Samochody hybrydowe i elektryczne na dobre zagościły w ofercie największych światowych producentów. Wszystko wskazuje na to, że do nich należy najbliższa przyszłość, przynajmniej w segmencie pojazdów osobowych, lekkich dostawczych oraz autobusów miejskich. Konwencjonalne silniki spalinowe, przede wszystkim wysokoprężne, najdłużej przetrwają w samochodach ciężarowych wykorzystywanych w transporcie dalekobieżnym.

Dla szeroko pojętego rynku motoryzacyjnego i paliwowego oznacza to nadejście rewolucji. W ciągu najbliższych lat będzie ewoluowała struktura sprzedaży nowych pojazdów, przyspieszy rozwój rynku wtórnego, gwałtownie wzrośnie zapotrzebowanie na specjalistów zakresu silników elektrycznych, układów akumulacji energii i sterowania. Zmiany nie ominą warsztatów samochodowych, które już dziś powinny zacząć się do nich przygotowywać szkoląc pracowników i śledząc na bieżąco trendy.

Walka o czyste powietrze

W świadomości społecznej utrwala się przekonanie, że samochody z napędem elektrycznym zastępują modele z silnikiem spalinowym, ponieważ pomagają chronić środowisko naturalne przed degradacją. Wiele mówi się o ograniczeniu emisji dwutlenku węgla, tlenków azotu i pyłów nieodłącznie związanych ze spalaniem pochodnych ropy naftowej: benzyn i oleju napędowego.

W rzeczywistości wpływ samochodów nowej generacji na środowisko jest znacznie bardziej złożony. Trzeba brać pod uwagę nie tylko kwestię emisji gazów w miejscu użytkowania pojazdu, ale także obciążenia wynikające z produkcji energii elektrycznej oraz szkodliwe oddziaływanie procesów produkcji akumulatorów i silników elektrycznych.

Na potrzeby analiz trzeba podzielić samochody na trzy grupy w zależności od rodzaju napędu. Największą sprzedaż odnotowuje się w segmencie hybryd. W Polsce rok 2016 był szczególnie udany. Dla przykładu, w okresie od stycznia do września Toyota sprzedała 5562 takie pojazdy i zebrała kolejne 1136 zamówień. W porównaniu z rokiem 2015 oznacza to wzrost o 106%.

Napęd hybrydowy

Samochody hybrydowe są wyposażone w dwa silniki: tradycyjny spalinowy oraz elektryczny, zasilany z akumulatora. Cała energia wykorzystywana do zasilania silnika elektrycznego pochodzi ze spalanego paliwa konwencjonalnego. Korzyści wynikają ze zmniejszenia spalania poprzez wykorzystanie tej części energii, która w pojazdach z napędem konwencjonalnym jest bezpowrotnie tracona podczas hamowania.
Hybrydy ograniczają emisję gazów i pyłów, ale jej nie eliminują. Dodatkowo wprowadzają obciążenia związane z procesem produkcji i utylizacji akumulatorów. Żeby kompleksowo ocenić ich wpływ na środowisko, trzeba by przeanalizować uciążliwość produkcji wszystkich podzespołów oraz pełny cykl życia pojazdu: od wytworzenia po złomowanie i utylizację zdemontowanych części. Taka analiza będzie możliwa dopiero po wielu latach i pod warunkiem udostępniania kompletnych danych przez producentów i dystrybutorów pojazdów.

Korzyści są najlepiej zauważalne w miejscu użytkowania tych pojazdów, zwłaszcza w zatłoczonych centrach dużych miast. Samorządy bogatych, dużych wiele robią, żeby skłonić mieszkańców do rezygnacji z tradycyjnych samochodów w obrębie ścisłego centrum. Na przykład zezwalają na wjazd pojazdów z napędem elektrycznym do miejsc, w których samochody spalinowe obowiązuje zakaz ruchu.
Skuteczność ograniczania spalania, a więc i emisji zależy przede wszystkim od kierowcy samochodu hybrydowego. Ten rodzaj napędu wymaga zmiany przyzwyczajeń, wytworzenia nowych nawyków związanych z przyspieszaniem i hamowaniem. Producenci zdają sobie z tego sprawę, dlatego komputery pokładowe samochodów hybrydowych informują kierowcę na bieżąco o chwilowym i długoterminowym zużyciu paliwa. Podpowiadają, jak należy zmienić styl jazdy, żeby poprawić wyniki.

Taki automatyczny trening jest dość skuteczny, już po przejechaniu pierwszych 100 – 200 km można zauważyć zmniejszenie zużycia paliwa świadczące o rosnących umiejętnościach kierowcy.

Hybrydy plug-in

Kolejnym krokiem milowym w rozwoju pojazdów o ograniczonej emisji są hybrydy umożliwiające okresowe ładowanie akumulatorów z zewnętrznego źródła zasilania. Dzięki takiemu podejściu możliwa staje się jazda bez użycia silnika spalinowego. Na razie mówimy o dystansach rzędu kilkudziesięciu kilometrów. Po rozładowaniu akumulatora samochód uruchamia silnik spalinowy i dalej porusza się jak „zwykły” pojazd z napędem hybrydowym: energię odzyskaną podczas hamowania gromadzi w akumulatorach i okresowo wyłącza silnik spalinowy.
Samochody plug-in są wygodnym i bezpiecznym ogniwem pośrednim pomiędzy dwusilnikowymi hybrydami a pojazdami z napędem wyłącznie elektrycznym. Obecność silnika spalinowego ułatwia poruszanie się w świecie, w którym punkty ładowania akumulatorów należą do rzadkości, to znaczy poza dużymi ośrodkami miejskimi wysoko rozwiniętych państw.
Według serwisu EV Volumes roczna sprzedaż samochodów typu „plug in” na świecie w 2016 roku osiągnęła poziom 774 tys. sztuk. Oznacza to wzrost o 42% w stosunku do roku 2015, kiedy wyprodukowano 546 tys. takich pojazdów.
Na świecie zarejestrowanych jest około 1,4 miliarda samochodów osobowych i ciężarowych. Zaledwie 2 miliony z nich można ładować energią elektryczną z sieci. Nawet jeśli rzeczywistość wymusi znaczącą korektę tych przewidywań, widać wyraźnie, że od samochodów elektrycznych nie ma odwrotu. Wpływ na środowisko zależy od wielu czynników.

Samochody elektryczne

Rezygnacja z silnika spalinowego jest ostatecznym celem samochodowej rewolucji. Dodajmy celem dość odległym, bo jego realizacja zależy nie tylko od przemysłu samochodowego. Po stronie producentów samochodów leży pokonanie wyzwań technologicznych. Przede wszystkim opracowanie akumulatorów o wystarczającej pojemności, rozsądnym czasie ładowania i akceptowalnej cenie. W tym zakresie widać wyraźny postęp, ponieważ w ciągu ostatnich trzech lat cena baterii akumulatorów spadła o połowę.

Z punktu widzenia użytkownika pojazdu najistotniejszy jest zasięg. Obecnie pomiędzy ładowaniami można przejechać maksymalnie około 500 km. Dane katalogowe pojazdów są bardziej optymistyczne i sięgają nawet 700 km, ale dotyczą jazdy ze prędkością około 60 km/h, bez klimatyzacji i z wyłączonymi innymi odbiornikami energii elektrycznej. Wielu użytkowników akceptuje takie osiągi, ale trzeba pamiętać, że dotyczą one aut, które w Polsce osiągają ceny rzędu 400 tys. zł.

Dla porównania: nowy samochód Tesli, Model 3 ma kosztować około 160 tys. zł brutto, a naładowane do pełna akumulatory pozwolą na przejechanie nie więcej niż 400 km. W polskich realiach to całkiem niezły wynik, tym bardziej że szybka ładowarka poradzi sobie z ładowaniem akumulatorów w 20 minut. Dłużej, niż nalanie pełnego zbiornika benzyny, ale jest to rozsądny czas. Po przejechaniu 300–400 km warto zrobić sobie przerwę i rozprostować nogi, albo wypić kawę w barze przy stacji ładowania. To zajęcie w sam raz na 20 minut.

Zapotrzebowanie na samochody elektryczne może rosnąć szybciej, jeśli rozpowszechnią się programy rządowe zachęcające do rezygnacji z silników spalinowych. Sposobów wspierania właścicieli ekologicznych samochodów może być wiele: rezygnacja z cła i akcyzy, obniżenie cen energii elektrycznej dostarczanej do ładowarek albo zapewnienie darmowej energii, rozbudowa sieci publicznych punktów ładowania. Może być i tak, że część właścicieli pojazdów zainwestuje w mikroelektrownie wytwarzające prąd do ładowania pojazdu ze źródeł całkowicie odnawialnych.

Czysty prąd

Zastanawiając się nad korzyściami wynikającymi z rozpowszechniania samochodów elektrycznych trzeba pamiętać o tym, że prąd wykorzystywany do ładowania akumulatorów trzeba wyprodukować. Jeśli wykorzysta się do tego celu konwencjonalne elektrownie spalające węgiel kamienny albo inne paliwa kopalne, korzyści dla środowiska będą dyskusyjne. Takie szacunki istnieją i nie napawają optymizmem.

Jeśli weźmiemy do obliczeń średnią emisję związków chemicznych innych niż dwutlenek węgla, na przykład tlenki azotu NOx i dwutlenek siarki SO2 okaże się, że produkcja energii elektrycznej w ten sposób powoduje większe zanieczyszczenie środowiska, niż spalenie paliwa w silniku samochodu. Emisja NOx jest wyższa o 67% a SO2 o 125%.
Zasadnicza różnica polega na tym, że spaliny nie są emitowane w źle przewietrzanych centrach miast, lecz daleko od nich, w silnie uprzemysłowionych regionach, w których są zlokalizowane elektrownie. Niewątpliwie jest to korzystne dla mieszkańców miast, ale jeśli spojrzymy na problem w skali globalnej, na przykład z punktu widzenia zapobiegania globalnemu ociepleniu, korzyści okażą się niewielkie.

Trudno mówić o całkowitej i bezwzględnej nieszkodliwości samochodów elektrycznych. Wiele zależy od tego, w jakim kraju będą eksploatowane. Na pewno więcej korzyści przyniosą w Norwegii, która dysponuje „czystym” prądem, niż w Polsce, wciąż stawiającej na węgiel.

Sukces uda się odnieść dopiero wtedy, gdy znacznie zwiększy się produkcja prądu w elektrowniach o niskiej emisji, na przykład jądrowych. Docelowo należałoby wykorzystywać wyłącznie źródła odnawialne, całkowicie obojętne dla środowiska, na to jednak przyjdzie poczekać.

Produkcja i utylizacja

Wytwarzanie podzespołów typowych dla samochodów elektrycznych i hybryd wpływa na środowisko w miejscu lokalizacji fabryki i tam, gdzie będą utylizowane części skasowanych pojazdów. Chodzi przede wszystkim o metale i związki chemiczne wykorzystywane do produkcji akumulatorów. Precyzyjne dane nie są dostępne, ale biorąc pod uwagę szkodliwość materiałów można przypuszczać, że wzrost produkcji może przyczynić się do większego zanieczyszczania środowiska i degradacji przyrody w miejscach, w których surowce są wydobywane.

Rozsądny system kaucji może wymuszać demontaż i zwrot do producenta podzespołów, które zawierają niebezpieczne związki chemiczne albo rzadkie pierwiastki. Dzięki temu uda się zredukować zanieczyszczenie środowiska w miejscu złomowania pojazdów i ograniczyć potrzebę wydobywania surowców naturalnych, ponieważ istotny odsetek będzie pochodził z recyclingu używanych pojazdów. Na stworzenie skutecznego i powszechnego systemu zagospodarowania odpadów po hybrydach i samochodach elektrycznych trzeba poczekać do chwili, gdy znacznie wzrośnie ich popularność.

Ochrona środowiska przez wprowadzanie samochodów elektrycznych nie jest tak oczywista, jak mogłoby się wydawać. Rezygnacja z silników spalinowych jest nieunikniona, ale upłynie sporo czasu, zanim będziemy mogli doświadczyć wszystkich korzyści wynikających z zastąpienia ich napędem elektrycznym. Trudno przewidzieć, jak długo to potrwa. Zdecydują o tym wszystkie zainteresowane strony: producenci, odbiorcy i rządy wdrażające politykę redukcji zanieczyszczeń.

Piotr Kołaczek