Являются ли электромобили более экологичными? Ищем ответ на один из самых актуальных вопросов нашего времени читать ~6 мин.
Может показаться, что электромобили – это новое явление, но история началась задолго до того, как первый автомобиль компании Tesla появился на улицах в 2008 году. Уильям Моррисон, эксцентричный американский химик из Де-Мойна, штат Айова, годами трудился в секретной подвальной лаборатории, которую он называл «пещерой», и в 1890 году продемонстрировал результат своего одиночества – первую практичную самодвижущуюся четырёхколесную электрическую повозку. Автомобиль с шестью пассажирами развивал максимальную скорость 22 км/ч и был не более чем электрифицированной повозкой, но его прорыв помог открыть первый золотой век для электромобилей.
В течение следующих нескольких лет электромобили различных автопроизводителей начали появляться по всей территории США. В Нью-Йорке даже имелся парк из более чем 60 электрических такси. К 1900 году электромобили достигли своего расцвета, составляя около трети всех автомобилей на дорогах.
Однако низкая скорость, тяжёлые аккумуляторы и массовое производство Фордом модели Т нанесли серьёзный удар по индустрии электромобилей. Модель Т, представленная в 1908 году, сделала автомобили с бензиновым двигателем широко доступными и недорогими. К 1920-м годам в США была улучшена система дорог, соединяющих города, а с открытием техасской нефти бензин стал дешёвым и доступным для сельских жителей Америки.
Несмотря на ряд ложных рассветов в 20 веке, включая впечатляющий, но коммерчески нежизнеспособный автомобиль EV1 компании General Motors в середине 1990-х годов, интерес общественности к автомобилям, работающим на электричестве, вернулся только в начале 2000-х годов, когда усилилась обеспокоенность по поводу выбросов углекислого газа, и небольшая компания Tesla Motors из Кремниевой долины объявила о начале производства роскошного спортивного электромобиля, способного проехать более 200 миль на одной зарядке.
Последующий успех Tesla и глобальное стремление к нулевым выбросам углекислого газа необратимо изменили автомобильную промышленность. Компания General Motors заявила, что к 2035 году она намерена прекратить продажу новых легковых и лёгких грузовых автомобилей, работающих на бензине, и переключиться на модели, работающие на аккумуляторах. В 2021 году Volvo заявила, что будет двигаться ещё быстрее и представит полностью электрический модельный ряд к 2030 году.
Власти во многих странах стимулируют покупку электромобилей гражданами, предоставляя различные льготы. Например в России владельцы электромобилей освобождены от транспортного налога, имеют бесплатный проезд по платным трассам, различные способы бесплатной зарядки, а при покупке предоставляется очень ощутимая дотация от государства. С учётом этой дотации, сегодня можно купить в Москве «Эволют» (первый российский бренд серийных электромобилей) по цене не отличающейся от машин с ДВС.
Но по мере того, как электромобили и грузовики снова становятся массовыми, они сталкиваются с постоянным вопросом: Насколько они экологичны?
В целом, большинство электромобилей, продаваемых сегодня, производят значительно меньше вредных для планеты выбросов, чем автомобили, работающие на бензине. Однако многое зависит от того, сколько угля сжигается для зарядки подключаемых автомобилей. Выбросы парниковых газов выше для электромобиля в «нулевой год» владения автомобилем из-за выбросов, связанных с производством батарей, но этот (избыточный углеродный долг) может быть погашен в зависимости от того, где находится точка безубыточности машины в течение срока службы.
Простая иллюстрация безубыточности углеродного долга электрического по сравнению с обычным автомобилем с двигателем внутреннего сгорания может быть представлена на примере Nissan Leaf EV в Великобритании, одного из самых высокоэффективных электромобилей, доступных на рынке сегодня, выбрасывающего 76 граммов эквивалента углекислого газа, что примерно в 3 раза ниже, чем выбросы в течение жизни среднего обычного автомобиля.
Хотя производство батареи приведёт к возникновению углеродного долга в «нулевой год» владения Nissan Leaf, при использовании средней углеродоёмкости электроэнергии в Великобритании за последние два года ~223 гCO2e/кВтч в нулевой год и постепенном улучшении к целевому показателю 2030 года в 100 гCO2e/кВтч, этот долг будет погашен менее чем через два года вождения.
Однако в странах с гораздо более высокой углеродоёмкостью энергосистемы период окупаемости наступает гораздо позже. Например, в Китае, где средняя углеродоёмкость энергосистемы в 2021 году составила 541 гCO2e/кВтч, Nissan Leaf окупит свой избыточный углеродный долг только через 7 лет.
Хорошей новостью для EV является то, что большинство стран сейчас настаивают на очистке своих электросетей. В Соединённых Штатах за последнее десятилетие коммунальные службы вывели из эксплуатации сотни угольных электростанций и перешли на использование природного газа, ветра и солнечной энергии с низким уровнем выбросов. В результате электромобили становятся всё чище.
Как и многие другие батареи, литий-ионные (Li-ion) элементы, которые питают большинство электромобилей, используют сырье, такое как литий, кобальт и редкоземельные элементы, добыча которых связана с серьёзными экологическими проблемами и нарушениями прав человека.
Добыча лития в Чили и Аргентине подвергается критике, поскольку этот элемент содержится в соляных пустынях. По сообщениям, добыча лития в солончаках вызывает засухи в местных районах, угрожая местному животноводству и растительным фермам. Также не одобряется экспорт добытого лития из Австралии в Китай для переработки, что ещё больше нарушает баланс в цепочке поставок.
При добыче кобальта образуются опасные хвосты и шлаки, которые могут выщелачиваться в окружающую среду, а исследования выявили высокий уровень воздействия кобальта и других металлов в близлежащих населённых пунктах, особенно среди детей. Извлечение металлов из руды также требует процесса, называемого плавкой, который может привести к выбросу оксида серы и другим вредным загрязнениям воздуха.
Автопроизводители обещают разработать батареи с меньшим содержанием кобальта или вовсе отказаться от него. Натриево-ионные батареи (SIB) могут стать ближайшим и наиболее жизнеспособным вариантом, вместо литий-ионных батарей, и в настоящее время они разрабатываются компанией CATL, одним из крупнейших в мире производителей батарей, для питания электромобилей будущего.
Натриевые ресурсы более богаты, их глобальное распределение равномерно, и, в отличие от литий-ионных батарей, для SIB не требуется литий, кобальт, медь и никель. Однако их перспективы зависят от потенциальных научных прорывов, поскольку SIB пока не способны хранить достаточно энергии.
Несмотря на предстоящие проблемы, у электромобилей самый низкий уровень выбросов парниковых газов за весь жизненный цикл по сравнению со всеми другими автомобильными технологиями. Поскольку в ближайшие годы электроэнергия станет менее углеродной, выбросы парниковых газов на протяжении всего жизненного цикла будут только снижаться, что сделает их «выигрышными в чистоте». В настоящее время не существует реалистичного пути к глубокой декарбонизации автомобилей с ДВС в сроки, установленные Парижскими целями, что делает электромобили потенциально единственной технологией с самыми низкими выбросами парниковых газов сегодня и в обозримом будущем.
Спустя сто сорок лет с момента создания Уильямом Моррисоном самодвижущейся четырёхколесной электрической повозки, электромобили стали обычным явлением в крупных городах по всему миру, и они вполне могут оказаться в авангарде усилий по достижению нулевого уровня выбросов углерода к середине столетия.