23 10 24 Mano ukio prenumerata 2024 23 04 15 Gauti naujienas mobili žurnalas
Mano Ūkis 2019/06
Ar elektromobiliai tikrai ekologiški?
  • Dr. Rimvydas AMBRULEVIČIUS
  • Mano ūkis

Automobilių transportas nuo 7 dešimtmečio nuolat ekologų taikiklyje. Paskutiniais metais siūlomos priemonės taršai mažinti kelia automobilininkų nepasitenkinimą ir abejones. Nors visų rūšių transporto dalis emisijų balanse sudaro tik 14 proc., jam keliami reikalavimai artimoje ateityje pakeisti vidaus degimo variklius į elektrinius kelia ypač daug klausimų.

Vokietijos parlamente pateiktas žaliųjų projektas 2030 m. visai pereiti prie elektrifikuoto autotransporto, o Norvegijoje jau nuo 2025 m. visi nauji automobiliai turi būti su elektros varikliais. Ar tikrai elektriniai automobiliai kardinaliai išspręs aplinkos taršos mažinimo problemą? Gal tik perkelsime taršos šaltinius į kitas teritorijas, o šiltnamio efektas ir suminės emisijos sumažės vos keliais procentais?

Apie tai jau buvo rašoma prieš kelis dešimtmečius, kai prasidėjo biodegalų gamybos bumas. Jo pasekmė – biopriedai benzine ir dyzeline, kurių kaina gerokai didesnė nei naftos produktų. Jau tada buvo ir pirmos užuominos apie etiką – kaip galima deginti maisto produktus (aliejų) ir auginti biodujų gamybai kukurūzus, kai jaučiamas maisto trūkumas besivystančiose šalyse. Vertinti reikia ne tik momentines taršos emisijas važiavimo metu, bet jų sumą gaminant automobilį ir degalus, eksploatuojant ir utilizuojant. Ir pasirodo, kad emisijų skirtumas tarp elektrinių ir neelektrinių transporto priemonių nėra didelis: elektromobilis, nuvažiuodamas vieną kilometrą, emituoja 120 g CO2, o automobilis su benzininiu varikliu – 170 g CO2 per vieną kilometrą. Įvertinus automobilio įsigijimo kainą, taupymo potencialas ne toks jau ir didelis.

Elektromobilis bus ekologiškesnis tik naudodamas žaliąją elektros energiją, bet jos dalis bendrame balanse nėra didelė ir labai priklauso nuo gamtinių sąlygų. Kad būtų užtikrinta patikima energetinė sistema, būtina laikyti parengtyje energinius blokus, naudojančius dujas ar kitą iškastinį kurą, siekiant operatyviai reaguoti į generuojamos energijos trūkumą sistemoje. Perėjus prie elektra varomo transporto, reikės didinti iškastinį kurą naudojančių elektrinių galią.

Politikų planai elektrifikuoti transportą verčia konstruktorius ieškoti naujų sprendimų konstruojant elektromobilius. Pirmas iššūkis – važiavimo atstumo didinimas viena įkrova ir pakrovimo trukmės mažinimas. Projektuojami variantai su šilumos siurbliu salonui šildyti. Taip sumažinus akumuliatoriuje sukauptos energijos naudojimą bus galimybė padidinti ridą 30 proc. Bet tai bus tik ateityje.

Yra planų energetikoje plačiau naudoti vandenilį, net paruošti gamybai automobilių modeliai, bet sukurti infrastruktūrą yra gana brangu. Ne ką geresnis ekonominiu aspektu naujos kartos biodegalų naudojimas. Net ir naudojant elektros energiją iš atsinaujinančių šaltinių litro sintetinių biodegalų kaina apie 2,5–3,0 Eur, o viso ciklo naudingumo koeficientas – apie 20 proc. Tad šiuo metu pigiausias ir ekonomiškiausias iš realiai esamų su mažomis emisijomis variantas transportui yra platesnis gamtinių dujų panaudojimas.

Euro standartai, priemonės emisijoms mažinti ir aferos

Iš kur atsirado EURO X klasifikacija? Medikai jau senai kalbėjo apie automobilių emisijose esančių kancerogeninių junginių žalą mūsų sveikatai. Tai įvairūs angliavandeniliai (CxHy), anglies monoksidas, azoto oksidai, kietosios dalelės, anglies dvideginis, sukeliantis šiltnamio efektą. Jų koncentraciją išmetamosiose dujose reikia mažinti, bet iki kokių ribų tai įmanoma atlikti? Nulinių taršos emisijų deginant organinį kurą nepasieksime, nes jo sudėtyje yra daug organinių komponentų, o ore, be deguonies, anglies dvideginio, ir labai daug azoto. Degimo metu susidaro daugybė naujų junginių. Net deginant švarų vandenilį ore susidarys azoto oksidai.

Galima tik nuspėti, kad ekologai politikai žinynuose nurodytas leistinų atskirų komponentų ribinių koncentracijų vertes įrašė į standarto projektą. Gamintojams ir konstruktoriams beliko pritaikyti esamas ir įdiegti naujas priemones emisijoms mažinti. Taip atsirado katalizatoriai, jutikliai, elektroniniai akseleratoriai, variklio valdymo programos. Automobilių kainos pakilo, suprastėjo dinamika, bet sumažėjo degalų sąnaudos ir emisijos, nes buvo tiekiamas optimalus degalų kiekis varikliui esamai apkrovai ir temperatūrų vertėms. Taip neskubant ir buvo įdiegta EURO 4 klasifikacija.

Bet kiekvienoje firmoje yra ne tik kompetentingų inžinierių, bet ir inžinierių, tapusių aukšto lygio vadybininkais, siekiančiais pirmauti ne tik pardavimų apimtimi, bet ir inovacijomis. Kuo didesnės gamybos apimtys, tuo mažesni produkcijos kaštai ir didesnis pelnas. Pirmu objektu tapo automobiliai su dyzeliniais varikliais. Priežastis paprasta – dyzelinas pigesnis, be to, juodojoje rinkoje jo pasiūla gana didelė. Dyzelino kaloringumas apie 25 proc. didesnis nei benzino. Jei degalai būtų apmokestinami pagal šį parametrą, tai ekonomiškumo atžvilgiu skirtumas tarp benzininių ir dyzelinių variklių būtų daug mažesnis. Buvo planų keisti degalų apmokestinimą, bet tai kainavo šios srities komisarui postą.

Taip atsirado kietųjų dalelių filtrai, adityvai (karbamido tirpalas su priedais) ir periodinis filtre sukauptų suodžių išdeginimas. Pravažiavus daug kilometrų filtras užsikemša, išauga slėgių skirtumas tarp jo įėjimo ir išėjimo, ir valdymo blokas automatiškai aktyvuoja išdeginimo procesą (jo metu jokiu būdu negalima mažinti apsukų!). Tam pariebinamas kuro mišinys, pakeliama degimo dujų temperatūra ir turime juodai pilką debesėlį paskui automobilį su visu paketu taršos komponentų. Paprasčiausiai išvežame taršą į kitą vietą. Gerai, jei tai vyksta ne gyvenvietėje, bet atokiame kelio ruože. O jeigu automobilis daugiausia eksploatuojamas mieste (taksi, aptarnaujantis transportas)? Miestas nuo tokio patobulinimo gerokai švaresnis tikrai netapo.

Užmiestyje sistema veikė pakenčiamai, bet važiuojant mieste filtro darbo resursas trumpas. Dėl to taksistai kiek galėdami laikėsi senųjų modelių be kietųjų dalelių filtrų. Atsirado filtrų pašalinimo ir kompiuterių perprogramavimo paslauga. Operacija nesudėtinga, bet reikalaujanti kruopštumo. Filtrą reikia perpjauti per suvirinimo siūles ir pašalinus keraminį įdėklą suvirinti su mažai pastebimais pėdsakais. Techninės apžiūros centruose su esama kontroline aparatūra to patikrinti praktiškai neįmanoma.

O ką daryti su NOx ir kitais teršalais? Nauji varikliai tapo priimtinesni sportininkams nei eiliniam važiuotojui. Kad galima būtų gauti didesnę galią iš mažesnio darbinio tūrio variklio (mažesni trinties ir šilumos nuostoliai), neišvengiamai reikia kelti degimo proceso temperatūrą (Karno teorema galioja visoms šiluminėms mašinoms). Iš dalies sumažinti NOx koncentraciją iki reikalaujamų ribų padėjo įdiegta dujų recirkuliacija. Bet kaip atrodys degalų sąnaudos, galia ir emisijos atliekant sertifikacinius bandymus įvedus griežtesnius emisijų reikalavimus? Prie techninėse charakteristikose deklaruojamų parametrų jau „nepritempsi“.

Vidaus degimo variklių konstrukcija pasiekė optimizavimo ribą, kai tolesnis parametrų gerinimas tapo įmanomas procento dalimis. Konstruktoriams neliko kito pasirinkimo, kaip tik paprasta, bet nelegali operacija. Jei variklio darbą kontroliuoja ir valdo kompiuteris, tai kodėl jis negali atlikti kelių papildomų funkcijų? Vadinasi, reikia taip parinkti valdymo parametrus, kad stendinių bandymų metu emisijos tilptų nurodytose ribose, o degalų sąnaudos ir galia neperžengtų gamyklinio išsibarstymo ribų (idealiai vienodi nauji varikliai pasitaiko retai). Atlikti programinės įrangos korekcijas nėra taip sudėtinga ir brangu. Žinant standartizuotą bandymų metodiką, nesunku programoje įdiegti atpažinimo funkciją, kuri nustato, kada mašina rieda užmiestyje, o kada kontroliuojamos emisijos bandymų stende.

Neatitikimus pastebėjo emisijų tyrimus vykdantys Vokietijos mokslo darbuotojai, bet paviešinti neskubėjo. Pastebėjo tai ir amerikiečiai dėl paprasčiausios priežasties – skyrėsi degalų sąnaudos mieste ir užmiestyje. Labai įtartinai atrodė ir švariausio dyzelinio variklio reklama, ypač žinant tikrąsias galimybes emisijoms mažinti. Labai rimtas argumentas pakovoti su konkurentais savoje žemėje. Pakako pamatuoti lakiųjų junginių emisijas sustojus užmiestyje nuvažiavus daugiau kilometrų nei atliekant bandymus stende su privalomu variklio pašildymu ir pakartoti tokį pat algoritmą stende be variklio pašildymo, kad būtų rasta dar daugiau nesutapimų. Pagarsėjusioje „dyzelgeito“ byloje pirmoji skaudžiai nukentėjo VAG grupė. Smarkiai krito firmos autoritetas ir pardavimai, priteistos didžiulės piniginės baudos, tūkstančiai atšauktų automobilių, nesibaigiantys programinės įrangos perkrovimai, teismų procesai su pirkėjais ir nuostolių atlyginimas. Kliuvo ir firmų vadovams – vieni neteko aukštų pareigų, kitiems teko arba teks sėsti į kalėjimą. Analogiškų aferų rasta ir pas kitus gamintojus.

Patikslintos ribinių koncentracijų vertės

Negana to, žurnalistai aptiko pėdsakus, kad didysis ketvertukas (MB, BMV, VW, AUDI) pernelyg nesislapstė ir taip norėjo išsaugoti benzininių variklių gamybos apimtis. Taip, benzininiai varikliai emituoja daug mažiau kietųjų dalelių, bet itin mažų dalelių koncentracija yra didelė dėl specifinių degalų savybių ir degimo proceso tiesioginio įpurškimo sistemose. Ekologai prognozavo, kad jų sukeliamas pavojus sveikatai netgi didesnis – patekusios į plaučius jos lieka organizme, keldamos onkologinių susirgimų grėsmę.

Visos šios aferos teigiama pusė ta, kad nuspręsta su medikų pagalba patikslinti pagrįstas ribines leistinas tiek lakiųjų junginių, tiek ir kietųjų dalelių pagal frakcijas koncentracijų vertes. Pulmonologai gana operatyviai atsiliepė – šiuo metu nėra patikimų įrodymų, kad egzistuoja ryšys tarp azoto oksidų bei kietųjų dalelių koncentracijos ir onkologinių susirgimų skaičiaus. Taršos lygis šiais komponentais stabiliai mažėja paskutinius 30 metų, o onkologinių susirgimų skaičius auga.

Kova už švaresnę aplinką yra skatinama ir politikų. Reikia tikėtis ir taršos emisijų apmokestinimo pakeitimų. Žemės ūkiui jie gali būti itin nepalankūs. Tai ne tik galimas degalų apmokestinimas pagal kaloringumą, generuojamą CO2 apmokestinimą pakelti iki 180 Eur/t. Yra ketinimų apmokestinti technologijas, teršiančias aplinką metanu (jo sukeliamas šiltnamio efektas gerokai didesnis nei CO2). Tai gyvulininkystės kompleksai, atliekų kompostavimas ir mėšlidės. Tokie apmokestinimai neišvengiamai brangins maisto produktus ir visas prekes nuo būtiniausių iki prabangos.

Elektrinių automobilių pirkimo skatinimas finansine parama Norvegijoje gali būti paaiškinamas tuo, kad didelė dalis elektros energijos gaminama hidroelektrinėse. Bet kontinentinėje Europos dalyje taip nėra, o laisvų lėšų šiems projektams remti esant deficitiniams biudžetams nebus galima rasti. Esant tokiai situacijai specialistai vis garsiau kalba apie akligatvį, į kurį patekome politikams keliant reikalavimus, neatsižvelgiant į technines galimybes ir finansinius resursus. Reikia tikėtis, kad ateityje bus labiau įsiklausoma ir diegiama tik kiekvienai pramonės ir transporto šakai optimalūs ekologiniu, techniniu ir finansiniu aspektu projektai bei taikomos patikimos technologijos.