Emise CO2 u elektromobilů: Tesla horší než BMW?

Abychom se dostali k množství CO2, které se vyprodukuje při výrobě elektřiny pro elektromobil, musíme zjistit, kolik kWh energie musíme vyrobit a tedy začít pěkně od konce, od auta. Zde je ale nutné dávat pozor. Údaj o spotřebované energii, kterou Tesla uvádí v palubním počítači, je totiž něco jiného, než energie, kterou vysaje ze zásuvky. Do hry totiž vstupuje efektivita nabíjení i samovybíjení baterie (tzv. vampire load).

Pokud se podíváme na Teslu Model S na Spritmonitor.de, vidíme tam průměrnou spotřebu přibližně 20,6 kWh na 100 km. Otázkou je, zda uživatelé uvádí spotřebu, kterou ukazuje auto nebo měřič elektrické energie. Poněvadž jsme ale spočítáním průměru z mnoha desítek údajů z palubního počítače z diskuzního fóra na teslamotorsclub.com došli k hodnotě okolo 21,1 kWh na 100 km, patrně půjde ve většině případů o údaj, který poskytuje auto. Počítejme tedy s průměrem 20,8 kWh na 100 km.
Tohle je tedy "šťáva", která se využije v elektromotoru. Nyní se ale musíme věnovat tomu, kolik energie jde do auta z elektrické zásuvky, tedy skutečné náklady na elektřinu. Opět se podíváme na diskuzní fóra na příspěvky uživatelů, kteří porovnali údaje z měřičů elektrické energie a údaje, které poskytlo auto. Tesla tvrdí, že efektivita nabíjení může dosáhnout až 92 %, což by mělo být teoretickým maximem. V praxi nicméně uživatelé reportují spíše hodnoty v rozmezí mezi 80-85 %. Průměr ze zhruba dvou desítek měření efektivity nabíjení mezi reálnými uživateli bylo 82,5 %. Připomeňme však, že v tomhle je započítáno už i samovybíjení baterie (čím více se sama vybije, tím člověk méně najede na stejné "natankování" a efektivita mu vyjde nižší).

Pokud tedy Tesla Model S má průměrnou spotřebu zhruba 20,8 kWh na 100 km, je potřeba ze zásuvky dostat 25,2 kWh na to, aby auto ve skutečnosti ujelo oněch 100 kilometrů. Nemusí nás zajímat žádná efektivita elektromotoru, vybíjení baterie a podobně, neboť toto je hodnota, v které je už vše započítané. Na jedné straně energie ze zásuvky, na druhé straně počet ujetých kilometrů. Znovu upozorňuji, pokud auto necháte dlouho stát, samo se částečně vybije a samovybíjení už bude započítáno jednoduše v tom, že méně ujede.
Nyní už tedy víme, kolik energie se musí dostat ze zásuvky. Teď musíme zjistit, kolik energie potřebujeme dostat z elektrárny. Díky malým rozměrům naší republiky a poměrně krátkým přenosovým drahám z elektrárny ke spotřebiteli můžeme v ČR těžit z poměrně malých ztrát ve vedení. V roce 2013 byl průměr EU okolo 6,5 %, zatímco v ČR se ve vedení ztratilo jen 4,8 % energie. Např. v Africe jsou běžné ztráty okolo 40 %, v Indii pak můžeme počítat s 18 %. Pokud tedy ze zásuvky potřebujeme dostat 25,2 kW, elektrárna musí vyprodukovat 26,5 kWh. Pokud tedy elektrárna vyprodukuje 26,5 kWh, do zásuvky se kvůli všem ztrátám ve vedení dostane v průměru 25,2 kWh a do elektromotoru Tesly pak kvůli ztrátám při nabíjení i samovybíjení dostane oněch 20,8 kWh, což stačí na projetí 100 km.

Ve zkratce se ještě podívejme na cenu. Pokud bychom auto nabíjeli z klasické zásuvky (což vzhledem k nízkým proudům bude trvat věčnost), pak např. při ceně okolo 4,4 Kč za jednu kWh zaplatíme 25,2 × 4,4 = 111 Kč na 100 km. Pokud vezmeme dnešní cenu benzinu, která je zhruba 29 Kč za litr, pak by se tyto náklady vyrovnaly spotřebě 3,8 litru benzínu na 100 km. Je snad naprosto jasné, že auto svými rozměry a výkonem srovnatelné s Teslou S nikdy za 3,8 litru jezdit nebude a ve skutečnosti bude spotřeba tak trojnásobná. Náklady na "palivo" by tak v případě Tesly S měly být třetinové, a to hovoříme o napájení z běžné distribuční sítě.

Jsou místa, kde si auto můžete nabít i zdarma. Sami asi uznáte, že není moc míst, kde by se totéž mohlo stát s benzínem. Jak to ale s elektřinou zdarma bude v budoucnu, zatím těžko odhadnout. Každopádně je zde ještě problém spotřební daně u benzinu a nafty, která do značné míry navyšuje tento poměr. Nicméně i bez spotřební daně by byl poměr zhruba dvojnásobný ve prospěch elektromobilu.
Pojďme ale konečně na emise CO2. Pro zajímavost nejprve uvedu tabulku emisí CO2 jednotlivých typů elektráren na jednu vyrobenou kilowatthodinu. Čísla pocházejí z mnoha zdrojů a je uveden průměr získaných hodnot. Většinou jde o průměr zhruba 20 hodnot, což by mělo zaručit, že hodnoty budou hovořit obecně o daném typu elektrárny. V praxi ale zejména alternativní zdroje energie mají obrovský rozptyl hodnot (klidně jeden desítkový řád) a průměr je zde poněkud abstraktní číslo. Relativně stabilní hodnoty jsou vidět u uhelných, ropných a plynových elektráren.

Např. u vody hodně záleží na tom, zda jde o elektrárnu na řece (pak se bavíme o hodnotách klidně okolo 5 g CO2/kWh), nebo se bavíme o přečerpávacích (zde to mohou být desítky gramů CO2/kWh, někdy se lze dostat i přes stovku). U solární energie rovněž záleží na poloze. Zatímco v Indii díky dlouhému slunečnímu svitu nemají problém pohybovat se okolo 30 g CO2/kWh, ve Finsku už atakují hodnotu okolo 100 gramů CO2/kWh.

Čísla zahrnují i emise vypuštěné při výrobě dané elektrárny, což je např. důvod, proč solární energie není až tak čistá, jak by se mohlo zdát na první pohled a z alternativních energií je jedna z "nejšpinavějších".

Typ elektrárny	Emise CO2 (g/kWh)	Typ elektrárny	Emise CO2 (g/kWh)
hnědé uhlí	1100	příbojové vlny	30
černé uhlí	930	jádro	25
ropa	720	geotermální (suchá pára)	25
zemní plyn	460	voda	17
geotermální (mokrá pára)	180	vítr	12
solární energie	65

V České republice se hodně energie získává z uhlí, což je v podstatě nejméně ekologický způsob, jak vyrábět elektřinu (jsou ale i nové kombinované typy uhelných elektráren se zhruba polovičními emisemi). Na druhou stranu nemalou část energie vyrábíme v jaderných elektrárnách, které jsou jedny z nejekologičtějších co do vzdušných emisí (ty mají zase problém co s vyhořelým palivem). V poslední době se i u nás rozvíjí alternativní způsoby výroby elektrické energie.

Pokud jde o EU, jsou průměrné emise pro výrobu jedné kWh přibližně 355 g CO2 (průměr z mnoha čísel), v České republice je to pak podstatně vyšších 610 gramů. Poněvadž ale nejde o úplně nejnovější čísla (snažili jsme se získat data z posledních cca 6 let), je dost dobře možné, že zejména kvůli velkému rozmachu solární energie v posledních letech a dalšímu vývoji se dnes budeme pohybovat o něco níže. Počítejme však se starším údajem 610 gramů CO2 na kWh.

Aby Tesla S ujela 100 kilometrů, potřebuje vyrobit 26,5 kWh elektrické energie. To je 0,265 kWh na 1 kilometr. Pokud tedy výroba české elektřiny znamená 610 gramů CO2 na jednu kWh, snadno vypočteme, že emise činí 162 gramů CO2 na 1 kilometr. Ty ale nejdou z výfuku Tesly S (žádný nemá), ale jde o emise, které se vypustí na výrobu elektrické energie, aby Tesla S mohla ujet 1 kilometr. Jsou v tom započítány i ztráty ve vedení a nabíjení, prostě vše co se týká paliva od začátku jeho zpracovávání v elektrárně.

Tyto emise jsou ekvivalentní s emisemi benzinového motoru se spotřebou 7,0 litru na 100 km. Jak je vidět, Tesla S provozovaná v českých podmínkách nemusí být vůbec tak ekologická, jak by si majitelé přáli. Na druhou stranu, hovoříme zde o luxusním pětimetrovém autě s výkonem 285 až 515 kW schopném dle verze zrychlit z 0 na 100 km/h za 3,2 až 5,8 sekundy, pokud vynecháme nejnovější model P100D, jehož spotřeba ještě není ve výše uvedených číslech.

Jen tak pro zajímavost, pokud se podíváme na vozy z roku 2012 a novější u konkurence, pak dle Spritmonitoru.de najdeme u BMW řady 7 s výkonem benzinového motoru 300-331 kW spotřebu 13,5 l/100km, u Mercedesu třídy S s průměrným výkonem 350 kW pak necelých 12,0 l/100km. I v našich českých podmínkách tak Tesla Model S způsobí, že se do ovzduší dostane lehce nad polovinu toho, co u konkurenčního auta s benzinovým motorem.
Pokud bychom se bavili o Tesle S provozované na průměrnou evropskou elektřinu (355 gramů CO2 na kWh), pak už bychom hovořili o emisích 94 gramů na 100 km. To odpovídá spotřebě pouhých 4,1 litru benzinu na 100 km. Na tak obrovské auto je to skvělá hodnota. Pochopitelně, není to ani zdaleka nula, ale elektromobil je očividně výrazně čistější než srovnatelně velké a podobně tak dynamické auto na benzin.

Možná si z vás někteří říkají, že když jsme počítali přenos elektřiny z elektrárny přes síť až do auta, měli bychom také započítat transport a výrobu samotného benzinu. Nebudu vás zatěžovat počty, ale pokud jde o převoz pohonných hmot z rafinérií do čerpacích stanic, vyšla mi zátěž maximálně tak okolo 15 gramů CO2 na litr paliva v závislosti na vzdálenosti. V praxi to znamená, že při 7litrové spotřebě benzinového auta se přeprava benzinu projeví maximálně tak jediným gramem CO2 navíc, tedy ani ne procentem. Na rozdíl od elektřiny tak převoz benzinu není v celkovém součtu žádný výraznější ekologický problém.
O mnoho zajímavější je to ale se samotnou výrobou benzinu. Rafinace benzinu totiž vyžaduje vstupní energii, která tvoří dle různých údajů nějakých 0,8 až kolem 2,5 kWh na 1 litr benzinu. Nejčastěji se objevují hodnoty někde kolem 1,2 až 1,5 kWh, počítejme např. s 1,35 kWh. A část této energie je tvořena elektřinou. Místo toho, aby se elektřina využila v autě přímo, je určena k výrobě benzinu, který se pak nepříliš efektivně spaluje v motoru.

Hovoří se o tom, že elektřina tvoří okolo 15 % z těchto energetických vstupů. To znamená, že na výrobu 1 litru benzinu potřebujeme zhruba 0,2 kWh elektřiny. Při českých emisích okolo 610 gramů CO2 na výrobu 1 kWh to už zatíží každý litr benzinu dalšími cca 120 gramy CO2. Při výše uvedené spotřebě 7 litrů na 100 km to už přidá dalších cca 850 gramů CO2 navíc na 100 km, resp. 8,5 gramu CO2 na 1 km. Tedy navýšení emisní stopy vozu o 5 % (ze 162 gramů). Plus minus.

Přitom se nezabýváme tím, jaký ekologický vliv má zbývajících 85 % vstupní energie pro rafinaci, neboť i samotná rafinérie produkuje nemálo CO2. Pokud by čistě teoreticky byla všechna tato energie elektřinou (nebo energií, jejíž výroba vyprodukuje podobné emise jako elektřina), pak by jen pro výrobu 1 litru benzinu, jenž stačí u takového auta na projetí něco přes 14 km (7 litrů na 100 km = 1 litr na cca 14,3 km), bylo spotřebováno tolik elektřiny (resp. energie), která by elektromobilu Tesla S vystačila na 5 km (při spotřebě 26,5 kWh na 100 km znamená 1,35 kWh energie pohon na 5,1 km). A to už je docela rána pro benzinové auto, přičemž jsme nepočítali se srovnatelnou benzinovou limuzínou, kde by to bylo ještě horší. Znovu ale upozorňuji, že nevíme, jaké emise má těchto zbývajících 85 %, není to totiž elektřina, ale úplně čistá energie to s největší pravděpodobností rovněž nebude.
Pokud bychom počítali pouze s těmi 15 % elektřiny a dopravou benzinu na čerpací stanici, u auta se 7litrovou spotřebou emise stoupnou ze 162 na 172 gramů CO2 na 1 km (162+1+8,5). Za předpokladu, že by zbývajících 85 % energie nutné k výrobě benzinu mělo přibližně stejné emise jako výroba elektřiny, pak bychom se dostali na úroveň až okolo 220 gramů CO2 na km (162+1+8,5*100/15).

Znovu připomínám, toto platí jen za předpokladu, že i zbývající energie byla vyrobena se stejnými emisemi jako elektřina. V jiném článku vypočetli, že emise pro těžbu a rafinaci ropy dosahují zhruba takové úrovně, že u našeho auta se 7litrovou spotřebou by to vygenerovalo dalších 23 gramů CO2 za každý ujetý kilometr. Nechceme se pouštět do dalekosáhlých spekulací, když se tato čísla tak dost liší, takže řekněme jen to, že Tesla S provozovaná v ČR způsobí výrobou elektřiny nutné pro svůj provoz takové emise, jaké by způsobilo benzinové auto se spotřebou méně než 7 litrů.

Ve výše uvedeném příkladu s 15 % elektřiny by to vyšlo na ekvivalent 6,6 litrů. Pokud by veškerá energie na rafinaci ropy měla ekologickou zátěž jako výroba elektřiny, bylo by to dle prvního výpočtu jen 5,1 litrů a v případě výše zmíněného dalšího článku pak 6,1 litrů. My se ale spokojme s tvrzením, že je to určitě méně než 7.