[eMIT] Jazda elektrykiem w Polsce oznacza większe emisje CO2 niż jazda samochodem spalinowym

Jednym z najczęściej pojawiających się argumentów u sceptyków upowszechnienia pojazdów elektrycznych jest stwierdzenie, że w Polsce taki samochód nie ma sensu z punktu widzenia ochrony klimatu, gdyż prąd w naszym kraju wytwarza się przede wszystkim z węgla. A większa liczba elektryków oznacza konieczność spalenia większej ilości węgla w elektrowniach, czyli wzrastają emisje CO2. A jak jest naprawdę? Wyjaśniamy.

Mit: 

Jazda elektrykiem w Polsce powoduje większą emisję CO2 niż samochód spalinowy, ponieważ prąd produkujemy w większości z węgla. 

Prawda: 

• Nawet w przypadku Polski, która ma najbardziej emisyjny miks energetyczny w Unii Europejskiej, jazda elektrykiem powoduje mniejsze emisje CO2 niż samochód z silnikiem diesla, benzynowym, a nawet hybrydowym.

• Emisyjność samochodu elektrycznego podczas jego eksploatacji zależy wprost od emisyjności wytwarzania energii elektrycznej służącej do jego zasilania. Im energia elektryczna mniej emisyjna, tym emisje spowodowane użytkowanie elektryka są niższe.
• W porównaniu do najbardziej emisyjnych silników benzynowych jazda samochodem elektrycznym w Polsce oznacza 23% mniejszą emisję CO2 w przypadku segmentu B, 35% mniejszą emisję dla segmentu C oraz 33% mniejszą emisję w segmencie Crossover/SUV.
• Polski miks energetyczny się zmienia, z roku na rok rośnie udział OZE. W kolejnych latach użytkowanie pojazdów elektrycznych będzie powodowało coraz niższą emisję CO2.

• Całkowity ślad węglowy pojazdu elektrycznego (ang. LCA – Life Cycle Analysis), podobnie jak spalinowego, obejmuje nie tylko jego użytkowanie, ale także produkcję (w tym wytworzenie wszystkich komponentów) oraz jego utylizację. Dostępne szczegółowe analizy wskazują, że emisje CO2 spowodowane przez samochody elektryczne w całym ich cyklu życia są także niższe od emisji spowodowanych przez pojazdy spalinowe.

W Polsce nadal wytwarzany prąd przede wszystkim z węgla – mimo że w ostatnich trzydziestu latach udział węgla w naszym miksie energetycznym zmniejszył się z ok. 97% na początku lat dziewięćdziesiątych do ok. 72% w roku 2021. Czy jednak rzeczywiście taka struktura wytwarzania energii elektrycznej powoduje, że przejechanie 100 km elektrykiem powoduje większą emisję CO2 niż przejechanie tego samego dystansu samochodem spalinowym? Sprawdźmy i policzmy, aby ostatecznie zweryfikować tę tezę. 

Emisje CO2 związane z eksploatacją pojazdu

Emisje CO2 powstające na skutek zużycia paliwa służącego do zasilania pojazdu to jeden z obszarów całkowitego śladu węglowego pojazdu – tzw. tank to wheel (od zbiornika do kół). Jednak w przypadku pojazdu elektrycznego zużycie energii elektrycznej zgromadzonej w baterii nie powoduje żadnych emisji — stąd też określenie pojazd zeroemisyjny. Musimy zatem policzyć emisje CO2, które zachodzą w trakcie wytworzenia paliwa, czyli energii elektrycznej, oraz uwzględnić straty na przesyle, dystrybucji i procesie ładowania pojazdu.

Analogicznie w przypadku pojazdów spalinowych do emisji z rury wydechowej należy jeszcze uwzględnić emisje CO2, które zachodzą w procesach  wydobycia ropy naftowej, jej transportu. Przetwórstwa w rafineriach oraz dystrybucji gotowych paliw. Obejmiemy więc cały cykl produkcji i zużycia paliwa zarówno dla pojazdu elektrycznego, jak i spalinowego. Założenia do naszych obliczeń wyglądają więc następująco:

1. Analizujemy wyłącznie emisje CO2 na etapie eksploatacji (użytkowania) pojazdu, nie uwzględniamy emisji powstałych na etapie produkcji i utylizacji pojazdu i jego komponentów
2. W przypadku pojazdów elektrycznych zakładamy ładowanie baterii wyłącznie energią elektryczną „z gniazdka”, czyli pobraną z krajowego systemu energetycznego, nie uwzględniamy np. ładowania pojazdu energią bezemisyjną z własnej instalacji PV 
3. W przypadku pojazdów z silnikami spalinowymi i napędem hybrydowym uwzględniamy:
   1. Emisję CO2 z pojazdu deklarowaną przez producenta wg. procedury WLTP (dane ze strony producenta, g CO2/km), 
   2. Różnicę pomiędzy emisją CO2 deklarowaną przez producenta (procedura testowa WLTP) oraz pomiarami emisji w warunkach realnej eksploatacji, dane wg. raportu ICCT „From Lab to Road”, str. 13-14, 01/2019, na podstawie bazy danych spritmonitor.de; wyrażona w procentach emisji deklarowanej
   3. Emisję CO2 na etapie wydobycia, transportu,i przetwórstwa ropy naftowej oraz dystrybucji paliw gotowych (dane wg. A. Hoekstra M. Steinbuch „Comparing the lifetime green house gas emissions of electric cars with the emissions of cars using gasoline or diesel”, 2020, str. 4, wyrażoną w procentach emisji w warunkach realnej eksploatacji 

Emisja całkowita = (Emisja deklarowana przez producenta) + (Różnica pomiędzy emisją deklarowaną i zmierzoną w warunkach realnej eksploatacji) + (Emisja z etapu wytwarzania paliw)

4. W przypadku pojazdów bateryjnych (100% elektrycznych) uwzględniamy:
   1. Zużycie energii deklarowane przez producenta wg. procedury WLTP (dane ze strony producenta, kWh/km) 
   2. Różnice w zużyciu energii deklarowanym przez producenta i zużyciem w warunkach realnej eksploatacji (przyjęliśmy na poziomie 30% na podstawie własnych pomiarów zużycia w trakcie eksploatacji pojazdu elektrycznego przez cały rok kalendarzowy, w różnych warunkach temperaturowych, przy ok. 65% jazdy miejskiej i 35% w trasie ) 
   3. Straty podczas ładowania pojazdu, wyrażone w procentach energii zużytej w realnej eksploatacji (5%) 
   4. Emisyjność energii elektrycznej (wskaźnik emisyjności produkcji energii elektrycznej w Polsce, otrzymywany poprzez podzielenie całkowitej emisji CO2 z 2020 r. przypadającą wyłącznie na produkcję energii elektrycznej, czyli 99 611 000 ton CO2 za 2020 r. wg danych KOBIZE 12/2021, przez całkowite zużycie finalne energii elektrycznej w 2020 roku, czyli 135 221 GWh wg. „Statystyki elektroenergetyki polskiej 2020” g CO2/kWh). Takie podejście uwzględnia już straty w przesyle i dystrybucji energetycznej i jest to założenie najbardziej konserwatywne, ponieważ nie uwzględnia ładowania pojazdu np. z własnej mikroinstalacji OZE lub korzystania ze stacji ładowania zasilanych wyłącznie energią odnawialną.

Emisja całkowita = [(Zużycie energii deklarowane przez producenta) + (Różnica pomiędzy zużyciem energii deklarowanym przez producenta i zużyciem energii w warunkach realnej eksploatacji) + (Straty energii podczas ładowania)] x Emisyjność energii elektrycznej użytej do naładowania baterii 

Porównanie samochodów spalinowych, hybrydowych i elektrycznych w 3 segmentach

Do porównania wybraliśmy po cztery pojazdy z różnymi napędami w każdej z trzech klas pojazdów, czyli segment B (auto miejskie typu kompakt), segment C (typowe auto flotowe) oraz segment Crossover/SUV (najbardziej popularny w Europie). Wybrane pojazdy i ich dane zawarte są w poniższej tabeli:

Wyniki obliczeń dla każdego segmentu pojazdu zawarte są w poniższych tabelach:

Wyniki obliczeń są jednoznaczne: w każdym segmencie użytkowanie pojazdu elektrycznego w Polsce wiąże się z najmniejszą emisją CO2. W porównaniu do najbardziej emisyjnych silników benzynowych, jazda samochodem elektrycznym w Polsce oznacza 23% mniejszą emisję CO2 w przypadku segmentu B, 35% mniejszą emisję dla segmentu C oraz 33% mniejsza emisję w segmencie Crossover/SUV. To ostatecznie potwierdza, że przesiadka na elektryka w każdym segmencie pojazdów przyczynia się do zmniejszenia emisji CO2 w Polsce. 

Całkowite emisje CO2 – analiza cyklu życia pojazdów

Pozostaje pytanie a co z całkowitymi emisjami CO2, obejmującymi nie tylko eksploatację, ale także etap produkcji pojazdu i jego komponentów oraz utylizację po zakończeniu eksploatacji? Często w dyskusjach pada argument, że produkcja baterii jest tak energochłonna i emisyjna, że do wyrównania emisji CO2 w porównaniu do pojazdu spalinowego elektryk musi przejechać co najmniej 200-300 tys. km.

Metodologia LCA stosowana przez Green NCAP

W tym przypadku w grę wchodzą już dużo bardziej skomplikowane obliczenia, wykraczające poza możliwości własnoręcznych obliczeń. Jednak analizy całego cyklu życia pojazdów (tzw. LCA – Life Cycle Analysis) pod kątem emisyjności coraz częściej są publikowane przez wyspecjalizowane instytucje i organizacje. Najnowsze tego typu opracowania publikuje od kilku lat organizacja Green NCAP. Do analizy stosowana jest metodologia LCA, opracowana przez ośrodek analityczny Johannaeum Research. Nie jest to metodologia pozbawiona wątpliwych założeń, na co zwraca uwagę znany ekspert LCA, Auke Hoekstra. Przykładem budzącym wątpliwości jest przyjęcie pochodzenia baterii praktycznie wyłącznie z Chin z bardzo wysoką emisyjnością produkcji, podczas gdy ponad połowa baterii do aut produkowanych na rynek europejski powstaje już na naszym kontynencie, w tym znaczna cześć w fabryce LG Energy Solutions w Kobierzycach. Podobnie wątpliwości budzi przyjęcie do obliczeń wartość zużycia paliwa i emisyjności silników spalinowych bardzo zbliżonych do wartości deklarowanych przez producentów w ramach procedury WLTP, co jak pokazują badania ICTT jest dość dalekie od rzeczywistości. 

Obliczenia Green NCAP dla pojazdów elektrycznych początkowo zawierały prosty błąd metodologiczny, polegający na dwukrotnym doliczaniu emisji wynikających z produkcji i utylizacji baterii (po raz pierwszy jako odrębnego komponentu, po raz drugi wliczano tą samą emisję do pojazdu jako całości). Błąd został dość szybko wykryty przez czytelników i w maju 2022 r. wyniki skorygowano. 

Metodologia LCA stosowana przez Green NCAP jest kompleksowa: szacowane jest zużycie energii i związane z tym emisje na każdym etapie. Począwszy od wydobycia surowców niezbędnych do wyprodukowania pojazdu i wszystkich jego komponentów, poprzez ich przeróbkę, produkcję poszczególnych komponentów, eksploatację pojazdu a skończywszy na utylizacji. Dla wyliczenia zapotrzebowania energetycznego i emisji CO2 przyjęto, że średni przebieg pojazdu w trakcie całej eksploatacji wyniesie 240 tys. km. Uwzględniono również wskaźniki emisyjności energii w różnych regionach świata, aby uwzględnić główne miejsca pochodzenia/produkcji komponentów czy surowców. Wyniki podawane są w dwóch kategoriach: całkowitego zapotrzebowania na energię oraz całkowita emisja CO2 w cyklu życia pojazdu.

Przyjrzyjmy się zatem bliżej wynikom, jakie uzyskały dwa porównywalne samochody: Renault Clio z silnikiem benzynowym TCe 100KM oraz elektryczne Renault Zoe R110 o mocy 110KM.

Całkowite emisje – porównanie

W przypadku Renault Clio oszacowana średnia całkowita emisja CO2 w cyklu życia pojazdu użytkowanego na obszarze Europy wynosi ok. 47 ton, natomiast dla Renault Zoe zaledwie 32 tony, czyli o 32% mniej niż dla samochody spalinowego. Jeżeli natomiast porównamy samochód hybrydowy plug-in, zdaniem niektórych „ekspertów medialnych” najbardziej przyjazny dla klimatu (VW Golf GTE Plug-in hybrid) z porównywalnym samochodem bateryjnym (VW ID.3), wyniki są jeszcze ciekawsze. Golf GTE plug-in hybrid powoduje w swoim cyklu życia średnio 52 tony emisji CO2, natomiast elektryczny ID.3 zaledwie 32 tony, czyli o 38% mniej niż hybryda plug-in. Tak więc opowieści o tym, że hybrydy plug-in to najlepsze rozwiązanie dla ochrony klimatu, należy włożyć między bajki.

Baza analiz LCA Green NCAP jest stale uzupełniania i stopniowo pojawiają się kolejne wyniki analizy dla różnych marek i modeli. Zainteresowanych tematem odsyłamy do strony Green NCAP (link w materiałach źródłowych), gdzie można znaleźć szczegółowe informacje o założeniach i otrzymanych wynikach dla każdego badanego pojazdu.

Źródła:

[1], [2], [3], [4], [5], [6]