Samochód elektryczny to ślepa uliczka? Naukowiec pokazał wyliczenia

Wymyślanie koła na nowo – pod takim hasłem podczas forum ekonomicznego w Davos eksperci dyskutowali o transformacji branży motoryzacyjnej w kierunku elektryfikacji, gospodarki obiegu zamkniętego, automatyzacji i współdzielenia samochodów. – Jak osiągnąć zerową emisję CO₂ netto i jednocześnie zminimalizować jego łączną ilość w atmosferze? – rzucił ze sceny dr Gill Pratt, szef Toyota Research Institute i dyrektor naukowy w japońskim koncernie, który wcześniej pracował m.in. w Massachusetts Institute of Technology, czyli najbardziej prestiżowej politechnice świata; główkował też dla amerykańskiego Departamentu Obrony, a na wizytówce ma wpisany tytuł naukowiec.

– Skupiam się na akumulacji CO₂ w atmosferze, bo to bardzo ważne, abyśmy wszyscy rozumieli, że dwutlenek węgla utrzymuje się w powietrzu bardzo długo, nawet 100 lat – powiedział Pratt. – Dlatego najważniejsze jest nie to, ile wyemitujemy go w ciągu jednego roku, ale do jak wysokiego stężenia CO₂ z czasem doprowadzimy. Jeśli chcemy zminimalizować tę akumulację, musimy ograniczyć emisję CO₂ netto tak mocno jak to możliwe, tak szybko jak to możliwe – wskazał. Jego zdaniem aby dekarbonizacja branży motoryzacyjnej przyniosła jak najlepsze efekty dla klimatu, trzeba możliwie szybko zelektryfikować globalny park samochodów, ale nie trzeba tego robić tylko w jeden sposób. Tym bardziej, że problemem staje się niedobór litu.

Zapotrzebowanie na lit do baterii zwiększy się do 2040 roku kilkakrotnie

Ekspert powołał się przy tym na analizy londyńskiej agencji Benchmark Minerals Intelligence z 2022 roku, z których wynika, że na początku przyszłej dekady dostawy litu staną się zbyt małe, by zaspokoić zapotrzebowanie producentów baterii. Deficyt ten będzie rósł i w 2040 roku osiągnie poziom około 1,8 megatony rocznie. Raport analityków BMI opiera się na aktualnych planach wydobycia litu, z uwzględnieniem nowych kopalni, które powstaną do końca lat 30.

Samochód elektryczny kontra hybryda i spalinowy, wyliczenia eksperta

Gill Pratt przekonuje, że problem ten trzeba już dziś uwzględnić w strategiach rozwoju neutralnej klimatycznie motoryzacji. Bateryjne samochody elektryczne poruszają się bezemisyjnie, ale generują bardzo wysokie zużycie litu. Hybrydy i hybrydy plug-in również potrzebują tego pierwiastka, ale znacznie mniej. Jego zdaniem globalny park samochodów trzeba zelektryfikować najszybciej jak to możliwe, ale nie należy tego robić tylko w jeden sposób. Bateryjne samochody elektryczne poruszają się wyłącznie na prądzie, ale pochłaniają bardzo dużo litu. I tu na slajdach Pratt pokazał wyliczania i porównanie trzech sposobów obniżenia emisyjności floty 100 samochodów spalinowych przy użyciu tej samej liczby ogniw bateryjnych o łącznej pojemności 100 kWh.

– Warto zwrócić uwagę, że taka ilość baterii nie wystarczy do elektryfikacji wszystkich 100 samochodów. Dlatego bez względu na to, czy włączymy do floty samochody elektryczne, hybrydy plug-in czy hybrydy, w każdym z tych wariantów zawsze część z pojazdów zostanie wymieniona na nowe auta z konwencjonalnym silnikiem – wskazał.

Jeden samochód elektryczny wiosny nie czyni?

Pratt zauważył, że obecnie typowa średnia emisja CO₂ samochodu spalinowego w ciągu cyklu życia wynosi 250 g/km. Wybór napędu elektrycznego sprawi, że cała bateria 100 kWh, którą dysponujemy w tym eksperymencie, trafi tylko do jednego bezemisyjnego samochodu. Pozostałe 99 pojazdów zostanie wymienionych na auta spalinowe emitujące 250 g/km CO₂, a średnia emisyjność całej floty zmniejszy się o 1 proc.

W przypadku zakupu do floty aut hybrydowych plug-in (ładowanych z gniazdka) z baterią 18 kWh, ogniwa o pojemności 100 kWh wystarczą do produkcji 6 takich samochodów o średniej emisji CO₂ 150 g/km. Średnia emisyjność nowej floty złożonej z 94 aut spalinowych i 6 hybryd plug-in wyniesie 244 g/km, co oznacza redukcję o 2,4 proc.

Te same ogniwa o pojemności 100 kWh wystarczą do produkcji 90 klasycznych hybryd z baterią 1,1 kWh o średniej emisji CO₂ 200 g/km. W efekcie powstanie flota złożona z 90 hybryd oraz 10 aut spalinowych, której średnia emisyjność wyniesie 205 g/km, to o 18 proc. mniej niż przed wymianą. – Choć indywidualny wynik auta hybrydowego nie jest tak dobry jak elektrycznego, łączny wynik całej floty pokazuje, że hybrydy wykorzystują dostępną, ograniczoną ilość ogniw bateryjnych bardziej efektywnie – zauważył ekspert.

Toyota nie chce ograniczać elektryfikacji do hybryd, będzie 3,5 mln samochodów elektrycznych

– Chcę podkreślić, że Toyota nie postuluje, żeby ograniczyć elektryfikację tylko do hybryd. Planujemy osiągnąć produkcję 3,5 mln bateryjnych samochodów elektrycznych rocznie do 2030 roku, czyli za siedem lat. Ale uważamy, że w określonych rejonach świata, gdzie infrastruktura nie jest jeszcze tak rozwinięta i ekologiczna jak w Europie, a ludzie nie mają łatwego dostępu do sieci ładowania, inne warianty elektryfikacji jeszcze przez pewien czas będą bardziej odpowiednie – powiedział w Davos Gill Pratt. – Dajmy ludziom możliwości, aby korzystali z najbardziej niskoemisyjnych opcji, jakie faktycznie są dla nich dostępne – dodał.

Toyota stworzyła silnik spalinowy na wodór, jest alternatywa na niedobór litu do baterii

Jako alternatywne rozwiązanie problemu niedoborów litu Pratt wskazał także napędy wodorowe, które postrzega jako dobre rozwiązanie dla większych pojazdów. Tu atutem ma być krótki czas tankowania i niska masa w porównaniu z wagą baterii potrzebnej do zasilania ciężarówki czy autobusu. Wskazał, że Toyota pracuje obecnie nad dwoma rozwiązaniami – elektrycznym napędem na ogniwa paliwowe i wodorowym silnikiem spalinowym. W pierwszym przypadku wodór służy do produkcji prądu w ogniwach paliwowych. A ostatnio firma opracowała także prototyp wodorowego silnika spalinowego, tak modyfikując seryjnie produkowaną jednostkę benzynową modelu GR Yaris, aby dostosować ją do specyfiki gazowego paliwa wodorowego. To rozwiązanie jest teraz testowane w motorsporcie.

Jak zauważył Gill Pratt, wodór już dziś jest szeroko wykorzystywany w przemyśle, a jego produkcja i tak musi zostać zdekarbonizowana. Branżę wodorową czekają więc duże inwestycje i intensywny rozwój technologii. Motoryzacja może na tym skorzystać, podobnie jak transport kolejowy czy morski.

Recycling samochodów i baterii, Toyota robi to w odwrotnej kolejności

Pratt wskazał też na recykling baterii jako jeden z dodatkowych sposobów pozyskania litu. Jednak jego zdaniem jeszcze długo nie będzie to główne źródło tego pierwiastka, ponieważ liczba zelektryfikowanych samochodów wykorzystywanych obecnie jest wielokrotnie mniejsza od poziomu ich produkcji w przyszłości. Ekspert przypomniał jednocześnie, że Toyota zrezygnowała z tradycyjnej metody złomowania, która polega na sprasowaniu całego samochodu, rozdrobnieniu go i oddzieleniu od siebie drobinek różnych materiałów. Zamiast tego wprowadziła procedurę demontażu pojazdu w odwrotnej kolejności do jego montażu.

– Takie podejście ma kilka zalet. Po pierwsze, rozebranie auta na części pozwala ponownie wykorzystać jeszcze sprawne komponenty, a w przypadku samochodów elektrycznych wiele elementów ma znacznie większą żywotność niż całe auto. Po drugie, ułatwia sortowanie poszczególnych materiałów i ogranicza zużycie energii w całym procesie – skwitował Gill Pratt.