Безопасны ли электромобили в плане экологии? Какой вред они наносят окружающей нас природе? Действительно ли за ними будущее автомобилестроения? Эти и многие другие вопросы заинтересовали немецких ученых из института Фраунгофера. Поэтому они и решили сравнить электрокары с автомобилями, оборудованными двигателями внутреннего сгорания. В ходе исследования были выявлены как позитивные, так и весьма негативные факторы влияния электромобилей на климат. Об этом и пойдет речь в статье.
Цель и методика исследования
Были всесторонне изучены все доступные документы, собственные эмпирические (то есть полученные опытным путем) данные, а также использованы специально разработанные математические модели, чтобы определить тот вред, который наносят окружающей среде не только производство, но и последующая эксплуатация автомобилей с электрическим приводом. Для простого обывателя, казалось бы, все просто: раз при езде подобные транспортные средства не выбрасывают в окружающую среду CO2, это значит, что они абсолютно экологически безопасны. Но такое утверждение верно только в первом приближении.
Что говорят абсолютные цифры
Самое пагубное влияние на изменение климата наносит углекислый газ. Немецкие ученые подсчитали, что по сравнению с другими транспортными средствами каждый ездящий по дорогам Германии электрокар (за весь период эксплуатации) выбрасывает CO₂ значительно меньше:
- с аналогичным малолитражным дизельным автомобилем – на 5 тонн;
- с машиной класса люкс, оборудованной бензиновым двигателем – на 23 тонны.
В относительном выражении уменьшение составляет от 28 до 42 процентов. Ученые однозначно утверждают, что чем больше продано электромобилей, тем меньше парниковый эффект на планете.
Особенности производства аккумуляторных батарей для электромобилей
Почему же электрокары не экологичны на все 100%? Все очень просто. Основная доля вредных выбросов в атмосферу происходит на этапе производства самих электрических транспортных средств, а точнее при изготовлении мощных аккумуляторных батарей. Указанные выше усредненные показатели по снижению поступающего в атмосферу CO₂, соответствуют автомобилям, на которые установлены источники энергии мощностью до 30 кВт•ч (например, Volvo C30 Electric, Volkswagen E-Golf, Kia Soul EV или Nissan Leaf EV). Ученые подсчитали, что при производстве аккумуляторов выделяется около 150 килограммов углекислого газа в пересчете на 1 кВт•ч мощности батареи. Естественно, наибольший вред наносят природе той страны, где осуществляют изготовление этих важнейших комплектующих. То есть в глобальном смысле получается, что хваленый электромобиль не так уж экологически и чист.
Перспективы производства источников электропитания
Несмотря на всю вредность производства аккумуляторных батарей мощностью более 60 кВт•ч, на немецком рынке растет популярность электромобилей, оборудованных именно ими (например, TeslamodelS, ToyotaRAV4 EV, Mercedes-BenzB-classElectricDrive).
Чтобы улучшить экологические показатели таких машин, производителям приходится искать способы уменьшения вредоносных выбросов при их изготовлении. Например, Tesla заявила, что при производстве ее аккумулятора Gigafactory используют только возобновляемые (так называемые зеленые) источники электроэнергии (солнечные батареи или ветровые генераторы). Остальные компании также ищут пути снижения выбросов CO₂ на каждый киловатт-час мощности, применяя различные технологические новшества. То есть, по словам немецких исследователей, наметилась тенденция улучшения экологических качеств электрических автомобилей уже на стадии их производства.
Что происходит при подзарядке электромобиля
Вторым негативным фактором, снижающим экологичность, является источник электричества, который необходим для подзарядки аккумуляторных батарей при повседневной эксплуатации транспортного средства. Исследователи из института Фраунгофера после всестороннего обсуждения этой проблемы пришли к выводу: при восстановлении емкости аккумулятора на каждый киловатт-час мощности приходится 299 грамм выбросов CO₂. Связано это с тем, что основными источниками электроэнергии (в том числе необходимой для регулярной подзарядки батарей) в Европе все еще являются ТЭЦ. Для их функционирования необходимо сжигать твердое, жидкое или газообразное топливо. Этот процесс неизбежно связан с выбросом в атмосферу углекислого газа. А это уже значительный вред, который наносят электромобили окружающей природе той страны, в которой их эксплуатируют. Судите сами. Нехитрые арифметические подсчеты показывают, что при полной зарядке батареи электрокара даже Golf-класса в атмосферу выбрасывается около 9 кг углекислого газа. Что уж говорить о более «серьезных» машинах, оборудованных источниками энергии мощностью 70-80 кВт•ч и более.
Перспективы развития электромобилестроения
Все вышесказанное говорит о том, что электромобили не такие уж экологически чистые. Однако немецкие ученые в своем исследовании делают вывод о том, что на фронте борьбы за климат у них все-таки остается неоспоримое преимущество по сравнению с транспортными средствами, оборудованными стандартными двигателями внутреннего сгорания. Связано это, прежде всего, с тем, что (по словам исследователей) к 2030 году значительно возрастет доля электростанций, работающих на энергии солнца и ветра. И как следствие, снизятся вредные выбросы как при производстве самих электрокаров, так и при подзарядке аккумуляторных батарей. Это, в свою очередь, повысит общую экологичность транспорта, приводимого в движение электромоторами. К тому же уже используемая система рекуперации энергии позволяет частично пополнять емкость аккумулятора, при этом двигатель переходит в режим генератора и батарея подзаряжается (все это происходит при торможении, движении по затяжным спускам или езде накатом).
Так что перспективы производства электромобилей на сегодняшний день весьма радужны. Это может только порадовать всех тех, кто задумывается о чистоте окружающего воздуха и проблемах изменения климата на планете.
Экологическая альтернатива электромобилю
Какие еще технологические решения можно применить в современном автомобилестроении, кроме электрокаров, для того чтобы снизить вредные выбросы CO₂? На этот вопрос ответила группа исследователей из университетов Стэнфорда и Мюнхена.
Они разработали математическую модель, чтобы рассчитать, насколько эффективны в борьбе за экологическую безопасность автомобили, работающие от аккумуляторных батарей, по сравнению с транспортными средствами на водородных топливных элементах. Результаты весьма впечатляющие. Если в небольшом городке с населением около 8000 человек к 2035 году 38% процентов всех автомобилей будут с электрическим приводом, это снизит выбросы CO₂ на 40%. При использовании транспортных средств на топливных элементах аналогичный показатель составит 41%.
Несмотря на это, сегодня ученые отдают предпочтение электромобилям. Почему? Потому что производство топливных элементов требует значительных финансовых затрат на электролиз водорода, сжатие его до необходимого давления и транспортировку к месту заправки. Перспектива ясна. Только при снижении стоимости этих работ автомобили с двигателями на топливных элементах смогут на равных конкурировать с электрокарами.
В заключение
Сделать однозначный вывод о том, что электромобили наносят природе такой же вред, как и бензиновые или дизельные транспортные средства, естественно, нельзя. Однако и говорить об абсолютной экологической чистоте аккумуляторных автомобилей не приходится. Если современные технологии позволят значительно снизить выбросы CO₂ при производстве энергии, необходимой для изготовления электрокаров, то они окажутся действенной мерой в борьбе за сохранение климата на планете.
