Μελέτη – Εκπομπές ρύπων: Κατά πόσο ρυπαίνουν τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα

Σημαντικά στοιχεία από τη μελέτη των εκπομπών ρύπων με την εξέλιξη της τεχνολογίας ανακαλύπτει κανείς διαβάζοντας την διπλωματική εργασία του Αλεξανδράκη Χρήστου από το τμήμα Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης στο Πολυτεχνείο Κρήτης όπου εξετάζεται η συνεχόμενη και αυξανόμενη μόλυνση του περιβάλλοντος εξαιτίας των μηχανοκίνητων οχημάτων.

Στην εισαγωγή περιλαμβάνεται μια ανάλυση για τους ρύπους που εκπέμπουν τα οχήματα και το ποσοστό υπευθυνότητάς τους στη μόλυνση του περιβάλλοντος. Στη συνέχεια γίνεται μία ανάλυση των ρύπων των οχημάτων που χρησιμοποιούν βενζίνη, πετρέλαιο καθώς και των ηλεκτροκινητήρων και πραγματοποιείται μία σύγκριση των παραγόμενων ρύπων σε αυτούς τους κινητήρες.

Στη συνέχεια γίνεται μια εμβάθυνση στη μακροπρόθεσμη ρύπανση του περιβάλλοντος λόγω των μπαταριών (λόγω της ανακύκλωσής τους) όπου τίθεται και το ερώτημα αν τελικά η παραγωγή μπαταριών επιβαρύνει περισσότερο το περιβάλλον από ότι νομίζουμε.

Επίσης γίνεται και εκτίμηση μέσω ανάλυσης ολικού κόστους κύκλου ζωής της μπαταρίας καθώς και των παραγόμενων ρύπων. Τέλος πραγματοποιείται και μια αναφορά στην καύση υδρογόνου για την παραγωγή κίνησης, αν είναι εφικτό να εισαχθεί αυτή η εναλλακτική μορφή πηγής ενέργειας και τι δυσκολίες θα είχε.

Οι ρύποι στα ηλεκτροκίνητα

Η μεγάλη ζήτηση ορυκτών καυσίμων στις διεθνείς αγορές, σε συνδυασμό με τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις που προκαλούνται από τον αυξημένο αριθμό οχημάτων εσωτερικής καύσης, έχει οδηγήσει στην έρευνα και την ανάπτυξη μπαταριών που χρησιμοποιούνται για ηλεκτρικά οχήματα. Αυτά τα οχήματα αντιπροσωπεύουν μια εναλλακτική λύση για τις οδικές μεταφορές καθώς φαίνονται πολλά υποσχόμενα στο κομμάτι της μείωσης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης με τη μείωση των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου καθώς επίσης και της ηχορύπανσης.

Δύο από τα φλέγοντα ζητήματα που απασχολούν την παγκόσμια κοινότητα είναι, η αντιμετώπιση της αυξανόμενης ζήτησης ενέργειας και η μείωση των εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα.

Τα ορυκτά καύσιμα ήταν μέχρι στιγμής η κύρια πηγή παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά αυτό φαίνεται να μην αποτελεί πλέον την καλύτερη επιλογή, όχι μόνο για οικονομικούς αλλά και για περιβαλλοντικούς και τεχνικούς λόγους.

Οι μεταφορές αντιπροσωπεύουν αυτή τη στιγμή, περίπου το ένα τέταρτο της παγκόσμιας χρήσης ενέργειας και των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου με τα τρία τέταρτα αυτών να προέρχονται από τις οδικές μεταφορές.

Σε αντίθεση με τα συμβατικά οχήματα τα οποία βασίζονται στην καύση ορυκτών καυσίμων, τα ηλεκτρικά οχήματα (EVs) χρησιμοποιούν ηλεκτρική ενέργεια, και μπαταρίες ιόντων λιθίου (Li-ion) για την αποθήκευση της. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τα ηλεκτρικά οχήματα να μην έχουν άμεσες εκπομπές.

Ωστόσο, υπάρχουν έμμεσες εκπομπές οι οποίες οφείλονται στην παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας, και αναλόγως με τις πηγές ενέργειας, αυτές μπορεί να είναι σημαντικές. Είναι εμφανές ότι τα ηλεκτρικά οχήματα τείνουν να μειώσουν τις εκπομπές των αερίων του θερμοκηπίου αλλά απαιτείται μια μελέτη του κύκλου ζωής τους ώστε να υπάρχει πλήρης γνώση επί του θέματος.

Με σκοπό να εκτιμηθούν οι εκπομπές των ρύπων κατά τη διάρκεια του κύκλου ζωής των ηλεκτρικών οχημάτων μελετήθηκαν η παραγωγή και η χρήση τεσσάρων κατηγοριών οχημάτων. Τα δεδομένα που συλλέχθηκαν αναφέρονται σε μοντέλα που έχουν παραχθεί από το 2010 και μετά.

Τα αποτελέσματα που συγκεντρώθηκαν, αφορούν δύο μικρά αυτοκίνητα (τμήμα Α), τέσσερα μεσαία αυτοκίνητα (τμήμα C), τέσσερα μεγάλα αυτοκίνητα (τμήμα D) και ένα πολυτελές αυτοκίνητο (τμήμα F). Ως διάρκεια ζωής έχουμε υποθέσει τα 12 χρόνια με ετήσια διανυόμενη απόσταση 15.000 km και συνολική διανυόμενη τα 180.000 km.

Από το παραπάνω διάγραμμα είναι κατανοητό ότι όσο μικρότερο είναι το ηλεκτρικό όχημα, έχει κατ΄ επέκταση μικρότερη μπαταρία και παράγονται λιγότεροι ρύποι για την παραγωγή τόσο της μπαταρίας όσο και του οχήματος γενικότερα. Επίσης παρατηρούμε ότι το στάδιο παραγωγής των ηλεκτρικών οχημάτων είναι πιο επιβλαβές από αυτά των αντίστοιχων συμβατικών. Το μεγαλύτερο μέρος των ρύπων τόσο στα ηλεκτρικά όσο και στα συμβατικά προέρχεται από τη χρήση των οχημάτων. Αυτό μπορεί να γίνεται είτε άμεσα, με την καύση του καυσίμου στην περίπτωση των συμβατικών, είτε έμμεσα μέσω της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στην περίπτωση των ηλεκτρικών.

Εκτιμάται ότι η φάση της χρήσης είναι υπεύθυνη για το 55%-65% των συνολικών εκπομπών του κύκλου ζωής. Όσο αφορά τη σύγκριση ίδιων κατηγοριών, τα ηλεκτρικά οχήματα είχαν 20%-27% χαμηλότερες εκπομπές ρύπων από τα αντίστοιχα συμβατικά. Η συμβολή της μπαταρίας κυμαίνεται μεταξύ 14%-23% των συνολικών εκπομπών σε ότι αφορά την επεξεργασία του τέλους του κύκλου ζωής των ηλεκτρικών οχημάτων και 13%-22% στο συνολικό αντίκτυπο του κύκλου ζωής.

Οι εκπομπές του κύκλου ζωής των ηλεκτρικών οχημάτων επηρεάζονται σημαντικά από τον τρόπο με τον οποίο παράγεται η ηλεκτρική ενέργεια που χρησιμοποιείται για τη φόρτισή τους.

Η φόρτιση ηλεκτρικών οχημάτων με ηλεκτρική ενέργεια, η οποία προέρχεται από την καύση άνθρακα κάνει τα ηλεκτρικά οχήματα να έχουν 12%-31% υψηλότερες εκπομπές ρύπων, σε σχέση με τα αντίστοιχα συμβατικά. Σε αντίθεση με τον άνθρακα, τα ηλεκτρικά οχήματα των οποίων η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται από φυσικό αέριο έχουν 12%-21% χαμηλότερες εκπομπές στον κύκλο ζωής τους από τα αντίστοιχα συμβατικά.

Σε σύγκριση με τα συμβατικά οχήματα οι εκπομπές του κύκλου ζωής των ηλεκτρικών οχημάτων των οποίων η ηλεκτρική ενέργεια προέρχεται από αιολική ενέργεια είναι 66%-70% χαμηλότερη.

Από τα παραπάνω γίνεται κατανοητό ότι αποτελεί καθοριστικό παράγοντα στις εκπομπές ρύπων των ηλεκτρικών οχημάτων, κυρίως κατά τη διάρκειά της χρήσης τους ο τρόπος ή και το καύσιμο με το οποίο παράγεται η ηλεκτρική ενέργεια που χρησιμοποιείται για τη φόρτιση της μπαταρίας των συγκεκριμένων οχημάτων.