Analiza emisji gazów cieplarnianych podczas cyklu życia pojazdu elektrycznego i spalinowego

Na rysunku 1. pokazano, w jakim stopniu zmniejszy się ślad węglowy pojazdu elektrycznego w porównaniu z autem spalinowym (z silnikiem benzynowym i wysokoprężnym) na etapie eksploatacji. W przypadku niektórych modeli pojazdów elektrycznych o średnim rocznym przebiegu 15 000 km ładowanie energią ze źródeł odnawialnych zmniejsza emisję CO₂ o ponad 3,5 tony [3]. Niska sprawność silników spalinowych w pojazdach (dla silników o zapłonie iskrowym: η = 0,3 – 0,36, wtryskowym: η = 0,4 – 0,45) powoduje ponad dwukrotnie wyższą emisję CO₂ niż w pojazdach z silnikiem elektrycznym (silniki klatkowe: η = 0,89–0,95 lub silniki z magnesami trwałymi, PMSM, BLDC: η = 0,95–0,98). Wskazuje również na udział CO₂ w produkcji energii elektrycznej (EV zasilany z OZE i EV zasilany z tradycyjnej sieci energetycznej) [4]. W dalszej części artykułu skupiono się na analizie emisyjności dwutlenku węgla (CO₂) jako głównego składnika GHG, pominięto analizę innych szkodliwych substancji występujących w niewielkich ilościach (np. metan CH₄).

Biorąc pod uwagę środowiskowe skutki rozwoju elektromobilności w tym kontekście, pojawiają się wątpliwości, czy zmiana sposobu zasilania napędu pojazdów z paliw kopalnych na energię elektryczną, produkowaną m.in. w Polsce głównie dzięki spalaniu węgla, ograniczy emisję CO₂ i innych szkodliwych substancji. Ponadto zmienia się sposób korzystania z elektryczności. Coraz większy udział mają odnawialne źródła energii, w tym energetyka rozproszona, której rozwój przynosi wiele korzyści zarówno inwestorom, jak i systemowi przesyłu energii. Dlatego przy zastosowaniu coraz czystszej energii elektrycznej rozwój elektromobilności w skali globalnej przynosi ewidentne korzyści środowiskowe [4].

Polityka klimatyczna w zakresie obniżenia emisji gazów cieplarnianych

Największy wzrost emisji CO₂ w 2021 r. miał miejsce w sektorze produkcji energii elektrycznej i ciepła, osiągając poziom ponad 14,6 Gt, co jest najwyższym poziomem w historii. Stanowiło to 46% globalnego wzrostu emisji ze względu na wykorzystanie wszystkich paliw kopalnych, aby wykorzystać wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną. Transport był jedynym sektorem, w którym globalne emisje CO₂ utrzymywały się znacznie poniżej poziomów z 2019 roku. W 2020 r. ekwiwalent emisji CO₂ w transporcie wyniósł ponad 9 Gt i od tego czasu stale rośnie [2]. Wpływ rekordowej sprzedaży samochodów elektrycznych w 2021 roku na redukcję emisji został zniwelowany przez równoległy wzrost sprzedaży SUV-ów [5].

Pandemia COVID-19 wpłynęła na zmniejszenie emisji w sektorze transportu w 2020 r., a szczególnie dotknęła transport lotniczy. Emisje z międzynarodowego lotnictwa były w 2020 r. o 54% niższe niż w 2019 r. Jednak spadek emisji spowodowany pandemią jest tymczasowy, ponieważ przewiduje się, że liczba lotów ma powrócić do poziomu z 2019 r. być może już w 2024 r. [5]. Oczekuje się jednak, że przy istniejących i planowanych środkach emisje CO₂ do 2030 r. w UE spadną tylko o 36% poniżej poziomów z 1990 r. Nowy cel wymaga zatem wzmocnienia i rozszerzenia polityki klimatycznej. Taki jest właśnie cel pakietu „Fit for 55”, zaproponowanego przez Komisję Europejską 14 lipca 2021 r., aby osiągnąć redukcję emisji gazów cieplarnianych o 55% [1], [6], [7]. 

Prognozy krajowe wskazują (rys. 2.), że państwa członkowskie UE spodziewają się wzrostu emisji z transportu po 2020 r. Bez wdrożenia dodatkowych środków można by zaobserwować wzrost do 2025 r. (prognozy WEM), a oczekiwana później redukcja w 2030 r. osiągnęłaby poziom emisji wyższy o około 10% od poziomów z 1990 r. Jeżeli zostaną wdrożone dodatkowe środki (prognozy WEM), maksymalny poziom emisji nastąpi w 2022 r., a następnie zostanie zmniejszony, osiągając w 2030 r. poziom 6% poniżej poziomów z 1990 r. [6]. Większość planowanych polityk i środków w sektorze transportu koncentruje się na promowaniu paliw niskoemisyjnych lub pojazdów elektrycznych, a także zachęcaniu do przejścia na transport publiczny. Sektor transportu pilnie potrzebuje transformacji niskoemisyjnej połączonej z dekarbonizacją samochodów osobowych, stawiając problem zmniejszenia emisji jako najwyższy priorytet.

Badania nad emisyjnością gazów cieplarnianych w cyklu życia pojazdu elektrycznego

Jednym z kompleksowych podejść w ocenie cyklu życia pojazdu (ang. LCA – Life Cycle Assessment) jest badanie WTW (ang. Well-To-Wheels), koncentrujące się na cyklu życia nośnika energii wykorzystywanego do napędzania pojazdu (paliwo płynne lub energia elektryczna), z uwzględnieniem aspektów ochrony środowiska (rys. 3.). Cykl WTW można podzielić na etap od źródła nośnika energii do zbiornika energii WTT (ang. Well-To-Tank), który koncentruje się na dostarczaniu energii ze źródła do urządzeń magazynujących energię w pojeździe, oraz etap od zbiornika energii do kół napędowych pojazdu TTW (ang. Tank-To-Wheels), w którym nośnik energii służy do napędzania pojazdu podczas pracy. Etap WTT obejmuje wszystkie procesy od wykorzystania pierwotnego przepływu lub zapasów energii po różne formy konwersji, dystrybucji i magazynowania nośników energii. Obciążenie środowiskowe tego etapu jest bardzo różne i zależy od sposobu wytwarzania nośnika energii – przykładowo istnieje duża różnica między energią elektryczną wytwarzaną w elektrowniach wodnych i węglowych a energią z paliw płynnych w pojazdach spalinowych: podczas etapu TTW emitowane są spaliny i opary. Pojazdy elektryczne nie powodują żadnych emisji w etapie TTW, jednak jest on nadal ważny ze względu na różny poziom sprawności i strat energii w różnych konfiguracjach układu napędowego pojazdów elektrycznych, które wpływają na ogólne wyniki badania cyklu WTW [8], [9].

W [10] przedstawiono wyniki badań emisyjności CO₂, które wskazują, że pojazd konwencjonalny wytwarza 62 866 kg ekwiwalentu CO₂, pojazd elektryczny – 31 821 kg ekwiwalentu CO₂, a hybryda – 40 773 kg ekwiwalentu CO₂. W przypadku wszystkich trzech typów pojazdów faza użytkowania ma największy udział w emisji ekwiwalentu CO_2; do fazy użytkowania pojazdu konwencjonalnego można przypisać 96% emisji, pojazdu hybrydowego: 91% emisji oraz pojazdu elektrycznego: 69% emisji. Produkcja akumulatorów odpowiada za 24% emisji w cyklu życia pojazdu elektrycznego, ale tylko za 3% emisji w cyklu życia pojazdu hybrydowego.

Rysunek 4. przedstawia analizę emisyjności autobusów elektrycznych w całym cyklu życia, z uwzględnieniem miksu produkcji energii elektrycznej, na przykładzie Szwecji – w porównaniu do Unii Europejskiej i Stanów Zjednoczonych. W przeważającej większości sprowadza się on do generacji energii w hydroelektrowniach oraz w elektrowniach jądrowych. Wykres przedstawia zależność emisji ekwiwalentu CO₂ w miksie energetycznym w stosunku do emisji ekwiwalentu CO₂ w przeliczeniu na liczbę osób w autobusie na 1 km.

Z rysunku 4. można wywnioskować, że wszystkie opcje: pojazdy zelektryfikowane i te używające paliwa alternatywnego HVO (ang. Hydro-treated Vegetable Oil – uwodorniony olej roślinny, biopaliwo) wykazują wyraźne korzyści w porównaniu z konwencjonalnym pojazdem z silnikiem Diesla. Znacząca redukcja wpływu na środowisko jest osiągnięta dzięki silnikowi z układem hybrydowym (HEV – ang. Hybrid Electric Vehicle). Można zauważyć, że konwencjonalny HVO powoduje znacznie niższe emisje niż opcje diesel, HEV i PHEV (ang. Plug-in Hybrid Electric Vehicle – hybrydowy samochód elektryczny z możliwością ładowania ze źródła zewnętrznego). Oznacza to, że etap WTT (produkcja HVO) powoduje wyższe emisje niż produkcja ropy naftowej, ale z kolei znacznie niższe od etapu TTW pojazdu, ponieważ CO₂ emitowany ze spalania HVO jest biogenny. Dwie strefy oznaczone na czerwono wskazują przecięcia krzywych o szczególnym znaczeniu. Pierwsza z nich znajduje się przy natężeniu sieci około 200 g ekwiwalentu CO₂/kWh.

Poniżej tego przecięcia autobusy elektryczne w szwedzkim miksie energetycznym wypadają najlepiej spośród wszystkich opcji. Natomiast powyżej tej wartości opcja HEV HVO występuje jako alternatywa o najniższym poziomie emisji CO₂. Analogicznie dla natężenia powyżej 750 g ekwiwalentu CO₂/kWh, czyli na prawo od górnej strefy oznaczonej kolorem czerwonym i wyższej niż uśredniony miks zarówno w UE, jak i USA, obie opcje hybrydowe emitują więcej niż autobus wysokoprężny HEV. Ponadto, sięgając do około 600 g ekwiwalentu CO₂/kWh, całkowita emisja spada wraz ze wzrostem poziomu elektryfikacji – od opcji HEV do PHEV, aż do w pełni elektrycznego autobusu.

Na rysunku 5. przedstawiono zależność wpływu na klimat poszczególnych faz cyklu życia różnych typów pojazdów. W przypadku pojazdów elektrycznych i hybrydowych typu plug-in końcowa wartość emisji zależy w dużym stopniu od tego, jak wygląda miks energetyczny – w tym przypadku przedstawiono porównanie emisji CO₂ w Szwecji, Unii Europejskiej i USA. Emisje związane z fazą produkcji pojazdów w pełni lub w części elektrycznych są wyższe niż w przypadku pojazdów konwencjonalnych. Wyraźną korzyścią zdrowotną, zapewnianą przez elektryfikację pojazdów, nawet jeśli stosunkowo duża część energii cyklu życia pochodzi ze spalania paliw kopalnych (na etapie produkcji), jest to, że ludzie są mniej narażeni na wysokie stężenia zanieczyszczeń powietrza w centrach miast. W szwedzkim miksie wpływ produkcji jest większy niż wpływ fazy użytkowania. Natomiast w przypadku miksu energetycznego Unii Europejskiej czy Stanów Zjednoczonych wpływ fazy użytkowania jest znacznie większy niż wpływ produkcji, co wynika ze znacznie większej emisyjności systemu energetycznego.

Pojazdy hybrydowe HEV i PHEV z silnikiem spalinowym przyczyniają się do zwiększenia całościowej emisji GHG (głównie CO₂, ale też CH₄) w porównaniu z pojazdami w pełni elektrycznymi i pojazdami hybrydowymi zasilanymi HVO. Porównując HEV i PHEV do konwencjonalnego pojazdu, można zauważyć, że stosowanie HEV jest korzystne niezależnie od tego, czy uzupełniającym dostępnym paliwem jest olej napędowy, czy HVO. Korzyści z elektryfikacji z ładowaniem uwarunkowane są zależnościami pomiędzy emisją dostępnego miksu energii elektrycznej i dostępnymi opcjami paliwowymi. Gdy olej napędowy jest opcją paliwową dla wielu pojazdów hybrydowych i autobusów w pełni elektrycznych, to jeszcze bardziej wpływa na zmniejszenie emisji GHG w większości krajów UE, ale w USA – niekoniecznie. Z drugiej strony, jeśli dla autobusu dostępne jest paliwo takie jak HVO, tj. niskoemisyjne biopaliwo oparte na odpadach, wówczas warunki osiągania korzyści poprzez stosowanie pojazdów hybrydowych stają się bardziej widoczne, a z punktu widzenia łagodzenia zmian klimatu są dostępne tylko w miejscach o stosunkowo niskiej intensywności emisji dwutlenku węgla (poniżej 200 g ekwiwalentu CO₂/kWh). Podsumowując, wszystkie opcje oparte na napędzie elektrycznym lub zasilane HVO przynoszą wyraźne korzyści w porównaniu z konwencjonalnym autobusem z silnikiem Diesla. Pojazd w pełni elektryczny ma największy potencjał zmniejszenia emisji spośród wszystkich opcji, mimo największego obciążenia związanego z jego wyposażeniem.

Aby odpowiedzieć na pytania, w jaki sposób elektryfikacja na dużą skalę wpływa na emisje CO₂ w cyklu życia pojazdów oraz jak charakterystyka akumulatorów wpływa na środowisko, można oszacować łączną roczną emisję pojazdów. Na przykładzie transportu publicznego (autobusy) widać, że łączna emisja jest uzyskiwana poprzez oszacowanie emisji związanej z rodzajem paliwa, z wykorzystaniem współczynników emisji różnych paliw oraz emisji związanych z akumulatorami, z uwzględnieniem w ich cyklu życia emisji CO₂ podczas produkcji. Całkowitą emisję U_c CO₂ wybranej sieci autobusowej, a także podział na emisje z paliwa i akumulatorów, można obliczyć w następujący sposób (1) [12]:

gdzie:

l – trasa autobusowa,

tech – technologia autobusów,

T_l,tech – zmienna binarna kojarząca trasy autobusu z określoną technologią (np. biodiesel, elektryczny) {0,1},

P_tech – maksymalna moc magazynowana w autobusie z wykorzystaniem technologii (tech),

PC_tech – pobór mocy przez autobus z wykorzystaniem technologii (tech),

EB_tech – współczynnik emisji dla akumulatora w oparciu o technologię (tech),

EP_tech – współczynnik emisji dla paliwa dla każdej technologii (tech),

L – liczba tras autobusowych,

LF^bat – żywotność akumulatora,

L_l – długość trasy autobusu,

TC_l – całkowita roczna liczba przejazdów na trasie autobusu (l),

N_l^bus – liczba pojazdów wykorzystanych do obsługi każdej trasy (l),

n_TECH – liczba technologii,

EWB_tech – energia właściwa akumulatora,

N^{bat change} – liczba wymian baterii zakładana na żywotność autobusu.

Natomiast całkowite zużycie energii jest obliczane następująco (2):

Emisyjność CO₂ i innych szkodliwych substancji podczas cyklu produkcyjnego pojazdu elektrycznego

Z perspektywy cyklu życia pojazdu spalinowego, większość emisji gazów cieplarnianych jest uwalniana podczas jego użytkowania, stanowiąc ponad 80% emisji w cyklu życia [13]. Biorąc pod uwagę dużą liczbę pojazdów spalinowych znajdujących się obecnie na drogach i wciąż produkowanych, dekarbonizacja w fazie użytkowania samochodów jest najbardziej krytyczną kwestią. Ale nie można ignorować znaczenia dekarbonizacji fazy produkcji samochodu (łańcucha dostaw), która, ze względu na ok. 20% emisję gazów cieplarnianych w całym cyklu życia pojazdu, jest trudniejsza niż faza użytkowania. Samochód osobowy potrzebuje około 20 000–30 000 różnych komponentów i części, co sprawia, że łańcuch dostaw jest długi i złożony. Najbardziej emisyjnymi składnikami zarówno pojazdów z silnikami spalinowymi, jak i pojazdów elektrycznych, są żelazo i stal, stanowiąc ok. 1,7 tony na każdy pojazd [13]. Osiągnięcie neutralności pod względem emisji CO₂ w sektorze produkcji stali ma istotne znaczenie dla świata i wpływ na przemysł motoryzacyjny.

W porównaniu z pojazdami spalinowymi emisje gazów cieplarnianych z produkcji pojazdów elektrycznych są wyższe – odpowiadają za 50% emisji w całym cyklu życia pojazdu [13]. Rysunek 6. pokazuje, że rosnący poziom elektryfikacji pociąga za sobą wyższą emisję CO₂ w cyklu życia pojazdu. Nie uwzględniono cyklu życia nośnika energii WTW i eksploatacji pojazdu.

Intensywność emisji GHG w łańcuchu dostaw wynika głównie z produkcji akumulatorów (rys. 6.). Jednak emisje wynikające z produkcji elementów podwozia, ramy i nadwozia, które są wspólne dla każdego typu pojazdu, pochodzą głównie z przetwarzania materiałów, a w szczególności z produkcji stali i aluminium (rys. 7.). Biorąc pod uwagę, że łańcuch dostaw producentów samochodów obejmuje wiele branż i tysiące firm, jego dekarbonizacja jest problemem systemowym. Dlatego wdrożenie kompleksowego i holistycznego programu dekarbonizacji skierowanego do łańcucha komponentów dostaw jest pilne i konieczne dla przejścia przemysłu motoryzacyjnego na energię elektryczną.

Drugim najpowszechniejszym metalem używanym w produkcji samochodów i jednocześnie drugim co do wielkości źródłem gazów cieplarnianych jest aluminium. Pojazdy elektryczne muszą mieć zmniejszoną wagę, aby zrównoważyć wzrost masy związany z większym akumulatorem, dlatego rośnie wykorzystanie aluminium. Natomiast większy akumulator jest silnym czynnikiem napędzającym rosnącą zawartość aluminium ze względu na użycie tego metalu do produkcji obudowy akumulatora i zamknięć nadwozia, co sprawia, że zużycie aluminium w pojazdach elektrycznych jest o 45% wyższe niż w pojazdach spalinowych. W 2019 r. średnia zawartość aluminium we wszystkich typach pojazdów w Europie wynosiła 179,2 kg i szacuje się, że wzrośnie o 19,6 kg w ciągu najbliższych pięciu lat [13]. Produkcja aluminium jest uzależniona od wydobycia boksytów i rudy nefelinowej, rafinacji tlenku glinu oraz wytopu aluminium pierwotnego, co jest procesem energochłonnym. Średnia globalna intensywność emisji aluminium w 2018 r. wyniosła 17 ton ekwiwalentu CO₂/t, z czego ponad połowa w postaci energii elektrycznej. Istnieje możliwość zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych: przechodząc z energii elektrycznej opartej na węglu na energię odnawialną, współczynnik emisji dla aluminium możemy zmniejszyć do poziomu 5 tCO₂-eq/t [13].

Kolejnym wysokoemisyjnym czynnikiem jest produkcja akumulatorów, która obejmuje różnorodne czynności wymagające dużej ilości energii i zasobów – od wydobycia i rafinacji surowców poza terenem zakładu, przez produkcję, aż po montaż ogniw. Szacuje się, że na każdym z tych trzech etapów, przy produkcji baterii o pojemności kWh, emitowanych jest odpowiednio około 18÷50, 60÷70 i 70÷110 kg ekwiwalentu CO₂. Szacuje się, że emisja gazów cieplarnianych przy produkcji całego zestawu akumulatorów wynosi około 163 kg ekwiwalentu CO₂/kWh [12], [13].

W przypadku ogniwa o energii nominalnej 1 kWh pasta katodowa jest drugim co do wielkości czynnikiem odpowiadającym za emisję gazów cieplarnianych – odpowiada za 28% ich emisji. W porównaniu z innymi metalami produkcja metali użytych do wytworzenia katody ma wyższą intensywność emisji i wynosi: 2,7÷5 kg CO₂ z 1 kg miedzi i 1,7 kg CO₂ z 1 kg stali, ale najwyższe współczynniki emisji mają kobalt i nikiel, osiągając odpowiednio 9÷10 kg ekwiwalentu CO₂/kg oraz 5,25÷10 kg ekwiwalentu CO₂/kg [13].

Analiza emisyjności innych szkodliwych substancji na przykładzie autobusów elektrycznych na etapie WTW wykazała, że jest możliwe zmniejszenie emisji związków NOx i lotnych związków organicznych (VOC – ang. Volatile Organic Compounds) o 60–80% w porównaniu z autobusem z silnikiem wysokoprężnym EURO IV. Badania prowadzone na sztokholmskim transporcie drogowym wykazały, że całkowita ilość związków NOx dla całego miasta wynosiła 3100 tNOx/rok, podczas gdy PM10 wynosiła 860 tPM10/rok [12]. Zakładając, że był to obowiązujący zakres rocznych emisji NOx i PM10 z transportu drogowego w Sztokholmie, podczas innych badań [14] stwierdzono, że redukcja emisji szkodliwych związków z autobusów doprowadziłaby do około 2% redukcji emisji NOx i 0,05% redukcji emisji PM10. Jednak biorąc pod uwagę konkretne miejsca w Sztokholmie, wynik ten mógł być znacznie większy ze względu na znaczne natężenie transportu publicznego. Z tego badania wynika, że poprzez elektryfikację floty autobusowej można zmniejszyć lokalną emisję NOx i PM10 w centrum miast. Jednak wpływ takiej elektryfikacji byłby nieznaczny, ponieważ większość zanieczyszczeń jest produkowana przez transport prywatny. W tym przypadku elektryfikacja flot autobusowych powinna być realizowana w połączeniu ze strategiami na rzecz zwiększonego wykorzystania transportu publicznego, aby zmaksymalizować redukcję emisji GHG z transportu drogowego w środowisku miejskim.

Ślad węglowy akumulatorów litowych

Akumulatory litowe wprowadzane na rynek przy użyciu różnych metod i procesów produkcyjnych różnią się pod względem emisji gazów cieplarnianych. Chociaż masowe stosowanie akumulatorów jest niezbędne do osiągnięcia neutralności klimatycznej, badania nad skutkami cyklu życia gazów cieplarnianych mogą się znacznie różnić pod względem wyników i perspektyw.

W przypadku wpływu gazów cieplarnianych na cykl życia zaleca się, aby dostawcy byli zobowiązani do zadeklarowania powiązanych emisji dla akumulatorów przy użyciu najnowocześniejszej metodologii, takiej jak ślad środowiskowy produktu (PEF – ang. Product Environmental Footprint) i zasady kategorii śladu środowiskowego produktu (PEFCR – ang. Product Environmental Footprint Category Rules), co jest zgodne z badaniem przygotowawczym dotyczącym ekoprojektu [15]. W badaniu PEFCR z 2018 r. wskazano, że w przypadku e-mobilności (akumulatory litowo-jonowe) pozyskiwanie surowców w największym stopniu przyczynia się do śladu węglowego akumulatora (45%), a na drugim miejscu jest jego faza produkcyjna (26%). Ponadto, aby zwiększyć włączenie surowców wtórnych pochodzących z recyklingu, w stosownych przypadkach można włączyć dodatkowe dane dotyczące śladu węglowego materiałów pochodzących z recyklingu [16].

Należy zauważyć, że jeśli chodzi o wpływ gazów cieplarnianych, wprowadzenie granicznego podatku węglowego, jak przewidziano w wytycznych politycznych Ursuli von der Leyen [17], będzie wymagało wypracowania znormalizowanego sposobu udowadniania i weryfikacji zgodności. Mogłoby to stworzyć ramy dla ustalania wymogów dotyczących emisji gazów cieplarnianych do produkcji i dostaw akumulatorów oraz ich komponentów i materiałów – jako alternatywy dla stosowania PEFCR.

W celu opracowania wytycznych dotyczących oznaczenia śladu węglowego akumulatorów można stosować następujące normy:

• ISO 14040:2006 [18] i ISO 14044:2006 [19] (oraz ich odpowiedniki EN) opisujące zasady i ramy oraz określające wymagania i wytyczne dotyczące oceny cyklu życia (LCA);
• ISO 14067:201836 [20], która określa zasady, wymagania i wytyczne dotyczące kwantyfikacji i raportowania śladu węglowego produktu (CFP) w sposób zgodny z ISO 14040 i 14044.

Udostępnianie wiarygodnych, porównywalnych i weryfikowalnych informacji na temat śladu węglowego w poszczególnych etapach cyklu życia akumulatora stanowić będzie narzędzie porównawcze wśród producentów akumulatorów. Może wpływać na promocję pojazdów elektrycznych i systemów stacjonarnych oraz uruchomić popyt na bardziej ekologiczne materiały w składzie ogniw, w tym materiały pochodzące z recyklingu, a także wykorzystanie zielonej energii elektrycznej w produkcji wyrobów akumulatorowych i przetwarzaniu materiałów. Może również umożliwić powiązanie polityk na szczeblu UE i krajowym, wspierających produkcję akumulatorów o mniejszym wpływie na środowisko w ich cyklu życia, poprzez wprowadzenie etykiet środowiskowych lub obniżonego podatku VAT na pojazdy elektryczne bądź opłat w programach odbioru akumulatorów. Może również informować o kryteriach zielonych zamówień publicznych [16].

Podsumowanie

Obecnie wiele krajów i regionów uważa elektryfikację pojazdów za ważną strategię neutralności węglowej w sektorze transportu. Jednak sama produkcja pojazdów elektrycznych nie pozwoli osiągnąć celu określonego w porozumieniu paryskim, czyli ograniczenia ocieplenia o 1,5°C. Aby jeszcze bardziej ograniczyć emisje gazów cieplarnianych w cyklu życia pojazdu elektrycznego, powinien on być ładowany energią odnawialną. Biorąc za przykład średniej wielkości pojazdy elektryczne, emisje gazów cieplarnianych podczas użytkowania stanowią większość emisji gazów cieplarnianych w cyklu życia. W tym kontekście nie można ignorować znaczenia dekarbonizacji produkcji energii elektrycznej. Emisja CO₂ w technologii wytwarzania energii determinuje czystość energii elektrycznej wykorzystywanej przez pojazdy. W porównaniu z energią elektryczną wytwarzaną z paliw kopalnych, intensywność wytwarzania energii z odnawialnych źródeł jest dziesiątki razy niższa. Emisje gazów cieplarnianych z produkcji energii elektrycznej mogą się znacznie różnić w różnych krajach i regionach ze względu na różnice w koszyku energetycznym. Miks energetyczny na głównych rynkach pojazdów elektrycznych nadal zawiera wysoki udział paliw kopalnych. Zwiększenie wykorzystania energii odnawialnej jest kluczem do prawdziwej dekarbonizacji procesu produkcji i eksploatacji pojazdów elektrycznych.

Produkcja akumulatorów do pojazdów elektrycznych wiąże się z różnorodnymi wpływami na środowisko w skomplikowanym łańcuchu dostaw. Istotne jest również szersze spojrzenie i rozważenie innych scenariuszy, w których akumulatory NCM i NCA mogą nie być dominującą technologią do 2050 r. Chociaż prawdopodobnie będą one stanowić część akumulatorów w przyszłości, trwają również liczne prace rozwojowe nad nowym składem chemicznym akumulatorów (np. litowo-żelazowe, niklowo-manganowe czy litowo-siarkowe, litowo-tlenowe bądź litowe w stanie stałym). Technologie te są mniej rozwinięte, ale mają potencjał, aby wejść do użytku przed 2050 r., co stwarza możliwość jeszcze bardziej radykalnych zmian w zapotrzebowaniu na poszczególne metale, zwłaszcza w związku z całkowitym odejściem od niklu i kobaltu.

Natomiast wymagania prawne dotyczące akumulatorów muszą być możliwe do wyegzekwowania. W tym celu organy nadzoru rynku muszą być w stanie zweryfikować zgodność. Ponieważ omówionych poprzednio atrybutów nie można zweryfikować przez kontrolę samego akumulatora, konieczny jest alternatywny system certyfikacji dostarczonych informacji. Jeżeli weryfikację należy przeprowadzić na poziomie produktu, takie kryterium można zweryfikować jedynie poprzez dostarczenie wystarczających danych umożliwiających odtwarzalność obliczeń. Proces weryfikacji, chociaż nie został jeszcze w pełni ustalony, może być również wspierany przez narzędzia informatyczne do kontroli jakości wykorzystywanych danych (np. danych dotyczących działalności i wtórnych zbiorów danych), przyjętych założeń i poprawności czynników charakteryzujących.

Udostępnianie informacji o śladzie węglowym akumulatorów ma za zadanie zachęcać ich producentów do inwestowania w bardziej przyjazną dla środowiska produkcję ogniw w całym łańcuchu wartości.

Literatura

1. „Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/631 z dnia 17 kwietnia 2019 r. określające normy emisji CO₂ dla nowych samochodów osobowych i dla nowych lekkich pojazdów użytkowych”, [Online]. Available: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/PL/TXT/?uri=CELEX%3A02019R0631-20210301. [Data uzyskania dostępu: 5.03.2022].
2. International Energy Agency , „Electric Vehicles, raport,” [Online]. Available: https://www.iea.org/reports/electric-vehicles. [Data uzyskania dostępu: 10.03.2022].
3. K. Masanobu, „Reductions in CO2 Emissions from Passenger Cars under Demography and Technology Scenarios in Japan by 2050,” Sustainability, tom 12, nr 6919, 2020. 
4. J. Szymański, M. Żurek-Mortka, „Industrial Scenario of Renewable Energy-Based Electromobility,” w Advanced Energy and Control Systems. Lecture Notes in Electrical Engineering, tom 820, S. J. S. A. M. P. A. D. Chanda C.K., Red., Springer Singapore, 2022, pp. 3-15.
5. International Energy Agency, „Global Energy Review: CO2 Emissions in 2021. Global emissions rebound shraply to highest ever level,” IEA, France, 2022.
6. European Environment Agency, „Greenhouse gas emissions from transport in Europe,” [Online]. Available: https://www.eea.europa.eu/ims/greenhouse-gas-emissions-from-transport. [Data uzyskania dostępu: 17.03.2022].
7. European Commission, „2050 long-term strategy,” [Online]. Available: https://ec.europa.eu/clima/eu-action/climate-strategies-targets/2050-long-term-strategy_en. [Data uzyskania dostępu: 17.03.2022].
8. A. Nordelöf, M. Messagie, A.M. Tillman, M. Ljunggren Söderman, J. Van Mierlo, „Environmental impacts of hybrid, plug-in hybrid, and battery electric vehicles - what can we learn from life cycle assessment?,” The International Journal of Life Cycle Assessment, nr 19, pp. 1866-1890, 2014. 
9. M. Prussi, M. Yugo, L. De Prada, M. Padella, R. Edwards, L. Lonza, „JEC Well-to-Tank Report v5. EUR 30269 EN,” Publications Office of the European Union, Luxembourg, 2020.
10. K. Aguirre et al., „Lifecycle Analysis Comparison of a Battery Electric Vehicle and a Conventional Gasoline Vehicle,” Proceedings, 2012. 
11. A. Nordelöf, M. Romare, J. Tivander, „Life cycle assessment of city buses powered by electricity, hydrogenated vegetable oil or diesel,” Transportation Research Part D 75, pp. 211-222, 2019. 
12. M. Xylia et al., „Impact of bus electrification on carbon emissions: the case of Stockholm,” Journal of Cleaner Production, nr 209, pp. 74-87, 2019. 
13. A. Kong, M. Zheng, X. Zhang, „Auto Environmental Guide 2021. A comparative analysis of global automaker's decarbonisation: recent actions and future plans,” Greenpeace East Asia, 2021.
14. M. Xylia, S. Silveira, „On the road to fossil-free public transport: The case of Swedish bus fleets,” Energy Policy, tom 100, pp. 397-412, 2017. 
15. P. Van Tichelen, G. Mulder, A. Durand, „Preparatory Study on Ecodesign and Energy Labelling of rechargeable electrochemical batteries with internal storage under FWC ENER/C3/2015-619-Lot 1,” Publications Office of the European Union, Luxembourg, 2019.
16. Bielewski, M., et al., „Analysis of sustainability criteria for lithium-ion batteries including related standards and regulations, EUR 30597 EN,” Publications Office of the European Union, Luxembourg, 2021.
17. U. von der Leyen, „A Union that strives for more. My agenda for Europe : political guidelines for the next European Commission 2019-2024,” Publications Office of the European Union, Luxembourg, 2019.
18. ISO 14040:2006, „Environmental management — Life cycle assessment — Principles and framework,” Technical Committee ISO/TC 207/SC 5 , 2006.
19. ISO 14044:2006, „Environmental management — Life cycle assessment — Requirements and guidelines,” Technical Committee ISO/TC 207/SC 5, 2006.
20. ISO 14067:2018, „Greenhouse gases — Carbon footprint of products — Requirements and guidelines for quantification,” Technical Committee ISO/TC 207/SC 7, 2018.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!