Międzynarodowa firma badawcza Emissions Analytics zajmuje się naukowymi pomiarami emisji szkodliwych związków do atmosfery. Jej eksperci postanowili sprawdzić, jaki rodzaj napędu stosowanego w samochodach przyczyni się do najbardziej efektywnego i najszybszego obniżenia CO2 z transportu.

– Jednym z największych wyzwań, przed którym stoimy, jest wymiana parku samochodowego. Samochody zwykle pozostają w użyciu przez 12 lat, co oznacza, że proces ten jest bardzo powolny – wyjaśnia Nick Molden, szef Emissions Analytics. – Patrząc na niewielką liczbę zamówień samochodów elektrycznych, potrzebujemy alternatywy, której wpływ na poziom emisji będzie znacznie szybszy. Biorąc pod uwagę, że dwutlenek węgla długo utrzymuje się w atmosferze, nawet niewielka, ale szybka zmiana jest lepsza niż większa, ale w dalszej przyszłości. Musimy zoptymalizować wykorzystanie baterii, które jesteśmy w stanie wyprodukować, aby zredukować emisję CO2 jak najszybciej – podkreślił.

Naukowcy z Emissions Analytics po testach różnych rozwiązań w warunkach drogowych mieli dojść do wniosku, że samochody hybrydowe oferują największą redukcję CO2 w przeliczeniu na kWh ze wszystkich zelektryfikowanych aut. Średni wynik dla napędów hybrydowych wszystkich rodzajów (hybryd pełnych nazywanych też autami półelektrycznymi, miękkich i plug-in) to ograniczenie emisji CO2 o ok. 30 proc. (w Europie - 23 proc., USA - 34 proc.).

Hybrydy kontra samochody elektryczne

Zespół Emissions Analytics obliczył także stosunek redukcji dwutlenku węgla na określonym dystansie do pojemności baterii, uwzględniając pełne hybrydy spalinowo-elektryczne, miękkie hybrydy, hybrydy ładowane z zewnętrznej sieci (plug-in) oraz auta elektryczne (na baterie). Efekty? Łagodne hybrydy z wynikiem 73,9 g/km/kWh są najskuteczniejszym sposobem redukcji CO2. Na drugim miejscu znalazły się pełne hybrydy spalinowo-elektryczne z poziomem redukcji 50,5 g/km/kWh. Elektryki redukują CO2 o 3,5 g/km/kWh, czyli 14 razy mniej efektywnie niż auta półelektryczne i dlatego okazały się najgorszą z dostępnych opcji – czytamy w raporcie. Obliczenia uwzględniły tylko bezpośrednią emisję CO2 podczas jazdy w odniesieniu do pojemności baterii. Pominięto w nim emisję wynikającą z produkcji paliwa czy prądu.

Miękkie hybrydy. Pierwsze skrzypce w takim zespole gra silnik spalinowy. Do życia obudzi go wpięty między silnik a skrzynię biegów rozrusznik-alternator, pracujący w 48-woltowej sieci. Ten układ pozwala też "żeglować" z wyłączonym sercem spalinowym i rekuperować energię podczas hamowania. Odzyskany w ten sposób prąd trafia do akumulatora.

Zdaniem przedstawicieli organizacji badawczej poprawa jakości powietrza w miastach to kolejny obok walki z ociepleniem klimatu ważny powód elektryfikacji samochodów. Jak wskazują największymi trucicielami są stare samochody spalinowe, które nie spełniają aktualnie obowiązujących norm czystości spalin. W ocenie ekspertów tu pomocna może okazać się wymiana tych aut na hybrydy (przy ruszaniu i niższych prędkościach korzystają z jednostki elektrycznej), co pozwoli obniżyć emisję CO2 o 23 proc., zaś przejście na miękkie hybrydy przełoży się na redukcję o 11 proc. (takie auta nie są w stanie poruszać się wyłącznie w trybie elektrycznym).

A jak często hybryda korzysta z silnika elektrycznego? Sprawdzili to naukowcy z Politechniki Krakowskiej. Przeprowadzili oni test hybrydowej Toyoty C-HR w rzeczywistym ruchu drogowym. Autem podróżowali po ulicach Krakowa, a badanie odzwierciedlało zasady nowego cyklu pomiarowego emisji spalin WLTP (Word Harmonized Light Vehicles Test Procedure; oficjalna procedura badawcza, która zastąpiła dotychczasowy cykl NEDC). Okazało się, że samochód przy prędkościach miejskich (do 56 km/h) przez ponad połowę czasu i dystansu jazdy korzystał z silnika elektrycznego, odpowiednio było to 59 proc. i 55 proc. Jeszcze większe wrażenie mogą robić wyniki pomiarów w warunkach pozamiejskich przy prędkości do 76 km/h – tu w doświadczeniu krakowskich naukowców hybryda z wykorzystaniem silnika elektrycznego poruszała się przez 67 proc. czasu i pokonała przeszło 60 proc. drogi. Ciekawostką są również dane zebrane z jazdy autostradą i z prędkością do 131 km/h – nawet tu silnik elektryczny miał ok. 30 proc. udział w pracy napędu hybrydowego.

Radykalna elektryfikacja

Unia Europejska wyznaczyła sobie cel obniżenia emisji CO2 samochodów osobowych o 37,5 proc. do 2030 roku. W ocenie fachowców z Emissions Analytics przeprowadzone przez nich testy pokazują, że nawet obecna technologia hybrydyzacji parku samochodów w Europie pozwoli osiągnąć ponad 75 proc. tego celu. Jeśli weźmiemy przy tym pod uwagę dalsze innowacje poprawiające wydajność, które zostaną wprowadzone na rynek w następnej dekadzie, masowa sprzedaż hybryd może nawet wystarczyć do osiągnięcia celów UE na 2030 rok. Aby jednak ograniczać emisję pochodzącą z aut powyżej tych 37,5 proc., konieczna będzie bardziej radykalna elektryfikacja.

– Idealne rozwiązanie na dziś to natychmiastowe przejście na hybrydy, przy równoczesnym doskonaleniu przez kolejną dekadę napędów hybrydowych i elektrycznych oraz stopniowym rozwoju infrastruktury i łańcucha dostaw baterii, aby w końcu dojść do szerokiego użycia aut elektrycznych – wskazał Nick Molden, który kieruje Emissions Analytics.

Jego zdaniem do 2030 roku UE i USA będą miały kolejną dekadę na opracowanie nowej generacji samochodów elektrycznych o większym zasięgu oraz przestawienie systemu energetycznego na czystsze rozwiązania, aby obniżyć wpływ samochodów elektrycznych na środowisko w całym cyklu ich życia.

– Jest też możliwe, że do 2030 roku dostępność i cena energii odnawialnej spadną do poziomu, który sprawi, że samochody na wodorowe ogniwa paliwowe staną się atrakcyjne pod względem kosztów. To rozwiązanie pozwala uniknąć problemów środowiskowych i geopolitycznych, które wiążą się z wielkoskalową produkcją baterii, a jednocześnie daje szansę na osiągnięcie jeszcze niższej emisji w całym cyklu życia samochodu w porównaniu do innych technologii. Najważniejsze jednak, aby rządy i producenci brali pod uwagę dane o emisji w rzeczywistych warunkach przed podjęciem decyzji o promowaniu technologii, mających efektywnie ograniczyć emisję CO2 w atmosferze – skwitował szef organizacji badawczej.