În scurt timp, mașina electrică nu va mai reprezenta doar o modă, o tendință adoptată la scară mică. Mașinile echipate cu baterii fac parte din planul vast prin care Comisia Europeană își dorește să transforme Europa în primul continent neutru din punct de vedere climatic. Planul se numește Fit for 55 , iar acesta generează provocări majore pentru constructorii auto și dă naștere unor dezbateri despre infrastructura de stații de încărcare și stabilitatea sistemelor energetice.

Transformările abia au început, iar viitorul pare să devină unul al mașinilor electrice. Și totuși, mașinile cu baterii poluează mai puțin decât cele cu motoare cu ardere internă?

Baterii vs combustibil

Pe baza studiilor realizate în ultimii ani, răspunsul scurt și corect este da, doar că, diferențele acumulate pe întreg ciclul de viață – de la realizarea pieselor și până la reciclare – variază și depind în funcție de multe alte elemente. În acest moment, potențialul maxim pe care mașinile electrice îl pot avea nu a fost atins. Și vor mai trece mulți ani până ca populația să beneficieze de toate efectele pozitive ale acestora.

Rezultatul unui studiu realizat de MIT spune clar că fabricarea unei mașini electrice generează mai multe emisii decât fabricarea unui vehicul cu ardere internă. Dar acele emisii generate în plus în timpul proceselor de producție sunt echilibrate pe parcursul utilizării mașinii electrice, iar după un anumit număr de kilometri, balanța se înclină în favoarea vehiculului cu baterii. În plus, rezultatul a luat în calcul starea actuală a rețelelor electrice și a modului în care este produsă energia electrică necesară reîncărcării mașiniilor cu baterii.

“Dacă privim situația curentă, în anumite state, mașinile electrice performează chiar și cu actuala rețea”.

Sergey Paltsev, unul dintre autorii studiului de la MIT, într-un interviu acordat CNBC.

Recent, Federația Europeană pentru Transport și Mediu a dezvoltat un serviciu care afișează emisiile de CO₂ pe kilometru ale unei mașini în funcție de țara unde se produce și țara unde va fi utilizată.

În prezent, China este statul cu cele mai multe gigafactories, uzine în care se produc baterii. Mai precis, în statul asiatic sunt 93 de astfel de uzine, iar cele care au fost ridicate în urmă cu 10 ani se bazează pe enegia rezultată în urma arderii combustibililor fosili. Altfel spus, o mașină ale cărei baterii au fost fabricate în China va avea o amprentă de carbon mai mare decât una realizată într-o uzină mult mai curată din punct de vedere energetic.

Dar chiar și cu o baterie fabricată în China și cu un sistem energetic bazat aproape în totalitate pe surse poluante, o mașină electrică va avea emisii de CO₂ pe întreaga durată de viață mai mici decât una cu motor cu ardere internă.

Un scenariu extrem în Europa ar fi o mașină de clasă compactă cu baterii fabricate în China și condusă în Polonia (unul dintre statele cu cea mai mică pondere a energiei regenerabile). În acest caz, după 225.000 de kilometri de utilizare, o astfel de mașină electrică va avea o medie de emisii de CO₂/kilometru de 183 de grame. În schimb, pentru o mașină cu motor pe benzină, emisiile de CO₂/kilometru, tot după 225.000 de kilometri rulați, vor fi de 253 de grame. Altfel spus, o mașină electrică va avea emisii de CO₂/kilometru mai mici cu 28% față de una cu motor pe benzină. În cazul dieselului, media de CO₂ va fi de 233 de grame/kilometru, iar procentul în favoarea mașinii electrice va fi de 22%.

Pentru calculul consumului mediu al unei mașini diesel sau benzină, algoritmul folosește date reale și nu informații stabilite pe baza testelor WLTP sau NEDC. Conform organizației, au fost luate în calcul consumurile medii de carburant din 2018 pentru cele mai vândute 10 modele din fiecare segment.

Pentru a înțelege cât de importantă este sursa energiei electrice pe parcursul utilizării mașinii, am generat un rezultat și pentru un vehicul electric condus în Suedia (una dintre țările cu cea mai mare pondere a energiei regenerabile din Europa). Iar media de CO₂/kilometru a unei mașini electrice a scăzut la 60 de grame (cu 74% mai puțin față de un diesel, respecitv 76% mai puțin față de un vehicul cu motor pe benzină).

Conform graficelor Federației Europene pentru Transport și Mediu, pentru fabricarea unei mașini electrice se emit între 9.6 și 12.6 tone de CO₂ (în funcție de energia folosită de țara în care sunt produse bateriile), în timp ce pentru o mașină cu motor cu ardere internă, valoarea variază între 6.7 și 7 tone de CO₂.

Am spus mai sus că valorile medii de CO₂/kilometru sunt calculate după 225.000 de kilometri, aceasta fiind durata de exploatare a unei mașini în Europa.

Valorile prezentate mai sus au fost generate pentru o mașină fabricată în 2020, însă planurile care vizează tranformări radicale și în sectorul energetic sunt luate în calcul de algoritmul Federației. Astfel, se pot genera grafice și pentru o mașină care va fi produsă în 2030. Iar rezultatele obținute sunt mult favorabile mașinilor electrice.

Conform acelor date, în 2030, pentru a fabrica o mașină electrică vor fi emise 7.1 tone de CO₂ (aici sunt incluse și emisiile pentru producția bateriei), în timp ce procesul de producție pentru o mașină cu motor pe benzină va genera emisii de 3.5 tone de CO₂. Diferența dintre cele două va continua să fie mare, însă energia electrică generată din surse regenerabile va duce la o scădere majoră a emisiilor calculate pentru un vehicul electric pe întreaga perioadă de utilizare. Astfel, după 225.000 de kilometri rulați, o mașină electrică produsă în 2030 va avea o medie de emisii de CO₂/kilometru de 53 de grame, în timp ce pentru una cu motor pe benzină, media va fi de 239 de grame CO₂/kilometru. Iar această situație a fost generată pe baza mediilor europene anticipate de specialiști atât în materie de eficiență a producției, cât și în ceea ce privește generarea energiei electrice.

Surse de energie în Uniunea Europeană

Cel mai recent grafic complet disponibil pentru statele din Uniunea Europeană este valabil pentru anul 2019. Rezultatul este afișat pe șapte categorii în funcție de modul în care a fost produsă energia: combustibili fosili, surse nucleare, hidroenergie, energie eoliană, biocombustibili, energie solară și alte surse.

În 2019, la nivelul Uniunii Europene, 39% din energia electrică consumată provenea din surse care folosesc combustibili fosili, 26% de la centrale nucleare, iar restul din surse regenerabile (12% de la hidrocentrale, 6% din biocombustibili, 4% din energie solară și 13% din energie eoliană, 3% din alte surse).

În cazul României, în 2019, aproape 40% din energia electrică era produsă pe baza combustibililor fosili, iar circa 20% din energie a fost realizată din surse nucleare. Energia produsă de hidrocentrale în 2019 a trecut de 20% din total, iar restul procentelor au fost alocate surselor solare, eoliene și din biocombustibili.

Când apare break-even-ul?

“Fabricarea unei mașini electrice generează emisii mai mari decât o mașină cu motor pe benzină. În funcție de țara în care se produce, vorbim despre un plus de 30-40% al emisiilor de fabricație, iar marea majoritate provine din procesul de producție a bateriilor”.

Florian Knobloch, specialist în cadrul Cambridge pe probleme de energie, mediu și resurse naturale.

Iar în afara emisiilor mari de CO₂, experții au pus în vedere și alte considerații legate de producția de baterii. Acestea includ practici miniere neetice și nesustenabile din punct de vedere al mediului, precum și o natură geopolitică complexă a lanțului de aprovizionare (țările nu doresc să se bazeze pe alte națiuni pentru materii prime de cobalt și litiu sau chiar baterii finite). Și indiferent de natura problemelor ridicate de specialiști, sectorul care se ocupă cu exploatarea materiilor prime necesare pentru producerea bateriilor va fi, probabil, ultimul care va fi decarbonizat.

Pe baza datelor curente și a unor modele matematice complexe, specialiștii au venit cu un răspuns pentru cei care sunt curioși să afle momentul exact în care o mașină electrică și una cu motor diesel sau benzină ating punctul de echilibru în ceea ce privește emisiile de CO₂/kilometru. Sau altfel spus, când o mașină electrică devine mai puțin poluantă decât una cu motor cu ardere internă.

Decalajul mare în ceea ce privește utilizarea energiilor regenerabile face ca rezultatele să varieze mult în funcție de statul unde sunt conduse cele două mașini. Spre exemplu, în Suedia, o mașină de clasă compactă cu baterii produse în China, va atinge punctul de echilibru al emisiilor după 27.331 de kilometri. În cazul Poloniei, aceeași mașină electrică va ajunge să emită mai puțin CO₂ decât o mașină cu motor pe benzină după 94.569 de kilometri.

Și Reuters a publicat recent o analiză asemănătoare. Informațiile au avut la bază modelul dezvoltat de Argonne National Laboratory din Chicago, iar în analiză au fost luate în calcul mii de parametri, de la tipul de metal folosit pentru bateria mașinilor electrice, până la cantitatea de aluminiu și plastic din vehicul.

În comparația făcută de Reuters pe baza modelului matematic generat de Argonne au fost luate în calcul două mașini: Tesla Model 3 și Toyota Corolla. Iar acest lucru înseamnă că avem în față un rezultat încadrat într-un segment foarte bine definit. Am menționat acest lucru pentru că algoritmul Federației Europene pentru Transport și Mediu nu ia în calcul un model anume, ci un segment întreg.

Iar rezultatele nu diferă foarte mult. Un posesor de Tesla Model 3 care folosește mașina în SUA (23% din energie provine din uzine pe bază de cărbune) va avea de parcurs 21.725 de kilometri până să echilibreze balanța. În Norvegia, țara cu cea mai curată energie electrică, rezultatul va fi obținut după 13.520 de kilometri, în timp ce în Polonia numărul de kilometri crește până la peste 120.000.

Și Universitatea Tehnică din Eindhoven a pregătit o analiză amplă pe același subiect. Realizatorii acesteia au luat în calcul producția bateriei, ciclul de viață, degradarea bateriei, și mixul de energie electrică folosit pentru utilizarea mașinii electrice. Iar rezultatele sunt și ele asemănătoare cu cele oferite de modelele matematice utilizate de Federația Europeană pentru Transport și Mediu și Reuters.

Conform analizei celor din Eindhoven, posesorul unui Volkswagen eGolf va avea de parcurs 28.000 de kilometri până să atingă punctul de echilibru raportat la un exemplar Toyota Prius.

Reciclarea bateriilor

Pentru ca eficiența mașinilor electrice să crească, bateriile utilizate ar trebui reciclate. În prezent, există câțiva constructori care au pus la cale o serie de proiecte speciale pentru reutilizarea bateriilor. Practic, aceștia oferă o a doua viață celulelor care până atunci fuseseră folosite în vehicule.

Și totuși, experții spun că în următorii ani, producătorii vor fi nevoiți să găsească soluții noi pentru a putea recicla materialele folosite în baterii. În acest moment, pentru reciclarea componentelor unui acumulator se generează mult prea multe emisii, iar acest lucru ar diminua eficiența totală a unei mașini electrice. Din acest motiv, studiul Universității Tehnice din Eindhoven și nici algoritmul utilizat de Federația Europeană pentru Transport și Mediu nu iau în calcul procesele de reciclare în valoarea finală a emisiilor de CO₂ pe întreaga perioadă de viață a unui vehicul electric. În plus, nici în analiză făcută de Reuters nu este specificat dacă modelul matematic folosit ia în calcul posibilitatea reciclării bateriilor.

În acest moment, constructorii au pus deja bazele unor noi tehnologii pentru baterii, de la cele solid-state care ar urma să ofere o densitate energetică mult mai mare, până la baterii Sodiu-Ion care folosesc Sodiul în locul Litiului.

ilustrație foto principală via Dreamstime