В последние годы наблюдается стремительный рост популярности электромобилей. Они все чаще встречаются на улицах крупных городов, постепенно набирая спрос среди покупателей наряду с автомобилями с двигателями внутреннего сгорания. Вместе с этим растет и количество зарядных станций: на данный момент количество быстрых ЭЗС в России составляет порядка 1150 единиц, практически все они введены в эксплуатацию в рамках реализуемой Правительством инициативы «Электромобиль и водородный автомобиль» и специальной программы субсидирования, действующей с 2022 года. Многие покупатели выбирают электрокары в надежде внести свой вклад в защиту окружающей среды. Однако так ли экологичны электромобили на самом деле? В этой статье мы рассмотрим ключевые факторы, влияющие на «зеленый» имидж электрических транспортных средств.
Для объективной оценки экологичности электромобилей важно учитывать полный цикл их жизни - от добычи сырья до утилизации. Только всесторонний анализ на протяжении всех этапов, включая производство, сборку и эксплуатацию, позволит составить реалистичную картину и сравнить влияние электрических и традиционных автомобилей на окружающую среду.
Согласно энергетической стратегии России на период до 2030 года, необходимо максимально эффективно использовать природные энергетические ресурсы и потенциал энергетического сектора для устойчивого роста экономики, повышения качества жизни населения
страны и содействия укреплению ее внешнеэкономических позиций. Одним из главных стратегических ориентиров долгосрочной государственной энергетической политики является экологическая безопасность энергетики. Основной целью государственной энергетической политики в сфере обеспечения экологической безопасности энергетики является последовательное ограничение нагрузки топливно-энергетического комплекса на окружающую среду и климат путем снижения выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в окружающую среду, а также эмиссии парниковых газов, сокращения образования отходов производства и потребления.
Согласно Прогнозу развития энергетики мира и России до 2040 года (подготовлен ФГБУН «Институт энергетических исследований
Российской академии наук» и Аналитическим центром при Правительстве Российской Федерации) главным драйвером спроса на жидкие топлива по-прежнему остается растущий транспортный сектор (до 80% от общего объема спроса на нефть к 2040 г.) с его большим увеличением спроса перевозок. Основным фактором сдерживания роста потребления топлив на транспорте, как и прежде, остается повышение энергоэффективности транспортных средств.
Современные автомобили до сих пор обладают значительным потенциалом
энергосбережения (до 81% «от бака до колес»). В автомобильной про-
мышленности с 1990 г. наблюдается значительное увеличение мощности
двигателей и сокращение расхода топлива. В среднем по миру мощность
автомобилей выросла на 42% в период с 1990 по 2013 г., а расход топлива
снизился более чем на треть (на 37%). Кроме модернизации двигателя от бензинового к гибридному значительная экономия топлива достигалась за
счет совершенствования трансмиссии, облегчения кузова, использования
современных каучуков и резин при изготовлении шин.
Таким образом, в традиционных автомобилях с ДВС все еще есть существенный потенциал для дальнейшего повышения энергоэффективности и снижения потерь энергии. Это важно учитывать при сравнении экологичности различных типов автомобилей, включая электромобили.
В настоящее время основными источниками электроэнергии во всём мире являются именно тепловые станции. Тепловые электростанции производят энергию путем сжигания органических топлив, таких как уголь, газ или нефть. В результате этого сжигания образуются выбросы, которые состоят из основных компонентов, таких как углекислый газ и вода, а также пылевые частицы, оксиды серы, оксиды азота, фториды и оксиды металлов, а также газообразные продукты неполного сгорания топлива.
Несмотря на рост популярности электромобилей, проблема выбросов вредных веществ в атмосферу все еще остается актуальной. Даже если пользователь выбирает электрический автомобиль вместо традиционного с двигателем внутреннего сгорания, это не означает полное исчезновение вредных выбросов. В случае электромобилей, выбросы просто смещаются от выхлопной трубы авто к дымовым трубам электростанций, которые производят электроэнергию для зарядки аккумуляторов. Таким образом, источник загрязнения меняется, но сами выбросы в атмосферу в лучшем случае остаются на том же уровне, а в худшем - могут даже увеличиваться.
Простой переход к электромобилям не решает проблему загрязнения воздуха, а лишь перераспределяет источники выбросов. Необходимы комплексные решения, направленные на снижение общего объема вредных веществ, попадающих в атмосферу.
Внедрение электромобильного транспорта в тех регионах, обеспечение энергией которых осуществляется на станциях путём сжигания угля, нефти или лингита, с экологической точки зрения попросту бессмысленно.
Для того же, чтобы обеспечить экологичность электрических машин в разрезе минимизации загрязнения воздуха, их нужно перевести на зарядку энергией, генерируемой «чистыми» электростанциями. Но необходимо учитывать факт того, что создание ветрогенераторов используется алюминий, а для солнечных панелей — углерод, напыленный на подложку. И то, и другое для природы является крайне токсичным производством.
Аккумуляторная угроза
Основная экологическая опасность электромобилей заключается не столько в выбросах от генерации электроэнергии для их зарядки, сколько в последствиях производства и использования мощных аккумуляторных батарей.
На заводах привезенный утиль проходит только ручной отбор, после чего проходит процедуру дробления: батарейки идут на конвейере через специальные измельчители, а кусочки железа выбираются из потока магнитами, но зачастую не полностью. Оставшуюся массу, содержащую в себе большое количество разнообразных химических элементов, отправляют в цех для гидро- или пирометаллургии. При пирометаллургии происходит обработка высокими температурами, которая очищает металлы и делает их готовыми к новому использованию. Гидрометаллургический метод заключается в том, что весь объем материала заливается серной кислотой, постепенно образуется соленый раствор. Потом этот раствор выпаривается и получаются кристаллические сульфаты, применяемые в качестве удобрений в сельском хозяйстве и в роли реагентов в химической промышленности. В любом случае, переработка аккумуляторов — это и очень энергозатратный процесс. Для извлечения металлов из батарей требуется почти в десять раз больше энергии, чем при их производстве, что закономерно вызовет наращивание объёмов выбросов на ТЭС.
Опыт Поднебесной
В Китае доля использования автомобилей на электрической тяге в самая высокая в мире. В некоторых городах, таких как Шанхай, количество электромобилей превышает число традиционных автомобилей, и даже сотрудники полиции и государственных служб пересели на инновационный транспорт. К 2018 году в Китае было запущено 800 тысяч зарядных станций для электромобилей. Наряду с дороговизной нефти, одной из причин тотального перехода китайцев на электромобили является то, что эта страна лидирует в мире по объёмам добычи лития — материала, из которого производятся аккумуляторы для таких машин, а также серьёзные загрязнения воздуха в городах вследствие автомобильных выхлопов и производств.
Тем не менее, освоение электротранспорта не спасло КНР от экологических проблем. Смог невиданных масштабов накрывает Пекин и другие крупные города, хотя доля использования электромобилей в мегаполисах страны достаточно высока. Анализ проблемы китайскими специалистами показал, что 85% электроэнергии в стране производится на тепловых электростанциях, работающих преимущественно на угле. С увеличением количества электромобилей растёт и потребление электроэнергии, вырабатываемой на загрязняющих воздух станциях.
Целесообразность
При анализе целесообразности использования электромобиля или традиционного автомобиля в российском регионе стоит учесть несколько факторов:
• Стоимость топлива. При наличие в городе крупного нефтеперерабатывающего предприятия стоимость традиционного автомобильного топлива может быть относительно ниже, чем в других регионах, что может частично нивелировать экономические преимущества электромобиля.
• Источники электроэнергии. Если электроэнергия в регионе производится в основном за счет угольной или газовой генерации, то экологические преимущества электромобиля будут менее выраженными. Важно понимать структуру местного энергетического баланса.
• Инфраструктура зарядки. Необходимо оценить доступность и распространенность зарядных станций для электромобилей. Иначе, при отсутствии зарядок использование электрокара будет не практичным.
• Субсидии и льготы. Следует проанализировать, есть ли в регионе государственные или муниципальные программы поддержки приобретения и эксплуатации электромобилей, которые могут улучшить их экономическую привлекательность. Например, одно из преимуществ электромобилей — бесплатная парковка на улицах Москвы.
• Эксплуатационные расходы. Помимо стоимости топлива, важно учитывать другие затраты, такие как обслуживание, ремонт и замена компонентов, которые могут различаться для электромобилей и традиционных автомобилей.
В целом, чтобы определить, какой вариант (электромобиль или традиционный автомобиль) будет более выгодным и оптимальным с экономической и экологической точек зрения для конкретной ситуации в том или ином регионе необходим детальный сравнительный анализ с учетом всех перечисленных факторов.