Electromobilitatea – impact de mediu și socio-economic

În prima parte a acestui articol am povestit despre experiența personală a unei călătorii cu mașina electrică. Am condus aproape 5.000 km din Copenhaga la Brașov și înapoi. Pe lângă faptul că a fost o călătorie cât se poate de confortabilă, când am tras linie la final, am aflat că la capitolele energie consumată, emisii de carbon și costuri, mașină electrică a fost cu mult mai economă decât o mașină echivalentă pe combustie internă.

Acești indicatori devin mult mai importanți atunci când vorbim despre un viitor nu foarte îndepărtat unde vor fi mult mai multe vehicule electrice drumurile Europei. Această schimbare de paradigmă spre electromobilitate are efecte pozitive pentru întregul sistem energetic, economic și pentru sustenabilitate în general.

• Mașinile electrice pot contribui eficient la tranziția spre 100% energie regenerabilă.
• Electromobilitatea este cea mai ieftină soluție pentru decarbonizarea transportului.
• Zero emisii toxice de eșapament asigură un aer mai puțin poluat.
• Bateriile pot fi parte din parte dintr-o economie circulară.

În acest sens putem să ne uităm la 4 aspecte extrem de relevante legate de electromobilitate.

Energia – vehiculele electrice sunt mult mai eficiente

Cantitatea de energie utilizată pentru transport este unul din factorii cheie pentru decarbonizarea completă a sistemului energetic. În călătoria noastră prin Europa am consumat de 3 ori mai puțină energie decât am fi consumat cu un vehicul similar pe benzina. Iar asta nu pare foarte important astăzi, când sursa de energie vine din petrol, o parte separată a sistemului energetic, cu disponibilitate maximă în funcție de cerere (cel puțin din punct de vedere tehnic).

Dar într-un viitor unde trebuie să înlocuim combustibilii fosili cu alte resurse de origine regenerabilă, acest aspect devine foarte important. Propulsia electrică în acest sens este cea mai eficientă soluție, mai eficientă decât propulsia cu pile de hidrogen, sau combustia internă cu bio-combustibili sau electro-combustibili, cel puțin când vine vorba de automobilele personale.

Cea mai abundentă sursă de energie regenerabilă este cea care poate fi convertită în electricitate, din surse eoliane sau fotovoltaice. Totuși, pentru a alimenta un parc auto European (incluzând doar mașinile personale) cu energie electrică din surse regenerabile vor fi nevoie de cantități mari de energie electrică, circa 400-500 TWh/a, sau echivalentul consumului total de electricitate al Franței. Totuși dacă același parc auto ar fi înlocuit cu automobile pe pile de hidrogen,am avea nevoie de mai mult decât dublul energiei regenerabile chiar și cu pierderi reduse de energie, sau echivalentul consumului de electricitate al Franței și Germaniei la un loc.

Dacă vine vorba de bio-combustibili sau electro-combustibili, atunci necesarul de energie ar fi de 4-5 ori mai mare decat în cazul unei propulsii pur electrice, doar pentru a propulsa automobilele personale și fără a include alte mijloace de transport, notează Dr. Andrei David Korberg pentru Infoclima.

Pe lângă asta, trebuie să ne gândim că vom avea nevoie de energie regenerabilă și pentru consumul domestic, pentru industrie sau pentru încălzirea locuințelor, unde electricitatea va înlocui mulți din combustibilii fosili folosiți astăzi. Așadar, investițiile într-un sistem de transport non-electric ar pune și mai multă presiune pe resurse și pe spațiul folosit pentru a produce energia regenerabilă. Totusi, resursele pentru a acoperi o asemenea cerere de electricitate din surse regenerabile sunt suficiente, dar numai dacă suntem chibzuiți în modul în care le folosim.

Costuri – un viitor non-electric în transport ar fi mult mai scump.

Costurile unei tranziții spre electromobilitate sunt strâns legate de energie. Deși la prima vedere vehiculele electrice sunt doar o versiune mai scumpă a mașinilor pe combustie internă, diferența stă în tipul și cantitatea de energie folosită. Asta pentru că prețul plătit la pompă pentru combustibili nu este reprezentativ pentru cantitatea de energie ce o conțin și pentru impactul lor climatic.

Dacă am plăti cu adevărat prețul pentru energia ce o conțin și emisiile de dioxid de carbon asociate, combustibilii fosili ar trebui să fie mult mai scumpi. De aceea, într-un viitor în care fiecare kg de carbon emis va avea un cost pentru societate, folosirea tehnologiilor ce emit cel mai puțin va prima.

Hidrogenul și combustibilii alternativi pentru transport nu au aceeași amprentă redusă de carbon ca și energia electrică pentru că sunt supuși conversiei din energie electrică/biomasa in energie chimică, iar apoi iarăși din energie electrică sau termică, ceea ce se traduce în pierderi și implicit costuri mai mari. Vehiculele electrice pot folosi direct energia electrică fără conversii suplimentare și implicit cu eficiență mai mare.

Transportul și distribuția unui kWh de energie electrică este într-adevăr mai scumpă decât transportul unui kWh de gaz metan sau a unui kWh de combustibil lichid. Dar faptul că acesta elimină cea mai mare parte din pierderi și conversii ale energiei, pentru ca apoi motorul electric să poată transforma acel kWh în lucru mecanic la eficienta ridicată, se traduce în final într-un cost mai mic pentru societate. Iar costul mai mic este tocmai pentru ca se reduc substanțial costurile pentru alimentarea cu energie, aceasta fiind costul dominant de-a lungul vieții unui automobil pe combustie internă.

O alternativă la folosirea unor baterii cu capacități mari sunt drumurile electrice. Astfel, cele mai aglomerate autostrăzi pot fi electrificate, iar vehiculele electrice se pot încarca în mers. O asemenea alternativă ar deschide calea spre electrificarea vehiculelor de mare tonaj, cât și la folosirea unor baterii mai mici. Asemenea proiecte pilot au fost deja lansate în Germania, Suedia sau Israel.

Emisiile – Un transport rutier cu zero emisii trebuie sa fie electric

Emisiile de dioxid de carbon sunt direct influențate de tipul de propulsie. Vehiculul electric este de aproximativ 3 ori mai eficient decât un vehicul pe combustie internă, iar acest lucru care se reflectă în cantitatea de emisii generate. Astfel, chiar și într-un caz extrem al unui parc auto propulsat în totalitate de centrale pe cărbune, acesta ar genera mai puține emisii de CO2 decât generează în prezent automobilele pe combustie internă.

Totuși, producția acestor vehicule electrice este considerată ca fiind mult mai poluatoare decât producția automobilelor pe combustie internă. Pe de o parte, asa si este, producția bateriilor consumă multă energie. În dependență de mixul energetic folosit de industria producătoare de baterii, procesul de producție în sine poate deveni destul de poluator.

Totuși emisiile trebuie înțelese în întreg ciclul de viață al unui automobil, unde emisiile totale de carbon ale unui vehicul electric sunt mult mai mici decat în cazul celui pe combustie internă. Iar chiar și aceste emisii reduse pot fi reduse spre zero pe parcurs ce industria producătoare adopta tehnologii bazate pe energie regenerabilă.

Tranziția spre electromobilitate trebuie înțeleasă ca o călătorie. Astăzi, vehiculele electrice nu au amprenta zero de carbon, dar tot procesul despre adopția acestui tip de mobilitate este o călătorie. Nu se vor elimina emisiile din prima, dar este și singura tehnologie care permite o adevărată cale spre a folosi doar energie regenerabilă pentru transport.

Emisiile nu se referă doar la partea de CO2. Alte tipuri de emisii ce poate fi eliminate complet cu ajutorul electromobilitatii sunt cele ale materiei particulate PM10, PM2.5 sau mai mici, a SOx si a NOx, toate fiind elemente cu efect nociv pentru sanatate. Deși aceste emisii pot fi reduse în motoarele cu combustie internă prin sistemele de curățare a emisiilor, acestea nu pot fi eliminate complet, din cauza arderilor din interiorul motorului.

Prin urmare, faptul că se elimină complet procesul arderii reprezinta un avantaj imens pentru sănătate, mare parte din bolile respiratorii, și nu numai, fiind cauzate de aerul nociv, produs în parte de motoarele pe combustie internă (pe lângă alte surse de emisii, cum at fi combustibilii arși pentru încălzirea locuințelor). Circa 8,8 milioane de decese sunt cauzate anual de aerul poluat, iar printre cei mai afectați de poluarea atmosferica sunt chiar copiii. Chiar ONU indică legătura directă între emisiile motoarelor diesel și cancer.

Este sustenabil sa producem atât de multe baterii?

Cum am explicat mai sus, producția bateriilor în general este un proces cu consum mare de energie. Pe lângă aceasta, producția bateriilor implică extragerea prin minerit a unor resurse precum litiul, cobaltul sau nichelul. Ori mineritul nu este cel mai prietenos cu mediul, de multe ori utilizând tehnici și/sau forță de muncă ce lăsa de dorit. Pe de altă parte, producția bateriilor nu a avut aceeași vizibilitate ca până acum, și deși multe din electronicele folosite astăzi includ baterii, rareori am fost conștienți că modul în care a fost extrasa materia prima ar fi nesustenabil. Dar mineritul nu este dedicat doar producerii bateriilor, iar o parte din materia prima extrasa este folosita in multe sectore ale economiei pentru producerea a numeroase bunuri și produse, și chiar și pentru producerea combustibililor fosili. De exemplu, cobaltul (folosit pentru producerea bateriilor) este și o componenta de baza în rafinarea petrolului.

Fără îndoială, mineritul trebuie sa devină mai sustenabil. De exemplu, Uniunea Europeană poate să îmbunătățească standardele privind extragerea materiei prime și să relocheze producția de baterii în interiorul uniunii, unde poate fi mai bine controlată și regulată (mare parte din materia prima pentru baterii fiind importată), pe când producătorii de baterii trebuie să reducă și să diversifice materialele folosite în producerea bateriilor. Conform think-thank-ului Transport & Environment, până în 2030 va fi nevoie de mai puțină materie prima pentru producerea unui kWh într-o baterie de vehicul electric. Asta înseamnă cu 50% mai puțin litiu și 75% mai puțin cobalt. Unii producători de baterii chiar au reușit sa elimine coboratul din baterii, iar alți producători se pregătesc de producerea bateriilor în stare solidă, ce nu folosesc materii prime ca litiul sau cobaltul se pot inmagazina mai multă energie decât cele actuale.

Nu în cele din urma, bateriile vin cu posibilitatea reciclării, ceea ce nu se poate discuta într-o economie bazată pe combustibili fosili unde doar se ard combustibili. Iar pentru că bateriile sunt cea mai scumpă parte dintr-un automobile electric, și cel mai probabil vor rămâne așa, este de la sine înțeles că acestea nu vor fi “aruncate la gunoi” la finalul ciclului de viata. Din experiența actuală, bateriile rămân încă utilizabile chiar și după finalul ciclului de viață al automobilului, și chiar dacă nu mai sunt potrivite pentru a propulsa un automobil, (deși există indicații că pot rămâne utilizabile), ele pot fi folosite pentru stocarea energiei, fie la nivel de locuinta, fie la nivel de rețea, atunci când discutăm de un număr mare de baterii. Așadar, șansele ca aceste baterii să se regasească la groapa de gunoi sunt mici. Totuși, atunci când trebuie reciclate, rata de recuperare a materiilor prime este mare, iar producători și companii care se ocupă de reciclare indică că peste 90% din materialele folosite în producerea unei baterii litiu-ion  pot fi recuperate.

Un exemplu de success în ceea ce privește reciclarea este cel al acumulatorilor pe plumb folosiți în automobilele pe combustie internă. Deoarece plumbul este un material toxic, un standard pentru producție și reciclare a fost stabilit încă de la început, iar acum aproximativ 98% din acumulatori sunt reciclați, chiar dacă materialele folosite în aceste baterii sunt mai ieftine decat cele în mașinile electrice. Acesta este un exemplu ce poate fi folosit și pentru bateriile pe litiu-ion în vehiculele electrice.

În concluzie, tranziția spre un viitor electric pentru transporturi este fezabilă, atâta timp cât o facem bine de la început. Asta înseamnă să ne asigurăm ca producția bateriilor este echitabilă, atât pentru mediul înconjurător cât și pentru forța de muncă implicată, dar și că diversificăm materialele folosite și dezvoltăm un sistem de transport sustenabil. Ceea ce înseamnă că transportul public și mersul cu bicicleta vor trebui sa primeze în fața mașinii personale, chiar și electrice, acolo unde este posibil.