Nowości

Elektryfikacja 2.0

Elektryczny Baker Suburban Runabout z roku 1909. Firma Baker Electric z Ohio, podobnie jak Tesla, produkowała jedynie elektryczne samochody. Założona w 1899 roku, zamknęła swoje podwoje po 15 latach. Fot.: Wikipedia. Elektryczny Baker Suburban Runabout z roku 1909. Firma Baker Electric z Ohio, podobnie jak Tesla, produkowała jedynie elektryczne samochody. Założona w 1899 roku, zamknęła swoje podwoje po 15 latach. Fot.: Wikipedia.

Od kilku lat jednym z dominujących tematów – choć w ostatnim czasie, z oczywistych powodów, zepchniętym na dalszy plan – stały się samochody elektryczne. Z jednej strony karmieni jesteśmy futurystycznymi wizjami, w których dokonujemy przeskoku cywilizacyjnego, większego niż elektryfikacja wsi z czasów słusznie minionego ustroju. Z drugiej słyszymy tylko rechoty strony opozycyjnej, która ze szwajcarską precyzją wylicza, ile to jeszcze brakuje do obiecanego miliona samochodów elektrycznych. Niestety, w debacie publicznej ciężko doszukać się dyskusji nad sensownością tego przedsięwzięcia. A w kontekście petycji, postulującej zakaz sprzedaży aut spalinowych do 2035 roku, która trafiła właśnie do Komisji Europejskiej, jest ona konieczna.

Rozważania na temat samochodów elektrycznych powinniśmy zacząć od przypomnienia paru oczywistych faktów, które w „dyskusji” ekologów z fanami „prawdziwej” motoryzacji umykają. Najważniejszą rzecz można zawrzeć w parafrazie powiedzenia Churchilla – silnik spalinowy jest najgorszym z możliwych, ale nie wymyślono lepszego. Podstawową wadą silnika spalinowego jest jego bardzo niska efektywność – tylko 30-40% energii spalania jest zamieniana na pracę, reszta marnowana jest jako energia cieplna. Do tego dochodzi wydzielany hałas, spaliny, skomplikowana budowa, nierównomierna praca, moc silnika dostępna w bardzo ograniczonym zakresie. Wiele osób zapyta – „a silnik elektryczny? Ani jedna wcześniej wymieniona wada go nie dotyczy”.

Oczywiście mają rację, ale w tym miejscu trzeba przypomnieć jeden fakt – samochód elektryczny to nie jest pomysł Elona Muska. Prace nad takim rozwiązaniem trwają od początków motoryzacji, a pierwsze samochody elektryczne powstały ponad wiek temu. Jednym z nich był projekt Ferdynanda Porsche. Tak, pierwszym pojazdem zbudowanym przez twórcę słynnego Garbusa czy 911, był samochód elektryczny. I to nie byle jaki, bo jednocześnie był pierwszym samochodem z napędem na cztery koła, co było możliwe właśnie dzięki silnikom elektrycznym – cztery małe jednostki przy każdym kole wyeliminowały konieczność użycia skomplikowanego układu przeniesienia napędu. I teraz nasuwa się jedno, zasadnicze pytanie – dlaczego w takim razie silniki elektryczne nie zmonopolizowały motoryzacji?

Grzech pierworodny

Odpowiedź na to pytanie jest bardzo prosta – silnik elektryczny, żeby działać potrzebuje prądu elektrycznego. Wspomniany prototyp Porsche składał się z pięciu silników – czterech elektrycznych i spalinowego, służącego za agregat prądotwórczy. I to jest powód, przez który silniki elektryczne nie opanowały motoryzacji – brak źródeł prądu elektrycznego, co przekreślało ideę SAMOchodu, jako pojazdu dającego ludziom niezależność. O ile w przypadku transportu szynowego nie było to większym problemem – razem z torami poprowadzono trakcję elektryczną, tak w przypadku elektromobilności trudno sobie wyobrazić świat opasany drutami – od polnej dróżki w Bieszczadach, przez małe osiedlowe uliczki po całą sieć dróg krajowych i autostrad.

Skoro nie ma możliwości dostarczania stale prądu, to może go „tankować”, tak jak paliwo w przypadku silników spalinowych? Niestety. Największym problemem jest pojemność ogniw oraz czas ich ładowania. Ten problem od lat spędza sen z powiek konstruktorom z innych branż i niestety na razie nie widać żadnego rozwiązania na horyzoncie. To ogranicza auta elektryczne tylko i wyłącznie do zastosowań miejskich. Teoretycznie przy standardowych dojazdach do pracy, odbieraniu dzieci ze szkoły czy zakupach nie będzie problemu z zasięgiem i czasem ładowania – ot, przejedziemy w sumie 50-100 km i zostawimy na noc auto podłączone do ładowarki. Teoretycznie, bo patrząc na wrocławskie osiedla, gdzie wieczorami samochody wypełnieją każde możliwe miejsce, często mocno falandyzując prawo drogowe, trudno mi sobie wyobrazić zapewnienie im dostępu do gniazdka.

O ile „elektryk” jako auto miejskie, przynajmniej dla osoby mieszkającej w domu jednorodzinnym z garażem, ma sens, o tyle wyjazd na wakacje zaczyna być absurdem. Pierwszy problem poza miastem to zasięg. Teoretycznie, na papierze, sprawa nie wygląda źle. Wiele aut elektrycznych ma deklarowany przebieg w granicach 500 km, czyli tyle, ile mniej więcej auta spalinowe. Ale na tym podobieństwa się kończą. W przypadku aut spalinowych zasięg wzrasta przy jednostajnej, autostradowej jeździe, a w przypadku „elektryków” jest odwrotnie. Dzieje się tak, ponieważ szacunki producentów opierają się na założeniu, że część energii będzie odzyskiwana podczas hamowania (tzw. rekuperacja), co przekłada się na spore spadki zasięgu. Drugi problem to czas ładowania. Tradycyjne tankowanie, nawet przy tłoku na stacji, jest pomijalnie krótkie, ale to elektryczne już nie – nawet tzw. szybkie ładowanie, czyli trójfazową ładowarką do 80% baterii, to 30-60 minut, a pełne liczone jest w godzinach. Jak to się może przełożyć na użytkowanie? Jako zapalony narciarz postanowiłem policzyć, ile zajęłaby mi droga do popularnego wśród miłośników białego szaleństwa Innsbrucka. Tysiąckilometrową trasę, którą bez szaleństw pokonuję w 12–14 godzin, autem elektrycznym pokonałbym w minimum 16 (przy założeniu, że przy ładowarkach nie będzie kolejek).

I tu dochodzimy do jednego z największych problemów elektromobilności – infrastruktury. Wbrew pozorom, problemem nie są białe plamy na mapach ładowarek, ale to, ile pojazdów są w stanie obsłużyć – w czasie, gdy ładujemy jedno elektryczne auto, dystrybutorem paliwa obsłużymy minimum 10 – oraz wydajność sieci przesyłowej. Jak szacują fachowcy od energetyki, wymiana 1/4–1/3 samochodów na elektryczne spowoduje kompletny paraliż energetyczny. Może się to wydawać nieprawdopodobne, ale proszę zwrócić uwagę, że wraz upowszechnianiem się klimatyzatorów coraz częściej słyszymy o problemach z elektrycznością w dużych, europejskich miastach, gdy tylko pojawiają się upały.

Wróćmy jednak do wyjazdu na narty, który, muszę przyznać, wybrałem celowo – pora roku, w której jeździmy na narty, ujawnia kolejny problem, jakim jest spadek właściwości baterii w niskich temperaturach. O ile w przypadku auta z silnikiem spalinowym słabiej działający akumulator nie jest większym problemem, bo używamy go tylko do rozruchu (a nawet jeśli padnie, to zawsze można odpalić na kable, na popych), tak auta z silnikiem elektrycznym kompletnie unieruchamia. I tutaj chciałem zwrócić uwagę na jeden, pominięty przez media fakt. Podczas ostatniego ataku zimy, gdy pół Polski kpiło z prezydenta Warszawy, że autobusy utknęły w zaspach, a drugie pół dokonywało intelektualnej ekwilibrystyki próbując go bronić, tylko pojedyncze osoby zwracały uwagę, że te elektryczne w ogóle nie wyjechały. Reasumując, w pewnych okolicznościach podróż „elektrykiem” albo wydłuży się nawet dwukrotnie, albo w ogóle przestanie być możliwa.

Elektromobilność a ekologia

Przedstawione wyżej wady samochodów elektrycznych dotyczą wygody ich użytkowników, ale koronnym argumentem jest ekologia. Tymczasem w tym przypadku słyszymy więcej mitów i półprawd, niż rzetelnej informacji. Pierwszym z mitów jest „zeroemisyjność”. Słuchając wystąpienia premiera na proekologicznej konferencji TO-GET-AIR, gdzie po raz kolejny snuł wizję aut elektrycznych i czystego powietrza, zacząłem się zastanawiać, czy zdaje sobie sprawę, skąd się bierze prąd elektryczny. No, pewnie wie, że bierze się z gniazdka. Ale czy wie, co jest po drugiej jego stronie? Niestety, dopóki nie zastąpimy elektrowni węglowych innymi, „zeroemisyjność” pozostanie tylko mrzonką – emisja cały czas będzie istnieć, tyle że gdzie indziej. W tym momencie warto zaznaczyć jedną rzecz, na którą praktycznie nikt nie zwraca uwagi – od czasu wprowadzenia AdBlue, zaawansowanych katalizatorów, filtrów cząstek stałych etc., większym problem niż emisja spalin jest wzbijany przez koła samochodów kurz, a jest to do 90% „emitowanych” zanieczyszczeń. I tego problemu nie rozwiążą auta elektryczne. No, przynajmniej do czasu, gdy będą jeździć posiadając kontakt z podłożem.

Oczywiście, wcześniej czy później odejdziemy od węgla, jednak problem „zeroemisyjności” pozostanie dalej, bo produkcja baterii zostawia ogromny tzw. ślad węglowy. Niestety większość zielonych bojowników albo nie chce, albo nie jest w stanie przeanalizować całego problemu i patrzy na jego wycinek. A jest na co patrzeć – jak wyliczyli kilka lat temu naukowcy z Politechniki w Goeteborgu, podczas produkcji baterii do jednego auta emitowane jest tyle CO2, co średnio emituje diesel przez 7 lat. A było to przed wprowadzeniem normy emisji EURO5. Jeżeli w rozważaniach uwzględnimy średnią żywotność baterii, czyli jakieś 3 lata (a w naszej strefie klimatycznej może być i mniej), to wychodzi jedno – nawet przy ładowaniu „zielonym” prądem, „elektryk” i tak sumarycznie emituje więcej CO2 niż auta spalinowe.

Dwutlenek węgla to tylko jeden z dwóch problemów ekologicznych. Emisja podczas produkcji baterii to jedno, a jeżdżąca tablica Mendelejewa to drugie. Biorące udział w wypadkach samochody elektryczne to koszmar dla strażaków – duża trudniejsza procedura gaszenia, zabezpieczenie przed ewentualnym wyciekiem zawartości baterii, czyli de facto zapobieganie skażeniu metalami ciężkimi… Ponadto za jakiś czas staniemy przed innym poważnym problemem, którego krótkowzroczni ekologowie nie zauważają – składowaniem i przetwarzaniem ogromnych ilości toksycznych odpadów.

Z deszczu pod rynnę

Oprócz kwestii ekologicznych, z ust ewangelistów aut elektrycznych bardzo często padają argumenty odwołujące się do ekonomii, chłodnej, politycznej kalkulacji. I zgadzam się z nimi. Tak – wcześniej czy później odejdziemy od silników zasilanych paliwami kopalnianymi, bo te się kiedyś skończą. Tak – korzystanie z produktów ropopochodnych to uzależnianie się od sytuacji na Bliskim Wschodzie czy kaprysów Rosji. Są jednak dwa „ale”. Po pierwsze, mamy biopaliwa, które nie dość, że są odnawialnym źródłem energii, to jeszcze ani infrastruktura, ani samochody nie wymagają znaczących modyfikacji do jego zastosowania. Po drugie, trzeba popatrzeć, z czego produkowane są baterie – pierwiastki ziem rzadkich. Już z samej nazwy możemy wywnioskować, że nie występują one zbyt często. Zbyt dużo też ich nie ma. A gdzie występują? Głównie w Rosji i środkowej Afryce… Komentarz chyba jest zbędny.

Reasumując, mimo niepodważalnej wyższości silnika elektrycznego, na razie to tylko zabawka dla tych, których stać na posiadanie drugiego czy nawet trzeciego auta – do użytku tylko w mieście. Czy tak zostanie? Trudno powiedzieć. Na rewolucję technologiczną dotyczącą baterii raczej nie ma co liczyć. Od dawna czekają na nią producenci smartfonów, laptopów i doczekać się nie mogą. Lepiej rokujący wydaje się być powrót do koncepcji Ferdynanda Porsche, czyli generowania prądu w pojeździe. Jeszcze w poprzednim wieku rozpoczęto pracę nad samochodami z ogniwem wodorowym. Tę drogę obrali Japończycy. Najpierw za pomocą aut hybrydowych doskonalili silnik elektryczny, a teraz postawili na ogniwa wodorowe jako źródło prądu elektrycznego. Warto zaznaczyć, że jest to pomysł na całościowe przekształcenie sektora energetycznego i jest on przemyślany w najdrobniejszych szczegółach, np. samochód może służyć jako awaryjny generator prądu – i to jaki! Według szacunków naukowców jedno auto może zasilać domek jednorodzinny przez dobę! Niestety o tych szczegółach, jakże istotnych dla bezpieczeństwa energetycznego, nie myślą propagatorzy odnawialnych źródeł energii. Problemy podczas ostatniego ataku zimy miała nie tylko Szwecja, ale również Teksas, gdzie doszło do kompletnego paraliżu – mieszkańcy stanu samotnej gwiazdy nie tylko nie mogli naładować swoich Tesli, ale również wysłać maila czy wypłacić z konta pieniędzy.

Ogniwa wodorowe to, wbrew pozorom, nie jest pomysł japoński. Jeszcze pod koniec ubiegłego wieku pracowali nad nimi inżynierowie Opla. Jednak w obliczu problemów finansowych całego koncernu General Motors, napotkawszy problemy technologiczne – zarzucili projekt. I tu dochodzimy do sedna problemu. Może zamiast śnić na jawie o milionie elektrycznych samochodów i wydawać pieniądze na ich produkcję, lepiej byłoby zainwestować w naukę, centra badawcze, które albo rozwiążą istniejące problemy, albo opracują zupełnie nową technologię? Przy okazji może pojawiłoby się parę innych wynalazków, które moglibyśmy opatentować i na nich zarabiać…       

Dodaj komentarz

Twój adres email nie pojawi się na stronie.


*