V reakci na zprávu o tom, že Porsche otevřelo továrnu na e-paliva v jihoamerickém Chile, se v médiích objevilo několik textů s titulky avizujícími záchranu spalovacích motorů. E-paliva ale primárně do osobní dopravy nyní nepatří, jsou energeticky náročná a drahá.

Komerční výroba „čistého“ paliva sice představuje důležitý krok a bude hrát svoji roli. Stačí si ale připomenout základní fyziku stojící za nástupem bateriové elektromobility a vidíme, co od něj čekat lze, a co nikoli.

Základním faktem, který stojí za přesunem osobní dopravy k bateriovým elektromobilům, není znečištění vzduchu (a natož ideologický odpor ke spalovacímu pohonu), ale nízká energetická efektivita spalovacích motorů. I přes neustálé vylepšování více než 100 let starého konceptu spalovacích motorů jsou totiž, fyzikálně vzato, spalovací auta spíše „ohřívači“ než „dopravními prostředky“.

Většina energie z paliva se totiž mění na teplo. Maximální „pohybová“ účinnost u běžných komerčních motorů je do 40 procent. Přes 60 procent energie se tedy mění na teplo a to směřuje z motoru ven jak výfukem, tak prostřednictvím chlazení. U elektrického motoru se ztráta pohybuje do patnácti procent.

Za čistotu se platí vyšší spotřebou elektřiny

Převedeno na jednoduché počty, energetický obsah benzinu a nafty je kolem 10 kilowatthodin energie na jeden litr paliva. Porovnáme-li menší rodinné auto poháněné spalovacím motorem s elektromobilem, zjistíme, že zatímco spalovací auto si v praxi málokdy vystačí s méně než pěti litry paliva na 100 km, tedy cca 50 kWh, elektrický bratříček se stěží blíží 20 kWh na 100 km. Oficiální data pro benzinový Peugeot 2008 například uvádějí spotřebu spalovací verze 4,8 litru paliva, kdežto elektrické 17,3 kWh.

Spotřeba z hlediska energie je tedy zhruba 2,5krát vyšší u spalovací verze. Pohled do databází, do nichž přispívají řidiči svými skutečnými daty (třeba Spritmonitor), ukazují dokonce vyšší poměr. U velkého českého SUV vychází průměrná vykázaná spotřeba mírně nad osm litrů paliva, srovnatelně velký elektrický Enyaq spotřebuje mírně pod 21 kWh na 100 km.  Spotřeba energie auta se spalovacím motorem je tak 3,8krát vyšší.

To ale není jediný problém, který spalovací motory znevýhodňuje. Porovnání se totiž zatím týkalo jen spotřeby energie. Výroba e-paliva, které zajistí přibližnou emisní neutralitu, je při stávajících technologiích nesmírně náročná. Odhady hovoří o tom, že k výrobě jednoho litru e-paliva je zapotřebí 27 kWh elektřiny (a elektřina je nutná čistá energie pro výrobu tohoto paliva). S pomocí elektřiny vzniká vodík a z něj e-palivo za využití oxidu uhličitého ze vzduchu.

Hypotetické spalovací auto se spotřebou pěti litrů tedy spotřebuje ke svému pohybu na e-palivo 135 kWh elektřiny v porovnání se 20 kWh, které vyžaduje elektromobil. To je skoro sedmkrát více. E-paliva tak sice představují cestu k čisté mobilitě – protože oxid uhličitý vznikající při spalování e-paliva v motoru kompenzuje jeho stažení ze vzduchu při výrobě paliva a využívá se k tomu elektřina z obnovitelných zdrojů – ale energeticky je velmi neefektivní.

Průmysl bude dál dostávat část emisních povolenek zdarma. Nové povolenky na dopravu a budovy dopadnou na lidi

Pro lodě a letadla jistě, jinde je to plýtvání

I při započítání ztrát na nabíjení a v rozvodu elektřiny, které efektivitu elektromobilů snižují, ukazují odhady a data Mezinárodní rady pro čistou dopravu (ICCT) efektivitu využití „čistého zdroje elektřiny“ 4,5násobně vyšší u elektromobilů oproti motorům spalujícím e-paliva. Na totéž množství elektřiny lze tak ujet 4,5krát větší vzdálenost než se spalovacím autem.

Zjevné problémy jsou tedy dva. Prvním je, že čistě vyrobenou elektřinu musíme dnes nejprve využívat na nahrazení elektřiny „špinavé“. Dnes totiž nejsme zdaleka v situaci, kdy máme „čisté elektřiny“ dostatek.  Až nastane doba, kdy bude i málo efektivní výroba e-paliva kvůli snižování emisí třeba, neb i tato málo efektivní cesta bude dostatkem čisté elektřiny možná, stále by toto palivo mělo směřovat spíše tam, kde neexistuje jiná alternativa k palivu fosilnímu. Tedy třeba do letadel nebo lodí.

Poptávka po e-palivech bude s postupující dekarbonizací obrovská. Jejich masivní využívání osobními auty, pakliže existuje alternativa v podobě elektromobilů, ale působí jako plýtvání energií. Dokud nebudeme mít obrovské přebytky elektřiny z obnovitelných zdrojů, ještě dlouho bychom si to neměli moci dovolit.

Dobíjení elektroauta na sídlišti není takový problém, dobít můžete cestou na nákup nebo do kina

E-paliva budou sloužit dobře, ale omezeně

Druhou otázkou je cena. I pokud bychom si představili nejnižší dnes odhadovanou cenu za elektřinu z obnovitelných zdrojů (řekněme 2 koruny za kWh), dodatečné náklady na zmíněných 27 kWh elektřiny na litr e-paliva znamenají, že bude velmi drahé. Připočtení nákladů na technologii, dopravu a daně jeho cenu vyžene na násobek dnešní ceny benzinu a nafty. E-palivo proto není cestou k dostupné mobilitě, což jistě nevadí majiteli Porsche 911, do kterého první litry paliva z nové továrny směrovaly, ale běžným motoristům ano.

E-paliva budou hrát svou roli, dokonce i v osobních autech. Spalovací auta budou v Evropě jezdit nejméně do roku 2050 (těm prodaným v roce 2035 bude jen 15 let) a bude dobře, když část z nich bude klimaticky čistá. Mimo to budou pravděpodobně existovat oblasti, kde se spalovací motory udrží velmi dlouho, třeba ve speciálních nebo záchranných autech. Také tam e-paliva najdou uplatnění.

Nicméně myšlenka, že auta spalující syntetická bezemisní e-paliva jsou alternativou k přechodu na elektromobily, kulhá na obě nohy. Dnes je nepředstavitelné, že budeme mít v dohledné době takový přebytek čisté elektřiny, abychom s ní mohli plýtvat na e-paliva spalovaná osobními auty. Stejně tak platí, že nalezne-li se efektivnější cesta k produkci vodíku potřebnému pro výrobu e-paliv, opět by se tato technologie měla využít primárně tam, kde je dekarbonizace mnohem náročnější a dražší než u osobních aut.

Proto abychom efektivně využívali energie a zachovali stávající širokou dostupnost osobní mobility, která je částí genomu naší společnosti, jiné řešení než elektromobily nemáme. Alternativou je pouze ignorování potřeby chránit životní prostředí. To by však bylo nejen cynické a neodpovědné, ale zřejmě by to poměrně brzy vedlo k problémům nesrovnatelně vyšším, než je otázka osobní mobility.