Świat dąży do wprowadzania coraz bardziej ekologicznych sposobów transportu. Jak w ten nurt wpisują się samochody elektryczne?
1. Wpływ produkcji samochodów elektrycznych i akumulatorów na środowisko
Z punktu widzenia wpływu na środowisko produkcja kompletnego samochodu elektrycznego jest porównywalna do produkcji samochodu spalinowego. Jednak w przypadku samochodów elektrycznych dodatkowy problem stanowią akumulatory. W czasie produkcji akumulatora o pojemności 1 kWh, do atmosfery może trafić prawie 200 kg dwutlenku węgla (im większy akumulator, tym więcej).
Aby zobrazować problem badacze postanowili oszacować czas jazdy samochodami spalinowymi, aby wyemitować taką samą ilość dwutlenku węgla jaka powstaje przy produkcji akumulatorów. Szacunki wykazały trochę ponad 2,5 roku w przypadku Nissana Leafa, którego akumulatory mają pojemność 40 kWh.
Gdyby założyć, że samochód będzie zawsze ładowany za pomocą prądu powstałego wyłącznie z odnawialnych źródeł energii, wyrównanie różnic w produkcji pojazdu spalinowego i elektrycznego wymagałoby przejechania elektrykiem 50-60 tys. km. Tak byłoby jednak w idealnym świecie. W rzeczywistości, patrząc na miks energetyczny w Polsce, takim autem trzeba przejechać ponad 75-90 tys. km, aby wyrównać emisję CO 2 względem pojazdów spalinowych. Jednak z każdym przejechanym kilometrem staje się ono coraz bardziej ekologicznym wyborem, a użytkownik takiego samochodu może zdecydowanie poczuć, że robi coś dobrego dla środowiska. To mocny argument na rzecz inwestowania w odnawialne źródła energii i kompleksowe podejście do elektromobilności.”
Radosław Kitala, Consultant & Arval Mobility Observatory Manager
2. Surowce do akumulatorów samochodów elektrycznych a środowisko
Spójrzmy na temat akumulatorów od strony surowców. Ważny jest rodzaj wykorzystywanych do produkcji materiałów, ich źródło, sposób pozyskania i dostępność.
Pierwszym ważnym surowcem stosowanym w akumulatorach jest lit. Złoża litu występują w wielu miejscach na świecie, a ich ilość szacuje się na 230 mld ton. To dużo biorąc pod uwagę przewidywane zapotrzebowanie. Oznacza to, że stabilność cen litu raczej nie powinna być zagrożona (w przeciwieństwie do cen np. ropy).
Inaczej ma się sprawa z kobaltem. Podobnie jak w przypadku kilku innych pierwiastków używanych do produkcji akumulatorów jego wydobycie wiąże się często ze stratami dla środowiska. Ze względu na świadomość ograniczonych zasobów obecnie poszukuje się rozwiązań mających na celu ograniczenie zużycia rzadkich lub innych kosztownych surowców podczas produkcji. Jednym z zamiarów jest znalezienie zastępnika dla kobaltu, aby można było całkowicie pozbyć się konieczności jego użycia. Jeśli przeanalizujemy skład akumulatorów, to zauważymy, że stężenie kobaltu w nich już znacząco spada – około 7% rocznie w ciągu ostatnich 20 lat. Dzięki takim decyzjom w ogólnym rozrachunku akumulatory mają bardziej przystępne ceny.
3. Czy recykling akumulatorów do samochodów elektrycznych jest ekologiczny
Żywotność akumulatorów szacuje się na około 10 lat. Choć na obecnym etapie rozwoju branży trudno przewidzieć faktyczne liczby. Na przykład testy Tesli wskazują na 10-procentową utratę pojemności w akumulatorach dopiero po przejechaniu blisko 160 tys. kilometrów.
Sprawdźmy co stanie się z akumulatorami, kiedy nie będzie można ich już użytkować w samochodach elektrycznych.
3.1. Sposoby recyklingu akumulatorów
Dwa lata temu naukowcy z Carnegie Mellon University opublikowali wyniki badań na temat recyklingu akumulatorów pojazdów elektrycznych. Artykuł ukazał się w czasopiśmie „Nature Sustainability”, jego tytuł to „Examining different recycling processes for lithium-ion batteries”.
Badanie obejmowało trzy rodzaje akumulatorów (LFP, NMC, NCA) i trzy rodzaje recyklingu:
A. pirometalurgiczny – wykorzystanie wysokiej temperatury, aby odzyskać cenne metale w formie stopu,
B. hydrometalurgiczny – wymywanie i wychwytywanie cennych metali cenne z roztworu,
C. recykling polegający na zachowaniu i odnowieniu części katody akumulatora.
Wyniki badań dla akumulatorów NMC (litowo-niklowo-manganowo-kobaltowe) i NCA (litowo-niklowo-kobaltowo-glinowe), wykorzystywanych w samochodach elektrycznych osobowych, są optymistyczne. Wybór metody B. i C. przyczyniał się do niekorzystnego wpływu na środowisko, ale w mniejszym stopniu niż miałoby to miejsce przy produkcji nowych akumulatorów. Przy czym trzeba zaznaczyć, że różnica była bardziej widoczna w przypadku metody C. Natomiast metoda A. nie jest rekomendowana w przypadku żadnego rodzaju spośród badanych akumulatorów, ponieważ koszty środowiskowe są zbyt duże. W odniesieniu do tych wyników zaskakujące jest, że metoda A. w Europie jest powszechna.
Eksperci sugerują, że w niektórych sytuacjach mniej szkodliwa dla środowiska może okazać się produkcja nowych akumulatorów od recyklingu starych. Dotyczy to zwłaszcza akumulatorów LFP (litowo-żelazowo-fosforanowych) umieszczanych w autobusach elektrycznych. W tej sytuacji nawet jeśli wydajność tych akumulatorów nie jest już wystarczająca do użytkowania w pojazdach elektrycznych, to można je wykorzystać w inny sposób.
3.2. Wykorzystanie „zużytych” akumulatorów
Zanim akumulatory trafią do recyklingu, mogą być wykorzystane w innych aplikacjach. Coraz więcej organizacji, widząc materialne korzyści z ich wykorzystania, zaczyna się interesować „zużytymi” produktami. Dzięki temu akumulatory dostają drugie, a czasem nawet trzecie życie w innych branżach niż motoryzacyjna. Dla przykładu, takie „niepotrzebne” akumulatory mogą się świetnie sprawdzić jako magazyny energii w budynkach (m.in. Tesla stosuje takie rozwiązanie). O tym jak dać akumulatorom drugie życie opowiadał niedawno Artur Koziński z firmy ZPUE: Ile żyć ma bateria?
4. Samochody elektryczne a miks energetyczny kraju
Ostatnią kwestią, na którą chcielibyśmy zwrócić uwagę omawiając temat ekologii w kontekście samochodów elektrycznych, jest miks energetyczny kraju. Wpływ użytkowania samochodów elektrycznych nie zależy wyłącznie od parametrów technicznych pojazdu i akumulatorów. Ważny jest także sposób pozyskiwania energii do eksploatacji pojazdów.
Jak wiadomo, emisja gazów cieplarnianych do atmosfery będzie malała wraz ze zwiększaniem udziału OZE w miksie energetycznym danego kraju. Stan krajowej energetyki ma wpływ na branżę elektromobilności. Dlatego w krajach mających dostęp do czystej energii, korzystanie z aut elektrycznych jest korzystniejsze dla środowiska niż w miejscach, gdzie OZE się nie wykorzystuje lub wykorzystuje tylko w niewielkim stopniu.
Ekologiczna przyszłość samochodów elektrycznych
Branża elektromobilności rozwija się bardzo intensywnie. Obecnie możemy dostrzec pewne wady samochodów elektrycznych pod kątem ich wpływu na środowisko, ale wciąż opracowywane są nowe technologie produkcji akumulatorów i sposoby ich recyclingu. Dokładając do tego dążenia większości krajów do zwiększenia udziału OZE w miksie energetycznym z optymizmem będziemy obserwować dalszy rozwój elektromobilności.