Prevratné meranie emisií Celého životného cyklu vozidla

Metodikou merania Celého životného cyklu vozidla „LCA“ má za cieľ kompletnejšie vyhodnotiť emisie spojené nielen s prevádzkou vozidla, ale aj s jeho výrobným procesom a tzv. „koncom životnosti“ (demontáž vozidla a recyklácia materiálu). Inými slovami: LCA je metodika, ktorá poskytuje meranie emisií počas celej životnosti vozidla.

Zdroj: https://www.youtube.com/watch?v=UF_bvj0cQoo

Metodika meranie emisií Well-to-Wheel (od zdroja ku kolesám) sa tiaž nazýva „in – use“ emissions (emisie počas prevádzky + emisie z výroby a distribúcie paliva), ktoré sú úmerné spotrebe paliva a energie vozidla. 

Metodika merania Celého životného cyklu vozidla „LCA“ má za cieľ komplexnejšie vyhodnotiť emisie spojené nielen s prevádzkou vozidla, ale aj s jeho výrobným procesom a tzv. „koncom životnosti“ (demontáž vozidla a recyklácia materiálu). Inými slovami: LCA je technika, ktorá poskytuje meranie emisií počas celej životnosti vozidla.

 

Podľa štatistík ACEA je priemerná životnosť osobného automobilu v EÚ 10,5 roka. Je to s priemerným počtom najazdených kilometrov 15 000 km, čoho výsledkom je celkový počet najazdených kilometrov 160 000 km.

Prečo je dôležité merať emisie vozidiel pomocou LCA a čo sa z toho môžeme naučiť?

Pokiaľ bol dopravný systém založený na konvenčných technológiách využívajúcich spaľovacie motory (internal combustion engine) „ICE“, výroba a procesy po ukončení životnosti vozidla boli dosť podobné. 

Dieselové pohony majú o niečo väčší vplyv na emisie v dôsledku zložitosti systému dodatočnej úpravy exhalátov.

V súčasnom scenári s progresívnym vývojom elektrifikovaných vozidiel je prístup LCA veľmi dôležitý a potrebný, pretože výroba batérií je v súčasnosti z  dvoch hľadísk  stále kritická:

  1. Energetická náročnosť pri výrobe a produkované emisie COz výrobného procesu
  2. Recyklácia batérií, zvlášť dôležitá z dôvodu nedostatku materiálov ako sú lítium, kobalt a nikel

V nedávnej štúdii uverejnenej Švédskym inštitútom pre environmentálny výskum IVL je uvedený najpravdepodobnejší rozsah stopy CO2 pri procese výroby lítium-iónových batérií:
 

Zdroj: https://www.ngva.eu/medias/going-beyond-well-to-wheel-life-cycle-emissions/

Legenda/preklad:
Názov: kg CO2 ekvivalent/kWh batérie
Component- komponenty
Raw material minig and refining -ťažba a rafinácia surovín
Battery grade material production (including mining and refining) – Výroba materiálu pre baterie (vrátane ťažby a rafinácie)
Manufacturing (component and cell + battery assembly) – Výroba ( montáž komponentov a článkov + batéria)
Most likely value (based on the assessment of transparency and scientific method done in the report) – Najpravdepodobnejšia hodnota ( na základe posúdenia vedeckej a transparentnej metódy vykoanej v reporte)

Táto tabuľka hovorí, že vozidlo vybavené 50 kWh batériou, predpokladajúc priemernú hodnotu 90 kg CO2 / kWh z tabuľky vyššie, má uhlíkovú stopu 4 500 kg CO2 z výroby samotnej batérie.

Je to významné množstvo CO?

Pozrime sa na porovnanie emisií skleníkových plynov so zreteľom na všetky kroky uvedené na obrázku nižšie:
 


Pri pohľade na vozidlo kategórie C (tzv. priemerné osobné vozidlo), ktoré dnes reprezentujú trh EÚ, môžeme očakávať nasledujúce emisie výfukových plynov (TTW – tank-to-wheel = emisie pri prevádzke vozidla):

  • Benzín: 115 g/km
  • Diesel: 102 g/km
  • Benzín HEV: 85 g/km, HEV – hybridné elektrické vozidlo
  • Benzín PHEV: 40 g/km, PHEV – plug-in hybridné elektrické vozidlo
  • CNG: 94 g/km

Pri BEV (BEV - elektrické vozidlá s batériou) je priemerná spotreba energie 14,5 kWh/100km, s aktuálnym EU energetickým mixom je to 106g CO2/MJ a predpoveďou až 72g CO2/MJ v 2030.

Obrázok nižšie ukazuje, že pri prechode z metodiky merania emisií výfukových plynov (TtW) na metodiku Well-to-wheel (WtW) a potom k systému LCA (celého životného cyklu vozidla) je možné sledovať, že uhlíkovú neutralitu je možné dosiahnuť, nielen úplne elektrickými vozidlami, ale aj inými alternatívami.
 

Zdroj: https://www.ngva.eu/medias/going-beyond-well-to-wheel-life-cycle-emissions/

Názov: Produkovanie emisií skleníkových plynov počas celého životného cyklu vozidla LCA pri 160 000km
Parametre: Aktuálny energetický mix na 106g CO2/MJ, CNG – zemný plyn (bez údajov obnoviteľného plynu)
Legenda: Megatony COpočas celej životnosti

  • Manufacturing + EoL – emisie vznikajúce pri výrobe vozidla
  • Tank-to-wheel – emisie výfukových plynov resp. Emisie z prevádzky vozidla
  • Well-to-tank – emisie pri výrobe a distribúcii paliva na čerpacie/nabíjacie stanice

Ako ovplyvní využitie obnoviteľného plynu výsledok emisií vozidla ?

Nasledujúci graf ukazuje ako sa menia celkové výsledky merania LCA pri vzatí do úvahy obnoviteľný plyn a elektrinu pochádzajúcu z obnoviteľných zdrojov energie (vietor, solár)

Graf jednoznačne ukazuje drastický pokles produkovaných emisií, pohľadom cez metodiku LCA, pri CNG vozidlách použitím obnoviteľného plynu a to do takej miery, že sú produkované emisie dokonca záporné. (napr. recykláciou komunálneho odpadu využívame energiu, ktorú premieňame na palivo a tým výrazne znižujeme uhlíkovú stopu CO2)

Graf zohľadňuje aj využitie obnoviteľných zdrojov elektriny (solárne panely, vzdušné elektrárne), s ktorými tak isto vieme docieliť zaujímavé výsledky pre BEV, PHEV, HEV, ale ani zďaleka nie také dobré ako pri CNG vozidlách jazdiacich na obnoviteľný plyn.
 

Zdroj: https://www.ngva.eu/medias/going-beyond-well-to-wheel-life-cycle-emissions/

Názov: Produkovanie emisií skleníkových plynov počas celého životného cyklu vozidla „LCA“ pri 160 000km
Parametre: Aktuálny energetický mix na 106g CO2/MJ, CNG – zemný plyn (bez údajov obnoviteľného plynu)
Legenda: Megatony COpočas celej životnosti

  • Manufacturing + EoL – emisie vznikajúce pri výrobe vozidla
  • Tank-to-wheel – emisie výfukových plynov resp. Emisie z prevádzky vozidla
  • Well-to-tank – emisie pri výrobe a distribúcii paliva na čerpacie/nabíjacie stanice

Biomethane from liquid Manure: biometán z kvapalného hnojiva
Power to methane: technológia výroby syntetického metánu
Biomethane from Municipal waste: biometán z komunálneho odpadu
BEV – wind/solar: elektrické vozidlá s batériou – vietor/solár

Nasledujúci graf poskytuje celkový výsledok merania „LCA“ uhlíkovú stopu pri všetkých dostupných technológiách (pohonoch):
 

Zdroj: https://www.ngva.eu/medias/going-beyond-well-to-wheel-life-cycle-emissions/

Názov: Meranie LCA globálnych skleníkových plynoch vozidla pri 160 000km nájazde pri využití obnoviteľných zdrojoch energie

 

Konštatovanie údajov vyplývajúcich z grafu:

  • CNG emisie (fosílny plyn) sú ekvivalentné emisiám produkovaných z benzínových HEV a PHEV vozidiel
  • Využitím biometánu vyrobeného z komunálneho odpadu a/alebo syntetického plynu vedie k rovnako nízkemu produkovaniu emisií ako pri BEV vozidlách, ktoré využívajú elektrickú energiu z obnoviteľných zdrojov (vietor/solár)
  • Využitie biometánu z kvapalného hnojiva je veľmi pragmatický a efektívny spôsob, ako generovať záporné emisie uhlíka ! To znamená, že by CNG vozidlá pri svojej prevádzke prispievali k zachytávaniu/redukovaniu COz ovzdušia !

Podobné závery sú uvedené aj v nedávno uverejnenej štúdii uverejnenej spoločnosťou IFPEN a taktiež ADAC, ktorá je automobilovým združením v Nemecku.

Ako naozaj využiť takýto druh analýzy ?

Uhlíková stopa meraná metodikou LCA predstavuje zaujímavé, ale nevyhnutné ukazovatele na hodnotenie celkových emisií CO2 spojených s určitou technológiou/motorizáciou vozidla. Pri zvažovaní nášho cieľa dekarbonizovať dopravný systém je to správny nástroj, aby sme sa dostali k potrebnej analýze. Emisie skleníkových plynov sa v skutočnosti musia posudzovať v globálnom meradle a ako výsledok viacerých vstupov. Nulové emisie výfukových plynov sú dôležité pre kvalitu ovzdušia v mestách. Avšak celkové emisie skleníkových plynov majú rozdielny a oveľa väčší dosah.

Pokiaľ ide o zemný plyn, z uvedených grafov jasne vyplýva, že dnešné riešenia založené na konvenčných motorizáciách majú lepšiu uhlíkovú stopu pri ich výrobe ako nové riešenia. Pokiaľ ide o využívanie obnoviteľného plynu, bez ohľadu na jeho pôvod, celková uhlíková stopa NGV (natural gas vehicles – vozidlá na zemný plyn) je silne konkurencieschopná.

Týmto nemáme za cieľ spochybňovať elektrickú mobilitu všeobecne, ale je dôležité pochopiť a prijať skutočnosť, že existujú aj iné riešenia, ktoré môžu výrazne prispieť k urýchleniu procesu dekarbonizácie v doprave. Dekarbonizácia dopravy využitím vozidiel na zemný plyn:

  • Transformácia odpadovej biomasy (komunálneho odpadu, kvapalného hnojiva) na čisté palivo alebo zachytávanie emisií CO2 a ich transformácia na syntetický metán. Obidve možnosti alebo ich spoločné využitie s kombináciou vysoko efektívnych motorov na zemný plyn je už dnes dostupné.
  • A technologicky môžeme ísť ešte ďalej, kombináciou obnoviteľných zdrojov zemného plynu s modernými hybridnými a ostatnými elektrifikovanými technológiami nám umožnia vytvoriť ďalší krok k integrovanému prístupu ako výrazne urýchliť efektivitu využitia energie pri prevádzke vozidla. Zároveň je možné docieliť uhlíkovo neutrálny smerovanie v doprave, hlavne vďaka plynu !

 

Graficky znázornené meranie uhlíkovej stopy pomocou LCA metodiky:
 

 

Spracoval a preložil Ing. Michal Smolnický
zdroj: https://www.ngva.eu/medias/going-beyond-well-to-wheel-life-cycle-emissions/

Prázdny