A villanyautó nem jó mindenre, de része a megoldásnak

A közelmúltban nagy visszhangot váltott ki a  legújabb tanulmány , ami a villanyautók és a hagyományos autók üvegházhatását hasonlítja össze. A németül elérhető  IFO számítások  ugyanis meglepő eredményre jutnak: egy Németországban gyártott és üzemeltetett Tesla 3 üvegházhatása – a közvélekedéssel ellentétben – nagyobb, mint egy takarékos dízel Mercedesé. Az IFO intézet inkább a gáz és hidrogén alapú technológiák támogatását szorgalmazza a klímaváltozás elleni küzdelemben.

A számítások mögé néztünk és arra jutottunk, hogy bár a villanyautók valóban nem minden esetben jobbak, mint a belső égésűek, azért a klímaküzdelemben nekik is fontos szerep jut. Összességében pedig minden alternatívát érdemes megfontolni, és mindig azt választani, amelyik az adott körülmények között a legnagyobb javulást tudja biztosítani.

Mint ahogy arra Várkonyi Gábor is rámutatott kiegyensúlyozott értékelésében, az IFO számításaiban használt feltételezések több ponton is a belső égésű modell javára billentik a pályát, amin a két technológiát versenyeztetik. Valójában a villanyautók üvegházhatása – ahogy arról korábban írtunk - a legtöbb ésszerű feltételezés esetén kedvezőbb, mint belső égésű társaiké. A teljes életciklus során az okozott üvegházhatású gázkibocsátásuk (ÜHG) többnyire kisebb, mint a belső égésűeké. Ha a világ összes személyautóját akkumulátorosra cserélnénk, miközben a világ áramtermelésének CO2-intenzitása az EU-s átlag szintjére csökkenne, akkor évente megtakaríthatnánk a globális CO2-kibocsátás mintegy 3-5%-át. Hogy ez sok, vagy kevés, az nézőpont kérdése. Mindenesetre az áramtermelésben a megújulók részarányának növekedése az elektromobilitás CO2-mérlegét tovább fogja javítani. Ugyanakkor az is igaz, hogy a Drawdown-projekt szerint van 25 olyan, a villanyautózásnál hatásosabb dolog, amit az emberiség tehet a klímaváltozás lassítása érdekében, de a villanyautók 26. helyezése sem elhanyagolható.

Persze valóban vannak olyan körülmények, amelyek mellett nem az akkumulátoros villanyautó jelenti a legjobb megoldást. Például olyan országokban, ahol magas a fosszilis energia aránya az áramtermelésben, vagy nagy távolságokra való utazásokhoz és nehéz terhek szállításában sem az akkumulátoros villanyautó a legjobb válasz a CO2-kibocsátás csökkentésére, legalábbis egyelőre. Ilyen esetekben meg kell fontolni a belső égésű motorok további hatékonyságnövelésének lehetőségét, vagy alternatív meghajtások használatát, mint az IFO-tanulmányban is említett hidrogént, földgázt és biometánt. De ott van még lehetőségként a Japánban is bevált miniautók használata, arról nem is beszélve, hogy csökkenteni lehetne az autózás arányát a mindennapi közlekedésünkben.

Ami a számításokat illeti, az IFO tanulmánya arra jut, hogy egy 220d C-Mercedes teljes élettartam alatti, egy kilométerre jutó CO2 kibocsátása 141 g/km, egy Németországban üzemeltett Tesla 3-é 75 kWh-s akkumulátorral pedig 156-181 g/km. Ez az eredmény úgy jön ki, hogy a Mercedes esetén a kiindulást az NEDC (New European Driving Cycle, az EU fogyasztásmérési szabványa) szerinti, hivatalos 117 g/km-es érték jelenti, amihez hozzáadnak 21%-ot, hogy figyelembe vegyenek két fontos tényezőt.

1) Az üzemanyag előállítása során keletkező kibocsátást (idetartozik a kőolaj kitermelése és finomítása, valamint a dízel üzemanyag töltőállomásokra való elszállítása) és

2) a valós és a hivatalos üzemanyagfogyasztás közötti különbözetet. Csakhogy ez a 21%-os korrekció alulbecsüli a teljes CO2-kibocsátást, hiszen a valós és a hivatalos, NEDC szabvány alapján számított fogyasztási különbséget önmagában ennél jóval nagyobbra, 30% fölé szokták becsülni. Az ICCT mérései szerint az európai új autók esetén a valós és a hivatalos fogyasztás közötti átlagos különbség 2017-re elérte a 39%-ot (lásd az alábbi ábrát).

A Tesla 3 esetén a kiindulás a német áram előállításának átlagos CO2-intenzitása, amit 550 g/kWh-ra becsülnek (ez már tartalmazza az erőmű kéményén távozó 423 g/kWh CO2 mellett az erőművi üzemanyag előállításának és a hálózati veszteségeknek a hatását is, tehát az IFO a teljes áramtermelési értéklánc CO2-intenzitásának becsléséhez 30%-kal növeli a kéményen távozó mennyiséget), így a Tesla 15 kWh/100 km fogyasztásával adódik a 83 g/km-es kibocsátás. Ehhez hozzáadják az akkumulátor legyártásával járó 11-14,6 tonnányi CO2-t, ami az akkumulátor feltételezett 150.000 km-es teljes élettartamára vetítve 73-98 g/km-t jelent. (Az akkumulátor gyártásának CO2-intenzitását 145-195 kg/kWh-ra teszik. Az autó többi részének gyártását sem a villanyautónál, sem a dízel autónál nem veszik figyelembe, aminek a CO2-kibocsátása a fentiekben figyelembe vett tényezőkhöz képest kismértékű, és a kétféle autó között nagyjából azonos.)

Az IFO számításaiban tehát a dízel CO2-hatása kisebb, mint a villanyautóé. Ez látszik az alábbi bal oldali ábrán, ahol a szaggatott vonal azon áramtermelési és akkumulátorgyártási CO2-intenzitásokat mutatja, amelyek mellett a vizsgált dízel és villanyautó teljes élettartam alatti CO2-kibocsátása megegyezne. A szaggatott vonal fölött a dízel kibocsátása kisebb. Az eredmény erősen függ attól, hogy milyen CO2-intenzitást feltételezünk az áramtermelésben és az akkumulátorgyártásban, mekkora élettartamot várunk az akkumulátortól, annak mekkora a kapacitása, valamint hogy a dízel autó valós kibocsátásáról mit gondolunk. Az alábbi táblázat két oldalán különböző feltevések szerepelnek, alattuk pedig az ábrák mutatják, hogy az egyes országok áramtermelésének CO2-intenzitása mellett melyik technológiának kisebb a CO2-mérlege. A bal oldali feltevések az IFO tanulmányé, a jobb oldaliak a szerintünk reálisabbak. Az akkumulátorok teljes élettartama ugyanis az eddigi tapasztalatok szerint 200.000 km megtétele után is kielégítő, a villanyautók valós fogyasztása inkább 20 kWh/100 km, és a dízel autók valós CO2-kibocsátása a hivatalos NEDC szerinti 117 g/km-es értéknél legalább 35%-kal magasabb.

Ami az akkumulátorgyártás CO2-intenzitását illeti, abban valóban elég nagy a bizonytalanság. Az IFO 145-195 kg/kWh sávban számol, miközben az ICCT szerint a becslések nagyon széles, 56-494 kg/kWh tartományban szóródnak, amin belül a 100-200 kg/kWh sáv a jellemzőbb. Az ICCT-tanulmány szerzői megjegyzik, hogy ebben nagy a bizonytalanság, több kutatásra van még szükség a témában. A jobb oldali ábrán a 100-200 kg/kWh-s sávot használtuk.

Az IFO-tanulmányban	Feltevések a kalkulációhoz	Más források alapján
150.000 km	Az akkumulátor élettartama	200.000 km
15 kWh/100 km	A villanyautó áramfogyasztása	20 kWh/100 km
75 kWh	Az akkumulátor kapacitása	75 kWh
141 g/km (=117 g/km*1,21)	A dízelautó CO2-kibocsátása	158 g/km (=117 g/km*1,35)

A fenti ábrákon látszik, hogy míg az IFO paramétereivel a Németországban gyártott és üzemeltett 75 kWh-s akkumulátorkapacitású villanyautó CO2-kibocsátása nagyobb, mint a dízelé, addig az általunk használt reálisabb paraméterek mellett a német körülmények éppen a határon billegnek. Az EU-s átlag vagy a magyar áramtermelés mellett a villanyautók kibocsátása pedig kisebb (az egyes országok áramtermelésének az erőmű kéményénél vett CO2-intenzitását innen vettük, és az IFO-hoz hasonlóan 30%-kal növeltük, hogy figyelembe vegyük az üzemanyag előállításának és a hálózati veszteségeknek köszönhető kibocsátást is). Ha azonban a Teslákra jellemző nagy kapacitású, 75 kWh-s akkumulátorok helyett az új Nissan Leafekre jellemző 40 kWh-s akkumulátor-mérettel számolunk, akkor az alábbi ábra alapján a német becslés is a villanyautó javára billen. Látni kell azonban azt is, hogy a jelenlegi lengyel szénerőművi áramtermelés mellett a villanyautók nem versenyképesek.

200.000 km	Az akkumulátor élettartama
20 kWh/100 km	A villanyautó áramfogyasztása
40 kWh	Az akkumulátor kapacitása
158 g/km	A dízelautó CO2-kibocsátása

(Azt azonban érdemes hozzátenni, hogy bár a cikk nem említi, de a CO2-kibocsátás mellett a helyi szintű szennyezés világszerte egyre nagyobb szabályozói figyelmet kap, különösen városi környezetben, ahol a villanyautók előnye a dízelekhez képest behozhatatlanra nő. Ugyanakkor a helyi szennyezés a gázüzemű járműveknél is elhanyagolható, hiszen a földgáz égése során nagyrészt CO2 és víz kerül a levegőbe, miközben a korom és a NOx kibocsátás nagyon alacsony.)

Az IFO-tanulmány arra is kitér, hogy a dízelnél is kisebb CO2-kibocsátással jár a földgáz, hidrogén vagy bio-metán alapú meghajtás. Ezen alternatív lehetőségek közül a földgáz valóban kevesebb CO2-terheléssel jár, Európában mégse terjedt el (Ázsiában és Dél-Amerikában inkább), pedig a technológia évtizedek óta elérhető. Ennek a viszonylagos európai sikertelenségnek több oka is lehet. Egyrészt a földgáztól való orosz függőségünk már így is jelentős, amit a közlekedés földgázra való átállítása tovább növelne, és ez a téma politikai okokból érzékeny, másrészt vélhetően a hiányos infrastruktúra miatt lassú az elterjedés. Az infrastruktúra fejlesztése viszont költséges, az Európai Bizottság és a tagállamok ennek árát vélhetően túl magasnak tartják ahhoz a 10-30%-os CO2-megtakarításhoz képest, amit a földgázüzemű járművekkel el lehet érni. (A villanytöltő hálózat kialakítása is drága, de ott építeni lehet egy már mindenütt jelenlévő alaphálózatra, valamint a megújulók további térnyerésével az elektromobilitásban rejlő hosszú távú CO2-csökkentési potenciál is nagyobb, mint a földgáz 10-30%-os értéke.)

A hidrogén valóban ígéretes alternatívát kínál, különösen a nehéz teherautók körében, ahol a nagy teher és nagy távolságok miatt az akkumulátoros megoldások egyelőre nem használhatók, de a hidrogén meghajtás akkor lehet ÜHG szempontból előnyös, ha megújuló áramforrások segítségével állítják elő, amihez még nem áll rendelkezésre elegendő megújuló áramkapacitás. De még ha rendelkezésre is állna, a teljes értéklánc mentén (zöld árammal hidrogén előállítása vízből, a hidrogén nagy nyomáson való összesűrítése, esetleg alacsony hőmérsékleten való cseppfolyósítása, töltőállomásokra szállítása, majd üzemanyagcellákban elektromos árammá alakítása) jelentős energiaveszteséggel kell számolni. Ez az út akkor lesz járható, ha rengeteg olyan szél- és napenergiával termelt áramunk lesz, ami szeles, napos időszakokban szinte ingyen áll majd rendelkezésre. A szél- és napenergia időszakos túltermelését így hidrogén formájában lehetne tárolni.

A bio-metán is egy ígéretes megoldás, ami valóban karbonsemleges, sőt, egyes esetekben karbon-negatív egyenlegű energiát nyújt (pl. erjesztett trágyából való előállítása nem csak a bio-metánnal helyettesített fosszilis üzemanyag kibocsátását váltja ki, hanem az egyébként nem hasznosított trágyából a metán légkörbe jutását is megakadályozza, így jöhet ki negatív üvegházhatás-egyenleg). A bio-metán esetén azonban a legfőbb probléma a volumen, hiszen messze vagyunk attól, hogy kellő mennyiségben álljon rendelkezésre ahhoz, hogy a közlekedésben tömegesen elterjedjen. Egy becslés szerint a bio-metán előállítása nagyon drága, és csak akkor lehet versenyképes, ha jelentős állami támogatásban részesül. Ennek mértéke a tömeges előállítás érdekében 4€/m3 kell legyen, ami egy liter gázolaj 4€-s támogatásának felel meg (a 400 forintos gázolajár mellett az 1300 forintos állami támogatás elég sok), avagy €1350/t CO2 kvótaárak kellenének hozzá (jelenleg €25/t-nál járunk).

Ugyanakkor mindegyik technológia fejlődhet még a jövőben, az elektromobilitásban például már rövid távon is benne van annak lehetősége, hogy a megújulók részaránya az áramtermelésben tovább nőjön. A világ számos országában a jelenlegi és a közeljövőben várható szabályozási és támogatási rendszerek a járműgyártókat egyelőre az akkumulátoros megoldások felé tolják. A következő évtizedben elsősorban ennek a technológiának az elterjedésére számítunk. Hosszú távon pedig az a legvalószínűbb, hogy többféle technológia együtt él majd a közlekedési szektorban, a különböző igényekhez mindig a legmegfelelőbbet alkalmazva.

Összességében a közlekedési szektor akkor tud érdemben hozzájárulni a globális ÜHG-kibocsátás csökkentéséhez, ha a belső égésű autók között a nagyméretű, nagy teljesítményű modelleket kisebb, könnyebb, takarékosabb modellek váltják fel, és a megfelelő felhasználási területeken különböző mértékben elektrifikáltak. Például városi környezetben, kis hatótávolságú, alacsony akkumulátorkapacitású villanyautók, nagyobb távokon hibridek használata előnyös, feltéve, hogy a töltésükhöz használt áram CO2-intenzitása is alacsony vagy csökken. A teherfuvarozásban ugyancsak különbséget kell tenni városi és távolsági, illetve könnyű és nehéz üzemmódok között. Az akkumulátoros, a hidrogén alapú üzemanyagcellás és a földgáz vagy bio-gáz üzemű alternatíváknak növekvő szerepe lehet a közúti közlekedésben és teherszállításban most még domináns benzin és dízelmeghajtás mellett.

Az IFO-tanulmány helyesen világít rá arra, hogy nem minden esetben az akkumulátoros autók jelentik a legjobb megoldást, és vannak további alternatívák a közlekedés ÜHG-intenzitásának csökkentésére. Számításaink alapján azonban sokkal szélesebb az a kör, ahol a villanyautók jönnek ki győztesen, ezért az akkumulátoros mobilitás fontos szerepet tud játszani a közlekedés dekarbonizációjában. Ugyanakkor a nehezen vagy egyelőre még költségesen elektrifikálható szegmensekben szerintünk is kulcsszerep juthat a többi alternatívának is.