazdy (przy użyciu czystej energii) w USA lub 2 lat w UE. Od tego momentu elektryk wyraźnie wyprzedza auto spalinowe pod względem ekologiczności.

Aż do momentu, gdy bateria osiągnie koniec swojego cyklu życia. Wtedy znów pojawiają się problemy.

Jednak o tym przeczytasz w dalszej części artykułu.

Co z bateriami samochodowymi?

Prawdopodobnie największy wpływ pojazdów elektrycznych na środowisko wynika ze sposobu pozyskiwania litu do ich akumulatorów.

Baterie zazwyczaj składają się z kobaltu litowego jako katody i grafitu jako anody. Ponadto elektrolit typowej baterii litowo-jonowej powstaje z soli litowej.

Ponad połowa całego zapotrzebowania na lit pochodzi z tzw. “trójkąta litowego”, który leży pod Argentyną, Boliwią i Chile. Aby wydobyć metal, górnicy wiercą otwory w solniskach i pompują słoną, bogatą w minerały solankę na powierzchnię. Następnie pozostawiają ją w ogromnych sztucznych jeziorach lub stawach, aż odparuje

Proces ten zużywa dużo wody, bo blisko 2 miliony litrów na każdą tonę litu. Tak ogromne zapotrzebowanie na wodę wpływa nie tylko na okoliczne ekosystemy, ale z oczywistych powodów ma konsekwencje dla lokalnych rolników.

Mało tego! Wielkie baseny ewaporacyjne często nie są szczelnie zamknięte. Zdarzało się, że toksyczne substancje przedostawały się do okolicznych zasobów wodnych. Przykładem jest Tybet, gdzie kilka lat temu przypadkowe uwolnienie związków chemicznych (takich jak kwas solny) zabiło mnóstwo zwierząt wodnych.

Jednak akumulatory samochodów elektrycznych to nie tylko lit. Istnieje kilka innych kluczowych składników, które potencjalnie są tak samo szkodliwe dla środowiska, jeśli nie bardziej. Chodzi m.in. o kobalt i nikiel.

Pierwszy występuje w dużych ilościach w całej Demokratycznej Republice Konga i środkowej Afryce. Takie położenie geograficzne jest dużym problemem.

Dlaczego? Kobalt wydobywa się stosunkowo łatwo, co zachęca górników i sprzedawców. Jednak w lokalnych przedsiębiorstwach proces ten często odbywa się w sposób niebezpieczny i z niewielką troską o środowisko.

Co gorsza, w nieformalnych kopalniach wykorzystuje się dzieci. Zaś wydobycie odbywa się ręcznie, przy niewielkim lub żadnym wyposażeniu ochronnym.

Niestety produktem ubocznym górnictwa kobaltowego są zawieszone w powietrzu cząstki stałe, które zawierają toksyczne zanieczyszczenia, takie jak uran. Wdychanie tych substancji wiąże się z poważnymi problemami zdrowotnymi, w tym z chorobami układu oddechowego i wadami wrodzonymi.

Kopalnie kobaltu często zawierają również materiały bogate w siarkę, które zamieniają się w kwas siarkowy w kontakcie z powietrzem i wodą. Kiedy spływa on z miejsca wydobycia, istnieje ryzyko zanieczyszczenia rzek, strumieni i innych środowisk wodnych lub lądowych.

Miejsce produkcji baterii również jest ważnym czynnikiem, gdy mówimy o ich wpływie na środowisko. Według Forbes, akumulatory z Chin wytwarzają około 60% więcej dwutlenku węgla w procesie produkcyjnym, niż baterie aut spalinowych.

Raport stwierdza, że chińskie fabryki mogłyby zmniejszyć emisję nawet o 66%, gdyby przyjęły techniki przemysłowe z Ameryki lub Europy. Wtedy proces wydobycia i produkcji baterii do elektryków nie różniłby się pod względem zanieczyszczeń w porównaniu do aut spalinowych.

Liczy się również fakt, że akumulatory do pojazdów elektrycznych są dość ciężkie. Skutkuje to innymi, często pomijanymi skutkami dla środowiska. Chodzi m.in. o konieczność redukcji masy w innych częściach samochodu.

Zaś lżejsze materiały, takie jak polimery oparte na włóknach węglowych, zazwyczaj są bardziej energochłonne w produkcji i trudne w recyklingu.

Ile CO₂ emituje produkcja baterii?

Raport Międzynarodowej Rady Czystego Transportu (ICTT) z 2018 roku stwierdził, że „podczas produkcji baterii największa część emisji dwutlenku węgla pochodzi z energii elektrycznej wykorzystywanej w tym procesie.”

Czyli (jak już wspomnieliśmy) źródło energii wpływa na to, jak bardzo przyjazne środowisku są akumulatory. Im bardziej ekologiczne elektrownie, tym bardziej ekologiczna bateria.

Obecnie Chiny dominują na rynku baterii do pojazdów elektrycznych. Jest to ważna informacja, ponieważ chińską sieć energetyczną zasila przede wszystkim węgiel. Jednak w takiej sytuacji pojazd elektryczny nadal emituje mniej CO₂ (w całym cyklu życia) niż tradycyjny.

Mimo to wciąż istnieje pole do poprawy.

Wielu producentów samochodów już współpracuje z innymi krajami, takimi jak Korea Południowa i Japonia (oba cieszą się czystszymi mieszankami paliw). Ponadto światowy przemysł motoryzacyjny zwiększa możliwości produkcji akumulatorów w Ameryce Północnej i Europie, dzięki czemu zadba o większą ekologiczność pojazdów elektrycznych.

Ile kosztuje utylizacja baterii samochodowych?

Według badań międzynarodowej rady czystego transportu (ICCT), w przemyśle samochodów konwencjonalnych aż 99% akumulatorów kwasowo-ołowiowych (tych, które pracują w samochodach napędzanych paliwami kopalnymi) podlega recyklingowi w USA.

Inaczej jest w przypadku akumulatorów litowo-jonowych, które mają bardzo specyficzną mieszankę składników chemicznych i niewielkie ilości litu, co nie sprzyja ich atrakcyjności w oczach przedsiębiorców.

Dla przykładu: na rynku UE w 2011 roku zbierano tylko 5% litu. Resztę albo palono, albo składowano na wysypiskach, gdyż odzyskanie metalu w procesach hydrometalurgicznych nie miało uzasadnienia ani w cenie, ani w przepisach. Jak zapewne się domyślasz, takie postępowanie nie czyni samochodów elektrycznych bardziej ekologicznymi.

Niemniej jednak, im więcej baterii tego typu pojawia się na rynku, tym atrakcyjniejszy staje się pomysł ich recyklingu. Dlatego coraz więcej naukowców pracuje nad metodą skutecznego odzyskiwania materiałów. W efekcie istnieje szansa, że przemysł recyklingu będzie się rozwijał i w końcu sprawi, że samochody elektryczne staną się bardziej zielone.

Istnieje też inne rozwiązanie, które polega na ponownym wykorzystaniu baterii litowo-jonowych.

Mogą one wspierać sieć elektryczną budynków i przechowywać energię z wiatrowych lub słonecznych źródeł energii elektrycznej. Sprzyja to także zrównoważeniu wpływu na środowisko, jaki wywiera produkcja akumulatorów, ponieważ każda nowa bateria będzie służyła nam dłużej.

Jak widzisz, istnieją sposoby na to, by ekologia samochodów elektrycznych wzrosła.

Czy elektryczne samochody są szkodliwe dla środowiska?

Na papierze samochody elektryczne przynoszą środowisku wiele korzyści, ale w rzeczywistości nie ma nic za darmo. Elektryki chyba jednak nie są tak “czyste”, jak przekonują masowi promotorzy tego rozwiązania.

Dlaczego?

Ponieważ samochody elektryczne (jak wszystko, co produkujemy) wymagają surowców, a niektóre z tych materiałów wiążą się z bardzo poważnymi potencjalnymi szkodami dla środowiska. 

Jedno z największych zagrożeń stwarza lit, z którego powstaje katoda większości baterii litowo-jonowych. Niestety niektóre ze sposobów jego wydobycia są dalekie od przyjaznych dla środowiska.

Lit jest metalem alkalicznym, na który odnotowaliśmy ogromny wzrost popytu w ciągu ostatnich kilku dekad.

Częściowo wynika to z rozwoju rynku samochodów elektrycznych, ale nie tylko. Lit znajduje zastosowanie w bateriach wielu urządzeń elektronicznych, takich jak smartfony i laptopy. Jest również ważnym surowcem do produkcji szkła i ceramiki.

Według niektórych źródeł, w latach 2008-2018 roczna produkcja litu wzrosła z 25 do 85 tys. ton.

Pomijając produkcję baterii litowo-jonowych (o której szczegółowo pisaliśmy wyżej), zagrożenie dla środowiska stanowią także silniki pojazdów elektrycznych. W zależności od modelu, są to jednostki z magnesami trwałymi lub indukcyjne.

Pierwsze zwykle powstają z metali ziem rzadkich, które wymagają energochłonnych procesów wydobycia i rafinacji. Jak już wiesz, pozyskanie tych materiałów czasem prowadzi do uwolnienia toksycznych produktów ubocznych. W krajach o mniej idealnych praktykach ekologicznych jest to poważne zagrożenie dla środowiska.

Kolejny kłopot wynika ze źródła energii elektrycznej, którą zasilamy elektryczne auta. W wielu miejscach na świecie elektrownie wciąż wykorzystują paliwa kopalne.

Poza emisją dwutlenku węgla, spalanie paliw opartych na węglu uwalnia inne szkodliwe opary, w tym tlenki siarki i azotu, a także cząstki stałe. Czasem przekłada się to na wtórne skutki środowiskowe, takie jak kwaśne deszcze. Ponadto powoduje problemy z oddychaniem, jeśli cząstki stałe przekroczą pewien poziom.

To jeszcze nie wszystko.

Pojazdy elektryczne, podobnie jak auta z silnikami spalinowymi, uwalniają cząstki stałe ze swoich systemów hamulcowych. Tzw. „emisja cząstek innych niż spalinowe” również przyczynia się do chorób układu oddechowego w obszarach zabudowanych, takich jak miasta.

Co prawda pojazdy elektryczne uchodzą za mniejsze źródło zanieczyszczeń niż samochody z silnikiem spalinowym, ale do bezpiecznego działania nadal wymagają ciernych układów hamulcowych. Systemy hamowania regeneracyjnego łagodzą problem emisji cząstek stałych podczas hamowania, ale ostatecznie zatrzymanie pojazdu wymaga jakiejś formy hamowania opartego na tarciu.

Jednak w miarę upływu czasu, gdy pojazdy elektryczne staną się coraz bardziej popularne, a ich koszt zmaleje, prawdopodobnie więcej osób się na nie przesiądzie.

Pewnie wyjdzie to na zdrowie środowisku, ponieważ elektryki w ogólnym rozrachunku emitują mniej cząstek stałych. Gdy weźmiemy pod uwagę samą jazdę, wypadają o wiele lepiej od tradycyjnych samochodów spalinowych.

Samochody elektryczne a ekologia — to jak to w końcu jest?

Wiesz już, czy auta elektryczne są ekologiczne. Biorąc pod uwagę cały okres życia samochodu (od produkcji do utylizacji), elektryki emitują mniej CO₂ niż samochody spalinowe. Wciąż jednak potrzebują do działania metali ziem rzadkich, których wydobycie bywa bardzo mało ekologiczne.

Co więcej, źródło energii elektrycznej także bezpośrednio wpływa na to, jak bardzo przyjazne środowisku są elektryki.

Pamiętaj, że dzięki ofercie jazd w Go Racing sprawdzisz osobiście, co mają do zaoferowania samochody elektryczne. Siądziesz za kierownicą Tesli, Porsche Taycan Turbo S oraz BMW I8.

Bibliografia:

1. https://interestingengineering.com/innovation/are-electric-cars-eco-friendly
2. https://www.entergynewsroom.com/article/are-electric-vehicles-really-better-for-environment/
3. https://youmatter.world/en/are-electric-cars-eco-friendly-and-zero-emission-vehicles-26440/
4. https://interestingengineering.com/science/clean-evs-and-dirty-lithium-mining-business
5. https://www.autotrader.co.uk/content/features/how-green-are-electric-cars