Τι θα γινόταν αν κάθε αυτοκίνητο ήταν ηλεκτρικό;
Η μετάβαση του παγκόσμιου στόλου οχημάτων σε EV θα προσθέσει 200 εκατομμύρια τόνους CO2 ετησίως στην ατμόσφαιρα...
*του DR. MATTHEW WIELICKI*
Πρώτα πρέπει να κάνουμε κάποιες υποθέσεις…
Η μετάβαση όλων των αυτοκινήτων σε ηλεκτρικά οχήματα (EV) θα μειώσει τις εκπομπές CO2, καθώς τα EV παράγουν μηδενικές εκπομπές κατά τη λειτουργία τους. Ωστόσο, ο υπολογισμός της ακριβούς ποσότητας CO2 που θα διατηρηθεί μακριά από την ατμόσφαιρα απαιτεί να ληφθούν υπόψη διάφοροι παράγοντες, όπως το μέγεθος του παγκόσμιου στόλου οχημάτων, οι πηγές ενέργειας για την παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας, οι εκπομπές CO2 που απαιτούνται για την παραγωγή των ηλεκτρικών οχημάτων και των μπαταριών τους και οι μέσες εκπομπές συμβατικών οχημάτων με κινητήρα εσωτερικής καύσης (ICE).
Ας εξετάσουμε μερικούς βασικούς αριθμούς και υποθέσεις:
Μέγεθος Παγκόσμιου Στόλου Οχημάτων: Σύμφωνα με τον Διεθνή Οργανισμό Ενέργειας (IEA), ο παγκόσμιος στόλος οχημάτων έφτασε τα 1,5 δισεκατομμύρια οχήματα το 2020.
Μέσες εκπομπές CO2 ανά χιλιόμετρο: Οι μέσες εκπομπές των οχημάτων ICE μπορεί να ποικίλλουν βάσει παραγόντων όπως ο τύπος του οχήματος, η απόδοση καυσίμου και οι συνθήκες οδήγησης. Ωστόσο, για λόγους απλότητας, ας υποθέσουμε κατά μέσο όρο 120 γραμμάρια CO2 ανά χιλιόμετρο (gCO2/km) για τα συμβατικά βενζινοκίνητα οχήματα. Σημειώστε την ταχεία μείωση των εκπομπών CO2 από τα οχήματα ICE από το 2000.
Μετάβαση στα ηλεκτρικά: Σε αυτό το σενάριο, υποθέτουμε ότι και τα 1,5 δισεκατομμύρια οχήματα παγκοσμίως μεταβαίνουν σε πλήρως ηλεκτρικά, με αποτέλεσμα μηδενικές εκπομπές καυσαερίων.
Μείγμα Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας: Οι εκπομπές που σχετίζονται με τα EV εξαρτώνται από τις πηγές ενέργειας που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτό το μείγμα διαφέρει από χώρα σε χώρα. Για μια συνολική εκτίμηση, θα εξετάσουμε τις μέσες εκπομπές από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας παγκοσμίως. Από το 2021, η μέση παγκόσμια ένταση παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας σε CO2 ήταν περίπου 450-500 γραμμάρια CO2 ανά κιλοβατώρα (gCO2/kWh) (Πηγή: https://www.iea.org/reports/global-energy-co2-status-report-2019/emissions).
Με αυτές τις παραδοχές, μπορούμε να υπολογίσουμε τη μείωση των εκπομπών CO2:
Ετήσια Χιλιόμετρα Οχημάτων: Για να υπολογίσουμε τα συνολικά χιλιόμετρα οχημάτων που διανύθηκαν παγκοσμίως, ας υποθέσουμε ότι η μέση ετήσια απόσταση που διανύθηκε είναι 10.000 χιλιόμετρα ανά όχημα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα συνολικά 15 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα (1,5 δισεκατομμύρια οχήματα πολλαπλασιαζόμενα επί 10.000 χιλιόμετρα).
Εκπομπές CO2 από συμβατικά οχήματα: Πολλαπλασιάστε τα ετήσια χιλιόμετρα οχημάτων με τις μέσες εκπομπές CO2 ανά χιλιόμετρο για τα συμβατικά οχήματα: Εκπομπές CO2 = Ετήσια χιλιόμετρα οχήματος * Μέσες εκπομπές CO2 ανά χιλιόμετρο = 15 τρισεκατομμύρια km * 120 gCO2/km
Μείωση εκπομπών CO2 με EV: Δεδομένου ότι τα EV παράγουν μηδενικές εκπομπές στην εξάτμιση, οι εκπομπές CO2 θα είναι μηδενικές για τα πλήρως ηλεκτρικά οχήματα.
Επομένως, η μείωση των εκπομπών CO2 που επιτυγχάνεται με τη μετάβαση όλων των αυτοκινήτων σε EV μπορεί να εκτιμηθεί ως εξής:
Μείωση εκπομπών CO2 = Εκπομπές CO2 από συμβατικά οχήματα - Εκπομπές CO2 με EV
Μείωση εκπομπών CO2 = 15 τρισεκατομμύρια km * 120 gCO2/km
Λάβετε υπόψη ότι αυτός ο υπολογισμός δεν λαμβάνει υπόψη ότι η ηλεκτρική ενέργεια που χρησιμοποιείται για τη φόρτιση των EV προέρχεται από ένα μέσο παγκόσμιο μείγμα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, που σχετίζεται με ορισμένες εκπομπές ανάλογα με τον τύπο ενέργειας. Θα το υπολογίσουμε ξανά αργότερα, αλλά ας υποθέσουμε ότι η ενέργεια για τα ηλεκτρικά οχήματα είναι εντελώς απαλλαγμένη από άνθρακα για να κάνουμε την πιο συντηρητική εκτίμηση.
Πόση μείωση του ανθρωπογενούς CO2 πρέπει να περιμένουμε από τη μετάβαση σε EV;
Για να προσδιορίσουμε το ποσοστό των συνολικών εκπομπών που θα μειωνόταν με τη μετάβαση όλων των αυτοκινήτων σε ηλεκτρικά οχήματα (EV), πρέπει να λάβουμε υπόψη τις παγκόσμιες εκπομπές CO2 από όλες τις πηγές, συμπεριλαμβανομένων των οχημάτων.
Σύμφωνα με τον Διεθνή Οργανισμό Ενέργειας (IEA), οι παγκόσμιες εκπομπές CO2 που σχετίζονται με την ενέργεια το 2020 ανήλθαν σε περίπου 33,1 γιγατόνους (33,1 δισεκατομμύρια μετρικούς τόνους). Αυτός ο αριθμός περιλαμβάνει εκπομπές από διάφορους τομείς όπως η παραγωγή ενέργειας, η βιομηχανία, οι μεταφορές και οι οικιακές και εμπορικές δραστηριότητες.
Για να εκτιμήσουμε τη συμβολή των οχημάτων στις συνολικές εκπομπές, πρέπει να εξετάσουμε το μερίδιο των εκπομπών από τις μεταφορές. Ωστόσο, το μερίδιο των εκπομπών από τις μεταφορές μπορεί να ποικίλλει ανά χώρα και περιοχή. Κατά προσέγγιση, οι μεταφορές ευθύνονται για περίπου το 14-15% των παγκόσμιων εκπομπών CO2.
Λαμβάνοντας υπόψη αυτές τις πληροφορίες, μπορούμε να υπολογίσουμε την εκτιμώμενη μείωση των συνολικών εκπομπών με τη μετάβαση όλων των αυτοκινήτων σε EV:
Υπολογισμός των συνολικών εκπομπών CO2 από τα οχήματα: Συνολικές εκπομπές οχημάτων = Συνολικές εκπομπές * Μερίδιο εκπομπών από τις μεταφορές, Συνολικές εκπομπές οχημάτων = 33,1 γιγατόνοι * 0,15 (υποθέτοντας ότι η μεταφορά συμβάλλει 15% στις συνολικές εκπομπές)
Υπολογισμός της μείωσης των εκπομπών CO2 που επιτυγχάνεται με τη μετάβαση όλων των αυτοκινήτων σε EV, όπως εκτιμήθηκε στην προηγούμενη απάντηση: Μείωση εκπομπών CO2 = Εκπομπές CO2 από συμβατικά οχήματα - Εκπομπές CO2 με EV
Υπολογισμός του ποσοστού μείωσης των συνολικών εκπομπών: Ποσοστό μείωσης = (Μείωση εκπομπών CO2 / Συνολικές εκπομπές οχημάτων) * 100
Ας προχωρήσουμε στον υπολογισμό για την εκτίμηση της ποσοστιαίας μείωσης των συνολικών εκπομπών με τη μετάβαση σε στόλο αμιγώς ηλεκτρικών οχημάτων (EV), υποθέτοντας ότι οι συνολικές παγκόσμιες εκπομπές CO2 το 2020 ήταν περίπου 33,1 γιγατόνοι.
Υπολογισμός των συνολικών εκπομπών CO2 από συμβατικά οχήματα: Συνολικές εκπομπές = Συνολική διανυθείσα απόσταση * Εκπομπές CO2 ανά χιλιόμετρο, Συνολικές εκπομπές = 15 τρισεκατομμύρια km * 120 gCO2/km
Υπολογισμός της μείωσης των εκπομπών CO2 με EV: Αν υποθέσουμε ότι τα EV που φορτίζουν παράγουν μηδενικές εκπομπές, η μείωση των εκπομπών CO2 θα είναι ίση με τις συνολικές εκπομπές από τα συμβατικά οχήματα.
Υπολογισμός του ποσοστού μείωσης των συνολικών εκπομπών: Ποσοστό μείωσης = (Μείωση εκπομπών CO2 / Συνολικές παγκόσμιες εκπομπές) * 100
Έτσι:
Συνολικές εκπομπές = 15 τρισεκατομμύρια km * 120 gCO2/km = 1,8 τρισεκατομμύρια τόνοι (ή 1.800 εκατομμύρια μετρικοί τόνοι)
Μείωση εκπομπών CO2 = 1,8 τρισεκατομμύρια τόνοι
Ποσοστιαία μείωση = (1,8 τρισεκατομμύρια τόνοι / 33,1 γιγατόνοι) * 100 ≈ 5,44%
Επομένως, με βάση τις δεδομένες παραδοχές και χρησιμοποιώντας τις κατά προσέγγιση παγκόσμιες εκπομπές CO2 των 33,1 γιγατόνων, η μετάβαση σε στόλο ηλεκτρικών οχημάτων θα μπορούσε ενδεχομένως να οδηγήσει σε μείωση περίπου 5,44% στις συνολικές ανθρωπογενείς εκπομπές CO2.
Αλλά η φόρτιση των EV εκπέμπει CO2, οπότε τώρα ας υπολογίσουμε εκ νέου, υποθέτοντας ότι τα EV θα φορτίζονται από ένα παγκόσμιο ενεργειακό μείγμα…
Για να παράσχουμε μια εκτίμηση λαμβάνοντας υπόψη το παγκόσμιο μέσο μείγμα παραγωγής ενέργειας, μπορούμε να υποθέσουμε μια τυπική κατανομή των πηγών ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Για τους σκοπούς αυτού του υπολογισμού, ας υποθέσουμε ένα τυπικό παγκόσμιο ενεργειακό μείγμα με τους ακόλουθους κατά προσέγγιση συντελεστές εκπομπών ανά κιλοβατώρα (kWh) παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας:
Άνθρακας: Περίπου 820 γραμμάρια CO2 ανά kWh
Φυσικό Αέριο: Περίπου 450 γραμμάρια CO2 ανά kWh
Πετρέλαιο: Περίπου 665 γραμμάρια CO2 ανά kWh
Πυρηνικά: Αμελητέες εκπομπές CO2
Υδροηλεκτρική ενέργεια: Αμελητέες εκπομπές CO2
Αιολική ισχύς: Αμελητέες εκπομπές CO2
Ηλιακή ενέργεια: Αμελητέες εκπομπές CO2
Με βάση αυτό το πρότυπο παγκόσμιο ενεργειακό μείγμα, μπορούμε να υπολογίσουμε τις εκπομπές που σχετίζονται με τη φόρτιση των EV και να υπολογίσουμε τη συνολική μείωση των ανθρωπογενών εκπομπών CO2, μεταβαίνοντας σε στόλο αποκλειστικά EV.
Υπολογισμός των εκπομπών ανά χιλιόμετρο για τη φόρτιση ενός EV: Εκπομπές ανά χιλιόμετρο = (Κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας ανά χιλιόμετρο * Συντελεστής εκπομπών) / Αριθμός χιλιομέτρων ανά kWh
Ας υποθέσουμε μια μέση κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας 0,2 kWh ανά χιλιόμετρο για ένα EV. Για το παγκόσμιο ενεργειακό μείγμα, θα χρησιμοποιήσουμε έναν μέσο παράγοντα εκπομπών, λαμβάνοντας υπόψη την κατανομή των πηγών ενέργειας και τους παράγοντες εκπομπών τους.
Ο συντελεστής εκπομπών υπολογίζεται λαμβάνοντας το σταθμισμένο μέσο όρο των συντελεστών εκπομπών κάθε πηγής ενέργειας, λαμβάνοντας υπόψη τα αντίστοιχα μερίδιά τους στο παγκόσμιο ενεργειακό μείγμα.
Ας υποθέσουμε ότι η παγκόσμια κατανομή του ενεργειακού μείγματος είναι η εξής:
Άνθρακας: 29%
Φυσικό Αέριο: 21%
Πετρέλαιο: 31%
Πυρηνικά: 5%
Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας: 14%
(Πηγή: https://www.planete-energies.com/en/media/infographic/global-energy-mix-1990-2035)
Χρησιμοποιώντας αυτά τα ποσοστά, μπορούμε να υπολογίσουμε τον μέσο παράγοντα εκπομπών για το παγκόσμιο ενεργειακό μείγμα.
Συντελεστής εκπομπών = (Συντελεστής εκπομπών άνθρακα * Μερίδιο άνθρακα) + (Συντελεστής εκπομπών φυσικού αερίου * Κοινή χρήση φυσικού αερίου) + (Συντελεστής εκπομπών πετρελαίου * Μερίδιο πετρελαίου) + (Συντελεστής εκπομπών πυρηνικών * Μερίδιο πυρηνικών) + (Συντελεστής εκπομπών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας * Μερίδιο ανανεώσιμων πηγών ενέργειας)
Υπολογισμός των συνολικών εκπομπών CO2 από συμβατικά οχήματα: Συνολικές εκπομπές = Συνολική διανυθείσα απόσταση * Εκπομπές CO2 ανά χιλιόμετρο
Υπολογισμός της μείωσης των εκπομπών CO2 με EV: Μείωση εκπομπών CO2 = Συνολικές εκπομπές από συμβατικά οχήματα - Συνολικές εκπομπές από τη φόρτιση EV
Υπολογισμός του ποσοστού μείωσης των συνολικών εκπομπών: Ποσοστό μείωσης = (Μείωση εκπομπών CO2 / Συνολικές εκπομπές) * 100
Συντελεστής εκπομπών για κάθε πηγή ενέργειας:
Άνθρακας: 820 gCO2/kWh
Πετρέλαιο: 665 gCO2/kWh
Αέριο: 450 gCO2/kWh
Πυρηνικά: Αμελητέες εκπομπές CO2
Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (υδροηλεκτρική ενέργεια, αιολική ενέργεια, ηλιακή ενέργεια): Αμελητέες εκπομπές CO2
Άρα, ο μέσος παράγοντας εκπομπών για το δεδομένο ενεργειακό μείγμα:
Συντελεστής εκπομπών = (820 gCO2/kWh * 0,29) + (665 gCO2/kWh * 0,31) + (450 gCO2/kWh * 0,21) + (0 gCO2/kWh * 0,05) + (0 gCO2/kWh * 0,14)
Συντελεστής εκπομπών = 671,1 gCO2/kWh
Τώρα μπορούμε να υπολογίσουμε τις εκπομπές ανά χιλιόμετρο για τη φόρτιση ενός EV:
Εκπομπές ανά χιλιόμετρο = (Κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας ανά χιλιόμετρο * Συντελεστής εκπομπών) / Αριθμός χιλιομέτρων ανά kWh
Ας υποθέσουμε μια μέση κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας 0,2 kWh ανά χιλιόμετρο για ένα EV:
Εκπομπές ανά χιλιόμετρο = (0,2 kWh/km * 671,1 gCO2/kWh) / 1 km/kWh
Εκπομπές ανά χιλιόμετρο = 134,22 gCO2/km
Ετσι,
Συνολικές εκπομπές = 15 τρισεκατομμύρια km * 120 gCO2/km = 1,8 τρισεκατομμύρια τόνοι (ή 1.800 εκατομμύρια μετρικοί τόνοι)
Συνολικές εκπομπές από τη φόρτιση EV = 15 τρισεκατομμύρια km * 134 gCO2/km = 2,0 τρισεκατομμύρια τόνοι (ή 2000 εκατομμύρια τόνοι)
Μείωση εκπομπών CO2 = Συνολικές εκπομπές από συμβατικά οχήματα - Συνολικές εκπομπές από τη φόρτιση EV
Μείωση εκπομπών CO2 = 1,8 τρισεκατομμύρια τόνοι - 2,0 τρισεκατομμύρια τόνοι = -0,2 τρισεκατομμύρια τόνοι (ή προσθήκη 200 εκατομμυρίων μετρικών τόνων)
Έτσι, υποθέτοντας το τρέχον παγκόσμιο ενεργειακό μείγμα, η μετάβαση όλου του παγκόσμιου στόλου οχημάτων σε EV, θα έχει ως αποτέλεσμα την προσθήκη 200 εκατομμυρίων τόνων ανθρωπογενούς CO2 ετησίως…
