Преди всичко електромобилът

За ползата или вредата – в помощ на държавната администрация

    Около месец преди влизането на руските войски в Украйна и още малко по-далеч преди заместник-председателят на Европейската комисия Франс Тимерманс да заяви, че ЕК ще подкрепи държавите в ЕС, които решат да запазят по-дълго употребата на ядрена енергия и въглища, видяхме, че под натиска на националните регулатори глобалният пазарен дял на електромобилите в продажбите на нови автомобили се е удвоил (от 3,1 на 6,2%), а в много развити страни в Европа – въпреки, че под натиска на компонентния дефицит миналогодишните европейски пазарни обеми паднаха до най-ниските си нива от 1985 – той е над 10%, а в някои случаи и доста над. Резултатите им в Северозападна Европа са впечатляващи – това е напълно сигурно, но дали ще доведе до дългосрочен спад в емисиите на CO₂ съвсем не е.

И докато пазарът и законодателите са фокусирани върху водещите им пазарни дялове, оценката на риска изглежда напълно пренебрегната. А тя обхваща много трезви идеи и подходи, за които напоследък стана дума, както и сценарии, в които самите електромобили не са чак толкова ниско емисионни, колкото изглеждат, а електромобилни алтернативи като устойчивите синтетични горива имат потенциала да пристигнат доста по-бързо и с по-голям от очаквания ефект. В други електромобилите биха могли да се окажат по-подходящи от очакваното. Какво ни чака?

Технологичен неутралитет

    В климатичните ни виждания за бъдещето на този етап изглежда консенсусът все още не се е разпаднал: целта е „нетна нула“, а електромобилите са пазарно най-готови сред алтернативите на конвенционалните фосилни агрегати. В резултат на този консенсус позицията на политиците в мнозинството от развитите страни е да се върви по пътя на батерийната електрификация, а преходът да се стимулира чрез комбинация от положителни субсидии, като същевременно се избягва въвеждането на данъци, имитиращи акциза върху течните горива, и увещаване на обществеността да се електромобилизира.

Подобни правителствени стимули обикновено не се прилагат, или поне не в същата степен, към неелектрифицирани алтернативи на двигателите с вътрешно горене. Казано по друг начин, официално прокламираният във всички официални евродокументи технологичен неутралитет просто не се прилага.

Както изпълнителният директор на Stellantis Карлос Таварес наскоро каза, електромобилите са продукт, налаган от правителствата, не от индустрията или потребителите. Основната аргументация зад подкрепата на този избирателен подход е спешността на ситуацията с глобалното затопляне. Важно е да не забравяме, че единственото, което би оправдало мощната преднамерена ерозия на обичайните пазарни механизми е високата й вероятност за успех.

В светлината на вече бурно развиващите се геополитически трансформации въпросът дали подобен подход е дългосрочно удържим ще придобива все по-голяма тежест и тук естествено ще го следим, но нека първо му дадем известно време за разгръщане и го употребим за преглед на основните критерии, които до момента определят дали електрическите превозни средства биха могли да осигурят част от решението на проблема с глобалното затопляне.

Има все по-малко съмнение, че ако правителствата са достатъчно настойчиви в приемането на достатъчно твърдо законодателство, почти пълният електромобилен преход изглежда постижим, дори ако цената е висока. Важно е да кажем, че две обстоятелства – това, че под натиска на геополитиката тя предстои да става още по-висока, както става и със сложната оценка на рисковете в многобройните сценарии за преориентация на глобалната световна икономическа зависимост от изкопаемите горива – днес оставяме извън фокуса на вниманието си. Причината е проста: неопределените са прекалено много, а зависимостите помежду им твърде сложни, за да подлежат на точно прогнозиране; още по-малко пък това ще стане в текст с обем далеч по-малък от 1 000 страници.

И така, големият въпрос след тези уговорки е не дали това подлежи на постигане (в най-развитите и благоденстващи държави, разбира се), а дали един вече мигриран лек автомобилен парк действително би имал по-ниски въглеродни емисии през жизнения цикъл на превозните си средства.

Според предпочитания от сериозните изследователи подход на моделиране, двата основни фактора за промяна са степента на декарбонизация на енергийната система и дълготрайността/издръжливостта на батериите. На много места е добре документирано, че ако се зареждат в Полша с високия й процент лигнитни въглища, използвани за генериране на тока в електрическата мрежа, емисиите на CO₂ от електромобилите са сравними с тези от стандартното превозно средство с двигател с вътрешно горене. За разлика от тях, в една електропреносна мрежа, захранвана от изцяло възобновяеми или ядрени източници, резултатите от употребата им биха били почти нулеви.

Колкото до издръжливостта на батериите, типичната производствена гаранция е осем години. Ако приемем, че батериите издържат толкова дълго, предимството на електромобилите пред пълните хибриди от типа на Toyota Prius е скромно. Ако пък животът на батерията е с продължителността на този на превозното средство (обикновено около 14 години: колите в нашия автомобилен парк са специален случай, който подлежи отделен анализ – администрацията ни трябва много да внимава при буквалното преписване на политики), електромобилите биха удвоили емисионния си въглероден принос спрямо FHEV. Следователно правителствената политика би следвало да се съсредоточи по-категорично върху декарбонизацията на електроразпределителната мрежа и качеството на батериите, а не върху синтетично концентрирания натиск за висок дял на електромобилите в автомобилните продажби.

Евентуалният удължен живот на батерията би могъл да доведе до допълнителни ползи във втория и третия живот на клетките като съхранение или балансиране на мрежата (какво количество от тях трябва да бъде произведено, за да играят тази роля и на каква пряка и косвена цена също е голям отделен въпрос, който днес по неизбежност ще пропуснем).

Има правителства, които демонстрират осведоменост по тези въпроси: един от примерите, идващи на ум, е Faraday Battery Challenge – една инициатива на британското правителство, в която в последните пет години са инвестирани 330 млн. паунда, а целта й е да се подкрепят изследванията и развитието на технологии за мащабиране на приложението на батериите в националната енергийна система. Това впрочем е чудесен пример на правителствена инициатива за впрягане на научния потенциал на държавата, но и той е тема на голям отделен разговор в присъствието на други хора.

Още едно много съществено обстоятелство, което не бива да забравяме, е, че електрификацията е спекулативна по още един важен начин: в краткосрочен план най-ниската въглеродна стратегия за автомобилния парк е да остане изцяло на фосилни превозни средства, най-вече дизели. Причината е, че всички форми на електрификация изискват предварително изясняване на допълнителните CO₂ емисии от производството на батерии, което повече от компенсира икономиите от по-малкия брой компоненти при конструирането на електромобил.

Днес въглеродното предимство на дизелите спрямо бензина е около 12%, а допълните производствени емисии са пренебрежими. Следователно, отказвайки се от тях в името на миграция към електрифицирани превозни средства, индустрията прави вид „инвестиция“ на тези допълнителни въглеродни емисии днес с очакването за значително по-ниски емисии при употреба утре. Още нещо важно: всички тези възгледи отразяват настоящото ниво на научни познания и колективни ценностни схващания на цивилизацията ни (въобразени по Ювал Харари, мен ако питате, ама и това е друга дълга тема): както показва примерът от близкото минало, когато емисионният регулаторен акцент бе върху дизелите, тези възгледи са потенциално бързо изменчиви – добре е да внимаваме и с тях.

Много прехваленото преминаване от дизели предимно към бензини по съображения за качеството на въздуха след Дизелгейт доведе до значително увеличаване на въглеродните емисии от автомобилите. Освен това, тъй като средните емисии на азотни окиси при реално шофиране в Европа са около 40 мг/км (1/2 от законовото ограничение), от днешна гледна точка причината за отказа от новите дизели може да изглежда като грешка. Объркването е разбираемо, тъй като малцина осъзнават, че дизел от 2018 г. с емисионен клас Euro 6d-Temp често е фундаментално различен от дизел ранно поколение Euro 6 със средно над 10 пъти по високи NO_X емисии. Колко пъти по-ниски са те от емисиите на легално преминалия „годишен технически преглед“ 20-годишен български окаян дизел ми е невъзможно да определя в момента.

Можем само да се надяваме, че настоящата „нулева“ електромобилна кампания няма да повтори модела на дизелите Euro 6, когато взетите на доверие цифри от пазара се оказаха изключително подвеждащи, а ситуацията се коригира твърде късно след това.

Цялостният поглед

    Та за момента всички тези съобщения са толкова весели, колкото най-популярният автомобилен цвят на миналата година – сивият. Къде тогава е надеждата? Къде на хоризонта е аленият бляскав металик, който ще ни спаси от климатичните промени?

Всъщност, ако политиките са сглобени по правилния начин, основанията за надежда са значителни. Накратко това, което на всяка цена трябва да се избягва, е сляпата електромобилна миграция, абстрахираща се от критичната оценка на реалните емисии от жизнения цикъл. Те (политиките) имат много важна роля и ще постигнат резултат само ако работят в правилния пазарен и законодателен контекст.

В краткосрочен план автомобилният потребител би могъл да се отблагодари на околната среда, купувайки модерен дизел, стига да е готов да поеме риска на остатъчната му стойност. Вече 25% по-ефективен от бензина, с мека хибридизация, термичен мениджмънт и редица други оптимизационни мерки ефективността му подлежи на подобряване с още 20. Но тъй като инвестициите при много производители масово се отклоняват от ДВГ, тази перспектива е несигурна, или поне така звучеше до вчера.

С неговите 30% по-ниски въглеродни емисии и сходни преимущества в ефективността оптималният избор за градските шофьори понастоящем е пълният хибрид: ползите – незабавни, ценовата премия – поносима, тревогата за пробега – несъществуваща.

За живеещите в държави с вече декарбонизирани електропреносни мрежи електромобилите са добър вариант и могат да доставят действително ниски емисии при употреба. Но: въпреки, че биха могли да се зареждат с ядрена или вятърна енергия, те може да се окажат произведени в страни с по-мръсна енергийна структура, което трябва да се отчете.

От гледна точка на политиката мрежовата електропреносна декарбонизация в подкрепа емисионната роля на електромобилите е несъмнен приоритет. Всеки килограм CO₂ по-малко ще има възвращаемост за всички електромобили на пътя, не само за продадените нови. Този процес носи потенциална полза и за двигателите с вътрешно горене, тъй като енергийно интензивното производство на синтетичните и устойчиви e-горива може да стане по-малко въглеродно интензивно. Специално в краткосрочен план биогоривата също могат да бъдат изгодни, но там трябва да се обърне особено внимание на проверката дали „био“ компонентите им са от действително възобновяем произход.

Все в тази връзка чета, че в професионалните среди съществува висока загриженост по отношение надеждността на съществуващите акредитационни схеми, приличащи на административни упражнения, предоверяващи се на доставчиците вместо на реалната проверка на произхода. А съществува и друг проблем – този с мащабируемостта; и още нещо, по-деликатно: дали количествата да не бъдат вложени във видове транспорт като авиацията, чиято миграция от течните горива е далеч по-трудна работа?

Обратно при декарбонизацията на електроразпределителната мрежа да не пропуснем и очевидното изкушение „чистото“ електричество да се заделя за електромобили поради относително ниските преносни загуби (в порядък 10%) в сравнение с по-ниската термична ефективност при изгарянето на течни горива. Там пък проблемът, който често се пренебрегва е, че повечето възобновяеми електроенергийни източници имат периодичен характер. При евентуалната липса на повече стабилизираща ядрена енергия те ще трябва да бъдат увеличавани значително, което, освен останалите неизвестни, свързани с производството на достатъчно енергия от тях, означава значителни пикове в друго време, които следва или да се съхраняват, или загубят. Използването на такъв излишък за производство на синтетични горива е очевидната възможност.

Ключовото преимущество на устойчивите синтетични и биогорива е, че те обикновено са „приставка“ към вече съществуващи двигатели и позволяват бързо намаляване на CO₂ в целия автомобилен парк, което от своя страна помага да се компенсират негативите в енергията, влагана за производството им.

При леките автомобили водородът вероятно няма да се справи, тъй като изисква специализирани двигатели или горивни клетки и е почти толкова енергоемък за производство. Вероятно е малка част от него да подлежи на смесване със съществуващо гориво като така допринесе известна полза.

Е, и?

    Вземайки предвид всички така нахвърляни на едро щрихи, човек се пита кой би бил оптималният път напред? В държави с вече съществуващи регулаторни стимули по-разумно би изглеждало отпадането им и в условията на съществуващите въглеродни цели да се остави на преките данъци върху превозните средства да изведат естествените предимства на дизелите и пълните хибриди.

Част от спестените публични средства (друга част от които очевидно предстои да се преразпределят в подкрепа на сложно страдащите от последствията на войната обществено-икономически системи) логично би трябвало да влязат в употреба за декарбонизиране на електричеството в електропреносната система, както и да се използват за източници на нови горива, батерийни суровини и технологии за производство на качествени клетки с по-висока енергийна плътност, надеждност и по-продължителен живот.

Нататък трябва да оставим на пазара да създаде устойчивия конкурентен микс от задвижващи системи – независимо дали използват ток или пък течни горива – и така потреблението ще има широк свободен избор на транспортни средства, съответстващи най-адекватно на индивидуалните си приложения.

Така в глобален план свободата на избор и механизмът на пазара, оформени подходящо с оглед целите на климатичните политики, изглеждат като по-стабилен и нискорисков подход, отколкото насилствения и централно контролиран праволинеен метод, очарованието на чиято проста комуникация звучеше крайно измамно още преди да го поставим на настоящото му реално изпитание.

Драстично по-забележимо стана това в светлината на обстоятелството, че още преди да се е стабилизирала от пробивите покрай Covid-19, автомобилната снабдителна верига влиза в друга една напрегната спирала – тази на шоковото поскъпване на суровините. Проблемът е не само във високото съдържание на метали като алуминий, мед, стомана, никел, литий, кобалт и редкоземни елементи, чийто цени за една година са се променили в пъти, а в последните дни борсите просто спираха търговията заради историческите им рекорди, дължащи се на приливната вълна от санкции срещу Русия. Рисковете на големите производители все пак са управляеми в немалка степен и под най-различни форми (с хеджиране, сложни двустранни договори, навлизане нагоре по веригата и т.н.), но даже и след края на конфликта прозорците на много етажи в централите ще продължават да светят до късно, защото той поставя на брутално изпитание изобщо състоятелността на концепцията за „зелен“ преход от изкопаемите горива в автомобилната индустрия, че и далеч отвъд нея. Ако под натиска на първия локален конфликт с ниска интензивност високоиндустриализираните нации ще превъзмогват с такава лекота презрението си към въглищата, какво да мислим за енергията в колите им? По всичко личи, че вечният въпрос от старата реклама „Къде сбъркахме?“ не е загубил и грам от актуалността си.

    У нас пък цялата тази деликатна автомобилна сложност и взаимосвързаност би следвало да се прегледа трезво и с разбиране през специфичните ни национални особености, за да изпълни реални цели за декарбонизация, които са по силите на една държава в обществено-икономическото състояние на България от март 2022-а. И без това крайно оскъдният ни интелектуален ресурс би трябвало да се употреби именно в тази посока, вместо да го пилеем за създаването на несъстоятелни проекти като онзи по програма „Околна среда“, чиято обреченост не просто беше ясна предварително на авторите му, но бе обусловена и от фундаменталната ни институционална дисфункция по автомобилните проблеми, изразяваща се в неспособността да ги разглеждаме в истинската им обвързана, реална цялост. И в пълната липса на разбиране за факта, че натрупаната ни автомобилна проблематика, която е много далеч отвъд въглеродните емисии, няма нито просто, още по-малко бързо, едноактно решение.

Е, ако не друго, воденият на украинска територия руско-американски геополитически конфликт ще измести общественото ни внимание (което и бездруго не е твърде зорко) поне за някое и друго тримесечие от нея. И ще изгубим още толкова безценно време.

Зеленото състезание: изпреварват ли горивните клетки батериите?

Вихрушката от водородни съюзи тази година подсказва ревизия на електрическата мечта

           Honda FCX

 

Циник като мен би казал, че производителите са измислили нов начин за пилеене на изстрадания инвеститорски кеш и точка. Но това далеч няма да е всичко.

Очевидно недоволни от похарчените милиарди за електромобили, които никой не иска, мнозина вече виждат грешката и предлагат водорода като нов начин за производство на въглеродно „чисти“ коли, които никой не може да си позволи – така сякаш е по-добре?

Колите с горивни клетки обещават цени по-високи от тези на обикновените електромобили, като според IHS Automotive към 2020 базовата им цена ще се върти около 135 000 долара. Но поне няма да откриете внезапно, че пробегът ви е спаднал наполовина с падането на първия мокър сняг, или че направо сте за репатриране, ако без да искате сте карали с леко превишена скорост в продължение на повече от 5 километра.

Истината е, че опитите за създаването на продукти с нулеви емисии на въглероден двуокис (но далеч не нулеви за целия им производствен и жизнен цикъл), заради които цената на акциите ви спада, е пряко следствие от политическия натиск, идващ от Вашингтон и Брюксел. Както сме говорили и друг път, в Европа към 2020-а усредненият разход на гориво в цялата производствена гама трябва да е 3.6 - 4.1л/100км, съответно за дизеловите и бензиновите автомобили. Вашингтон е разпоредил до 2025 г. средният им разход да падне до 54.5 мили/галон (4.32 л/100км).

Този ограничителен режим сякаш имаше повече смисъл преди няколко години, когато заплахата от спадащите петролни запаси и скока в цените изглеждаха реални. Но с навлизането новите (спорни, както от екологична, така и от бизнес гледна точка впрочем) технологии за добив на нефт и газ доставките на горива по света се трансформират от щатите до Китай, което променя геополитическия пейзаж значително – заплахата двигателите с вътрешно горене да останат на сухо за момента сякаш вече не е наситена с нужния сценичен драматизъм.

В последните месеци производителите предизвикаха вихрушка от действия за обединяване на ресурсите си в преследване на водородната мечта. В началото на годината „Тойота“ и „БМВ“ обявиха „клетъчен съюз“. Същото направиха „Мерцедес“, „Форд“ и „Нисан“; „Дженеръл мотърс“ има добре развит водороден проект, а „Хонда“ вече произвежда малки серии от своя FCX Clarity. „Мерцедес“ пък имат своя експериментална версия на В-класата. 

Вода 

„Задвижвани от електричество, произвеждано от водород и кислород, автомобилите с горивни клетки (FCEV) отделят само вода. „Днес FCEV се смятат за допълнение към електромобилите и ще помогнат в разширяването на предлаганите възможности за транспорт с нулеви емисии“ – четем в общото съобщение за пресата от „Тройния съюз“. Те се надяват да имат клетъчен автомобил на пътя през 2017-а.

           Ето как изглеждат нещата отвътре

Но ако това ви кара да си мислите, че горивните клетки са готови за употреба, помислете пак. За цената. Според IHS Automotive към 2020-а в целия свят ще има някъде малко над 4200 водородни возила; 10 000 към 2025-а и все така незначителните 35 000 към 2030-а. 

Инвеститори като „Рено-Нисан“ също точат зъби: диригентът на френско-японския алинас, Карлос Гон продължава да  вярва, че към 2020-а глобалният дял на електромобилите ще е 10% и подкрепи вярата си с 5-милиардна инвестиция за създаването на чисто електрическа гама. Планът беше към 2015 общото производство на групата да достигне половин милион, а продажбите през 2016 – милион и половина.

Пак според IHS след седем години в света ще има само около 1.4 милиона електромобила, което е под два процента от пазара, не десет. Горивно-електрическите хибриди (т.нар. „пълни“ с възможност за пробег само на ток и „меки“) като лидерът Toyota Prius и конкурента Honda Insight; електромобилите с удължен пробег като Opel Ampera, както и зарядните хибриди, ще постигнат много повече: с глобални продажби от 5.5 милиона през 2020-а до 13,2 милиона през 2030-а. 

Властта на бензина 

От Лондон Frost & Sullivan смятат, че за сега конвенционалните коли ще запазят властта: „За поне десетилетие бензинът и дизелът ще останат основните горива в транспорта. Употребата и на алтернативни горива ще се увеличава, но превозните средства на горивни клетки ще се популяризират едва след 2020-а. Индустрията има нужда от значително повишаване на ефективността, себестойността и методите за производство, дистрибуция и съхранение на водород.“ 

Фил Гот от IHS Automotive смята, че импулсът към клетъчните возила в Щатите се дължи на калифорнийските регулации, постановяващи определен брой коли с нулеви емисии. Последваха ги тринайсет други щата, което кара производителите да предлагат електромобили, за да не изпаднат от пазара. За съжаление електромобилите са скъпи и предизвикват прословутата „тревога за пробега“, така че педалът на газта в търсенето на алтернатива е натиснат до пода.

Очевидно хората не настояват за по-скъпи и непрактични коли: „Когато публиката мисли за тези неща (пробега), тя мисли за еквивалент на бензина и дизела. Електромобилите не са такива, така че горивните клетки могат да осигурят очаквания пробег“ – размишлява Гот.

От Gartner Inc. в Калифорния пък мислят, че производителите в миналото са инвестирали време и средства, пренесени в електромобилите и хибридите, но заради ограниченията на тока се връщат към горивните клетки, чийто теоретичен пробег е равен на конвенционалните горива: „Фактът на засилващото се напоследък сътрудничество, оповестено от производителите, подсказва, че са постигнали известен пробив в свалянето на себестойността и създаването на двигатели, даващи възможност за по-евтино преобразуване на водорода в електричество.“ 

Презастраховането 

„В това има и елемент на презастраховане – продължават Gartner – производителите трябва да се предпазят от евентуални загуби, тъй като не се сигурни в технологичните пробиви при батериите, а са притиснати да снижат употребата на гориво.“

Смята се, че ако доставчиците на енергия видят, че производителите подхождат сериозно към клетките, ще имат стимул да развиват водородната инфраструктура. 

Gartner не споделят прогнозата на IHS, смятайки цената от 50 000 долара за по-реалистична.

           Горивната клетка

Пикът на нефтените аргументи може и да отмина, но вниманието към околната среда остава, защото изискванията за ефективност не са мотивирани само от петролните запаси, а и от здраве. Целта е преките емисии от автомобилите да се избегнат, пренасочени изцяло към производството им.

Експертите от Gartner очакват 5 до 7-процентен дял на електрическите и хибридните продажби към 2020-а, 2-3 процента от които чисти електромобили. Към 2030-та процентите им стигат съответно до 10-15 и 5-7.

Ясно е, че електромобилите са най-подходящи (не в България, естествено) в режим „дом-офис-дом“, където се предполага, че могат да се  зареждат, докато престояват. Но традиционните бензин и дизел са все така добри при по-дълъг пробег, а ефективността им постоянно се повишава. Водородът пък предлага най-доброто от двете.

От друга страна, предстоят драстични промени в отношението към автомобилния транспорт: програмите за споделяне на автомобили (познати като car sharing) предлагат повече технологична гъвкавост според конкретните нужди. Така наличието на толкова много променливи прави картината на бъдещето нестабилна. 

Непорочният кръг 

Мощният тласък в сътрудничеството напоследък показва, че индустрията вижда във водорода повече отговори, отколкото въпроси. Всички тези партньорства са показателни за опитите на производителите да постигнат икономии от мащаб в създаването на инфраструктура и сваляне на стойността на компонентите. Ако това проработи, инвеститорите в зарядна инфраструктура най-после ще видят непорочния индустриален кръг, който в нормална среда побеждава порочния.

Сп. "Тема"