Emisyjność samochodów elektrycznych ładowanych energią z węgla

fot. Punkt ładowania samochodu elektrycznego

Jaką emisję dwutlenku węgla będzie powodował samochód elektryczny zasilany energią z elektrowni węglowej?

Milion elektrycznych samochodów ładowanych energią wytwarzaną z polskiego węgla – taką wizję przyszłości za 10 lat roztoczył niedawno wicepremier Mateusz Morawiecki. Bezsprzecznie, jest to droga do ograniczenia emisji zanieczyszczeń ulatujących z rur wydechowych. Spróbujmy jednak oszacować, jak wygląda to z punktu  widzenia emisji CO2.

Rząd nie kryje, że jednym z celów jest zwiększenie popytu na energię elektryczną, który zostanie pokryty przez elektrownie palące krajowym węglem. Minister energii Krzysztof Tchórzewski wspominał już o miliardach, jakie przy okazji elektryfikacji transportu zarobią kontrolowane przez państwo spółki energetyczne. Czy jednak da się w ten sposób obniżyć emisję dwutlenku węgla? I czy gra warta jest świeczki?

Dla naszych szacunków przyjmijmy kilka założeń, przybliżeń i uśrednień, w taki jednak sposób by nie wpłynęło to znacząco na końcowe wyniki. Zasadnicze znaczenie ma tu emisyjność procesu spalania węgla. Obowiązujące uśrednione wskaźniki to powstanie 342 kg CO2 przy wytworzeniu 1 MWh energii cieplnej z węgla kamiennego i 396 kg CO2 dla węgla brunatnego. Energię cieplną trzeba przetworzyć na elektryczną, co dzieje się z określoną sprawnością. Jeśli przyjmiemy że obecnie sprawność bloków dla obydwu typów paliwa wynosi w Polsce ok. 36 proc., to otrzymujemy emisję 950 kg CO2 dla wytworzenia 1 MWh energii elektrycznej z węgla kamiennego i 1100 kg z brunatnego.

W tym miejscu można zauważyć, że blok na węgiel kamienny o sprawności 46 proc. - co jest granicą dzisiejszej technologii - emituje „tylko” 743 kg CO2/MWh. Z tego prostego rachunku wynika argument rządu za budową nowych wysokosprawnych elektrowni węglowych. Rzeczywiście emisja na jednostkę energii jest w nich o ok. 20 proc. niższa, ale z powodu kilku nowych bloków średnia sprawność całej energetyki węglowej wzrośnie znacznie mniej.

W Polsce energia wytwarzana z węgla pochodzi dziś w 60% z węgla kamiennego, na brunatny przypada pozostałe 40%. Średnia emisyjność energetyki węglowej to zatem 1010 kg CO2/MWh. Ponieważ z obu rodzajów węgla pochodzi 86% wytwarzanej w Polsce energii, to łatwo obliczyć, że emisyjność „prądu w gniazdku” powinna wynosić 868 kg CO2/MWh. Jednak przesyłowi i dystrybucji energii towarzyszą straty. W 2012 r. BBN oszacował je na średnio 7,3% (z czego 84% przypadło na dystrybucję). Przyjmijmy 7%, zakładając, że sytuacja nieco się poprawiła. Zatem, aby odebrać z gniazdka 1 kWh energii, musimy jej wyprodukować ok. 1,07 kWh. Czyli 1 kWh energii „w gniazdku” to emisja 929 g CO2. Przy tym ostatnim działaniu zmieniliśmy jednostki (z MWh na kWh i z kg na g) w celu ułatwienia dalszych rachunków.

Możemy wreszcie podłączyć do gniazdka nasz elektryczny samochód, zakładając przy okazji, że ładowanie odbywa się bez strat. W tym czasie powinniśmy rzucić okiem na parametry samochodów na prąd. Wszystkie dostępne dziś modele (oraz niedostępna jeszcze, acz najgłośniejsza Tesla 3) na 1 kWh zgromadzonej w baterii energii są w stanie przejechać ok. 6 km. Przekładając to na dzisiejsze polskie realia wychodzi nam, że 1 km w dziecku Elona Muska oznacza emisję dokładnie 155 g CO2. Z jednej strony to więcej niż wyznaczony przez UE na 2015 r. średni poziom 130 g/km dla wszystkich nowych samochodów osobowych. Z drugiej strony z pewnością mniej, niż emitują jeżdżące dziś po polskich drugach auta, których średnia wieku oscyluje wokół 15 lat.

Sytuacja natomiast wygląda gorzej w realiach 2026 r., bo w 2021 r. nowe samochody osobowe w UE mają emitować już średnio tylko 95 g CO2/km. Bez zmian w polskiej energetyce nasz „elektryk” będzie zatem emitował sporo więcej niż „spalinówka” z przyszłej dekady. Co prawda w ciągu 10 lat technologia samochodów na pewno pójdzie naprzód, ale sprawność transformacji energii w aucie na prąd jest już bardzo wysoka, a sam układ napędowy tak prosty, że niewiele się da się w nim poprawić. Postęp nastąpi głównie w dziedzinie baterii, co dla naszych rachunków jest mało znaczące. Z taką czy inną baterią, elektryczne auto na 1 kWh dalej będzie w stanie przejechać ok. 6 km. Do dalszych rozważań powinniśmy zatem założyć pewne transformacje rodzimej energetyki.

Na początek wariant zachowawczy – o którym w dalszej części artykułu na portalu WysokieNapiecie.pl