Již mnoho měsíců si slibuji, že si podrobně pročtu text našich předních odborníků na spalovací motory z ČVUT, který je hojně využíván odpůrci elektromobility jako doklad toho, že nezávislí a vysoce erudovaní odborníci nevidí rozvoj bateriových aut jako nejlepší cestu, kterou by měl automobilový průmysl pomoci ochránit naši planetu.

Ponechám stranou principiální otázku, zda autoři vidí pro snížení emisí z osobní dopravy jinou cestu. Jejich podíl v EU již totiž dokonce předstihl podíl emisí z průmyslu, rychle roste. Bez poklesu emisí i zde je tak nemožné celkové emise podstatně snížit, respektive by vznikla potřeba snížit emise v jiných sektorech výrazněji.

Zaujala mne řada jednotlivých argumentů, na kterých text staví poměrně konzistentní kritiku této technologie.

Nechci se v erudici v této oblasti srovnávat s uvedenými experty, omezuji se spíše na práci s čísly, daty a informacemi, která jsou mi jako matematikovi blízká. Jako fanda do automobilů (jak bateriových tak i „ropných“) pak též vycházím z textů, které se mi jeví jako relevantní.

Za pozornost podle mě stojí následující části textu:

1. Emise k výrobě elektřiny v Česku

Tento ukazatel je podstatný pro určení emisní náročnosti provozu bateriových elektromobilů (BEV). Ačkoliv text není datován, zjevně vznikl po roce 2019 (některé zdroje mají toto datum) a protože se i nadále nachází na webu ČVUT, zřejmě jej autoři považují za dnes relevantní.

Z pro mne nejasného důvodu se ale autoři rozhodli pro využití staršího údaje o této klíčové proměnné:
„Z dostupných údajů pro ČR platil v roce 2015 emisní faktor 0,52 kg CO2/kWh. Vzhledem k tomu, že složení energetického mixu ČR se v posledních letech příliš nemění, lze předpokládat, že v současné době bude platit podobná hodnota.

Jen krátký pohled na internet ukazuje, že předpoklad autorů trochu kulhá, protože podle posledních údajů jde o hodnotu 0,43. To je o více než sedmnáct procent nižší údaj (což lze stěží považovat za „podobnou hodnotu“). Poté, co Česko ukončí svůj faktický bojkot rozvoje obnovitelných zdrojů elektřiny (v jejich podílu jsme na chvostě EU a podíl se dle našeho závazku musí do roku 2030 násobně zvýšit), tak toto číslo samozřejmě dále klesne a dnes koupená auta tak budou během svého života „živena“ elektřinou s podstatně nižšími emisemi.

Mimochodem, v době psaní tohoto textu byla hodnota podle on line portálu electricitymap.org ještě nižší a činila 0,37.
Pokud chceme odhadnout přínos BEV pro emise skleníkových plynů, je třeba využít reálně hodnoty emisní náročnosti výroby elektřiny (plus pracovat s jejím výhledem, neb auta mají dlouhou životnost), jinak je výsledek zkreslen.

2. Degradace baterií

Autoři z ČVÚT přistupují k tomuto pro uživatele důležitému tématu prakticky pouze na základě záruk poskytovaných výrobci, nikoliv dostupných reálných dat. Čímž jakoby předjímali, že využitelnost baterií odpovídá limitní hodnotě záruky:
Dojezd klesá se stářím baterie (počtem dobití). Záruky dnes poskytované na baterie (obvykle 8 let nebo 160 000 km) platí za předpokladu, že kapacita baterie po tu dobu neklesne pod 70 % původní hodnoty. Ale pokles kapacity na 70 % znamená snížení dojezdu o 1/3, protože baterii nelze zcela vybít a vždy musí zůstat určité minimální procento nabití“.

Logika toho, zda třicet procent poklesu kapacity baterie znamená pro uživatele skutečně o 33,3 procenta menší dojezd, mi jasná není (záleží na podmínkách záruky a mám za to, že obvykle jde o využitelnou kapacitu). Ale to není zásadní. Zajímavější jsou zmíněná reálná data, která jsou dostupná na řadě portálů.

Třeba na Electric Vehicle Battery Degradation Tool | Geotab zjistíte, že průměrná ztráta kapacity baterie je po šesti letech 13,5 procenta a klesá „plynule“. Což je na míle vzdálené od autory naznačené degradaci o třicet procent za osm let.

Představa, kterou si možná někteří čtenáři odnesou z textu, že po zhruba osmi letech bateriovým autům klesá dojezd o třetinu, tedy dosavadním datům odporuje.

3. Degradovaná baterie je odpad?

Text o recyklaci baterie začíná slovy: Vysloužilá Li-ion baterie je v podstatě nebezpečný odpad.

Škoda, že autoři neuvádějí, co míní „vysloužilou baterií“. Je totiž faktem, že baterie, které se jeví jako nedostatečné pro využití v BEV, jsou obvykle používány ve stacionárních instalacích, kde pokles jejich výkonu nehraje roli (a jejich cena není proto zdaleka nulová).

Představa autorů, že za recyklaci baterií z BEV bude jejich vlastník platit, se tak jeví jako hodně nepravděpodobná. Navíc, při dnešním stavu technologie, se zdá, že hodnota získaných surovin bude tak vysoká, že dokonce i u slabších stacionárně využitelných baterií bude často docházet k recyklaci (a tedy baterie již nevhodné pro BEV mají značnou hodnotu), aby z nich byly vyrobeny baterie nové.
To, že v ČR na recyklaci dosud neexistuje firma (což zdůrazňují autoři) je vzhledem k minimálnímu rozvoji elektromobility u nás argument, který zcela postrádá relevanci.

4. Nabíjecí ztráty

Jako uživatele BEV mne tato část zaujala nejvíce, a proto s ní tento text uzavřu. Autoři v textu uvádí: „Pro elektromobil se spotřebou 25 kWh/100 km a ztrátami při dobíjení 25 % bude potřeba vyrobit 39,3 kWh/100 km jízdy“.

To je poměrně alarmující zjištění, sice to odpovídá necelým čtyřem litrům nafty a zhruba 4,5 litrům benzínu, za které spalovací auta asi reálně nejezdí, ale i tak to nezní pro BEV úplně dobře (neb jejich výroba je emisně více náročná).

Prvním pozoruhodným údajem jsou nabíjecí ztráty ve výši 25 procent. V samotném textu je ale uveden odhad nabíjecí ztráty 10-25 % (autoři tedy volí pro propočet nejvyšší hodnotu). Toto rozmezí, a nikoliv nejvyšší hodnota, je blízko výsledkům třeba z nedávného testu ADAC, německého automotoklubu.

Jaké jsou podle ADAC ztráty z nabíjení u jednotlivých modelů? | fDrive.cz

V něm je průměrná ztráta (testovaných modelů) ve výši 14,8 procenta (v rozmezí od sedmi do třiceti procent). Stále je to asi více, než by uživatel BEV očekával.

Zaznamenat je ale třeba to, že ADAC měřil nabíjení baterie „pomalým“ AC nabíjením mezi nulou a plnou kapacitou (zřejmě plným vybitím auta = ponecháním „nevyjezditelné“ části a nabitím „do plna“), což v praxi uživatelé nedělají. Má to ale vliv na výsledek: jak autoři správně uvádí, na konci nabíjení, ale též zřejmě na úplném začátku, jsou ztráty vyšší. Při nabíjení v obvyklejším pásmu dvaceti až osmdesáti procent by ztráty měly být nižší než uvádí ADAC, což lze vyčíst z řady článků a studií.

V praxi není pro uživatele složité ztrátu při dobíjení ověřit porovnáním ukazatele spotřeby (a ujeté vzdálenosti) s hodnotou, kolik kWh elektřiny jejich auto při nabíjení načerpalo. Má zkušenost z několika příkladů ukazuje na ztrátu při rychlonabíjení kolem deseti procent, což je mírně méně než říkají homologační data například u nových modelů Tesla, přičemž srovnatelný model měl v testu ADAC jedny z nejvyšších ztrát.

5. Rychlé dobíjení = větší potřeba elektřiny?

Spekulativní, nijak nedoložený, je i další předpoklad v textu ČVÚT expertů: “S rychlým nabíjením množství potřebné elektřiny ještě výrazně vzroste.

Zde již něco nesedí fyzikálně, neboť při pomalém AC nabíjení, z něhož autoři vychází, a které bylo také využito v testu ADAC, působí ztráty též střídač v automobilu, který musí konvertovat proud střídavý na stejnosměrný. Rychlé nabíjení (DC) tento krok nepotřebuje a ztráty tím sníží, i když může zase čelit větším ztrátám “do tepla“, které s sebou vysoké proudy nesou. Nicméně, třeba při nabíjení dvaceti kilowatt, které na quickchargeru často dělám, by výrazně vyšší ztráta, řekněme třicet procent, znamenala vyrobení tepla autem za více než osm kWh, což by během zhruba dvaceti minut nabíjení bylo pozoruhodně mnoho „tepla“.

Samozřejmě, při využití DC nabíjení dojde ke konverzi AC/DC uvnitř nabíječky. Údaje o tom, jak velké jsou ztráty zde, se mi dohledat nepodařilo a nevím ani to, zda část či celá ztráta jde na úkor provozovatele nabíječky či nabíjeného auta (autoři o tom nemluví, omezili se na „výrazný růst ztráty“). Z toho, že nabíjecí stojan není omezen rozměry ani hmotností na rozdíl od nabíječky ve voze, by se dalo ale asi dovodit, že si s efektivitou konverze může poradit lépe než samotné auto. Mimochodem, společnost ČEZ nabízí jako nejlevnější tarif dobíjení ve výši 3,5 Kč / kWh, což příliš prostoru pro ztráty jsoucí na úkor nabíječky nevytváří.
Mimochodem, data o efektivitě velkokapacitních bateriových úložiť na bázi Li-On hovoří o 85 až 95 procetech (od uložení k vyčerpání – viz přiložený text), což se mi na první pohled nejeví v souladu s předpokladem „výrazného růstu“ ztrát při nabíjení vysokým proudem, se kterým pracují autoři.

Fact Sheet | Energy Storage (2019) | White Papers | EESI

Zde uvedené hypotézy o ztrátách při dobíjení ze strany BEV, které jsou v rozporu s tvrzením autorů, odpovídají poněkud lépe tomu, co se lze dočíst o problematice dobíjení v různých textech. Jeden z nich, vycházející jak z reálných dat konkrétního vozu, tak znalosti technologie dobíjení, je třeba EVs Explained: Charging Losses (caranddriver.com). V něm je řeč o ztrátách viditelně nižších než 25 procent uvedených v propočtu českých akademiků.

V každém případě, pokud vezmeme nadprůměrně neefektivní auto (podle nabíjecí ztráty) z testu ADAC, zmíněnou Teslu 3 long range (ztráta v testu je 19,3 procenta při zmíněném „nestandardním dobíjení“), která je z hlediska velikosti a výkonu ne zrovna malý „žrout“ elektřiny, a využijeme průměrnou vykazovanou reálnou spotřebu (předpokládejme bez nabíjecí ztráty, neb nevíme, zda ji uživatelé zahrnují – Consumption: Tesla Motors – Model 3 – Spritmonitor.de ), která je vyšší než spotřeba oficiální, dobereme se ke spotřebě s nabíjecí ztrátou 18,9 x 1,193 = 22,5 KWh/ 100 km.

Autoři analýzy k této hodnotě správně připočítávají též ztráty při rozvodu elektřiny (kolem pěti procent) a vlastní spotřebu elektřiny na výrobu (sedm procent). Ale i tak se pomocí ztráty v průměrné velikosti pěti a sedmi procent z 22,5 kWh na autory uvedených 39,3 kWh opravdu nedostaneme. Při uvedených hodnotách by byl výsledek 25,3 kWh, což by činilo spalovacími motory zcela nedosažitelnou skutečnou spotřebu 2,5 litru nafty na 100 km pro sedan střední třídy).

Škoda, že autoři nevyužívají toho, že v další části textu uvádí, jak velké jsou srovnatelné ztráty, které provází cestu benzínu a nafty do nádrže auta. Ty jsou dle textu též kolem deseti procent, tedy jen o něco nižší než kalkulované ztráty spojené s výrobou elektřiny a distribucí.

To dává možnosti korektního srovnání emisní stopy z provozu aut (včetně ztrát ze „zajištění paliva“).

Pokud bych považoval ze ekvivalent vozu Tesla 3 hojně rozšířený VW Passat, tak data o reálné spotřebě ze zmíněného portálu ukazují, že s ním jezdí řidiči se spotřebou průměrně 6,6 litrů nafty nebo 7,6 litrů benzínu (auta od roku 2015). Po započtení ztráty na distribuci a výrobu paliva, podle textu, jde tedy o 7,2 litru nafty na 100 km, či 8,4 l benzínu. Převedeno na kWh u BEV jde (v obou případech, díky rozdílné energetické hustotě) o 72 kWh na 100 km (za tu dobu dle propočtu ujede Tesla 284,5 km).

Při takovémto rozdílu ve spotřebě „z jízdy“ není divu, že dle většiny studií během několika desítek tisíc kilometrů elektroauta, při aspoň trochu „slušném“ mixu výroby elektřiny, svou vyšší emisní náročnost výroby umažou a jsou pro klima přínosem.

Na závěr

Vzhledem k tomu, že si v textu dovoluji polemizovat s fakty prezentovanými našimi předními odborníky na automobily, ač se má kvalifikace v této oblasti jim ani nepřibližuje a využívám toliko dostupná data, budu rád, když mne upozorníte, zda jsem se někde i přes snahu nedopustil závažné chyby.

Z mého pohledu na části zveřejněné a hojně diskutované studie, se jen stěží mohu ubránit dojmu, že práce s daty v tomto textu není vždy zcela „korektní“ či podložená, což u vysoce erudovaných odborníků, kteří by naopak měli veřejnosti překládat informace zcela přesné, mrzí.

A bohužel se tak vyznění jejich textu přesně trefuje do komunikace, která ve vztahu k nastupující technologii BEV převládá na české politické scéně (a také samozřejmě vychází vstříc zájmu některých lobbystických skupin).

Je to škoda a navíc nemalý problém. Silně negativní postoj k technologii BEV (stojící na nepřesných či dokonce vědomě zkreslených údajích) nám nejen zkomplikuje plnění cílů, ke kterým se naše země ve snižování emisí zavázala, ale navíc nás vede na myšlenkovou periferii dnešního světa. Pokud bude tato pozice navíc přejata také podnikateli v automobilovém průmyslu, a ti uvěří, že technologie BEV je nějaká forma politického, neživotaschopného nesmyslu, může to změnit dnešní, pro naši ekonomiku důležitý sektor autoprůmyslu ve skanzen odcházející technologie. To by byla obrovská chyba, za kterou by postupně desítky tisíc lidí zaplatili ztrátou dobrého zaměstnání a investoři zmařeným kapitálem.

Text, na který článek reaguje.

Kam kráčíš, elektromobilito? | ČVUT Fakulta strojní (cvut.cz)