Všechno, co byste měli vědět o bateriích (3. díl ze série o elektrických autech)

Hmmm, baterie. V předchozím díle této série o elektrických autech jsem označil baterie za Achillovou patu elektrických aut. Dlouholetý technický ředitel americké společnosti Tesla J.B. Straubel označil baterie za úzké hrdlo elektrických aut. Faktem je, že všechny nevýhody bateriových elektrických aut souvisejí s bateriemi. Ať už je to jejich relativně nízká energetická hustota, pomalé nabíjení, postupná degradace kapacity, ale také vysoká energetická náročnost a nákladnost výroby a potřeba použití kovů jako je lithium nebo kobalt. Všechno jsou to pro mnoho lidí důvody, proč elektromobilitu jako celek zavrhují. Opravdu je to s bateriemi tak zlé? Pokusím se všechny tyto důvody rozebrat a zjistit, jak to s nimi doopravdy je.

Typy baterií

A začnu s přehledem typů baterií, které se používají nebo používaly k pohonu elektrických aut. Pomůže nám to pochopit hodně o elektrických autech, jejich minulosti, současnosti a budoucnosti. Dnes už se nemluví o jiných bateriích než lithium-iontových. Dříve se ale v elektromobilech používaly i jiné typy baterií. Podíváme se na tři nejvýznamnější: olověné, nikl-metal hydridovélithium-iontové.

Jo a ještě jedna věc. Až budu popisovat, jak funguje baterie, tak budu vlastně popisovat, jak funguje akumulátor. To je totiž správný věděcký název pro baterii. A baterie je vlastně sada akumulátorů. Ale většinou o akumulátorech stejně mluvíme jako o bateriích, takže prostě budu používat název baterie místo akumulátor, aby to neznělo moc vědátorsky 😉

Olověné baterie (PbSO4)

Olověnou baterii určitě všichni znáte. Je to klasická startovací baterie, kterou má každé auto se spalovacím motorem. V něm se využívá jako zdroj elektřiny pro startér, což je elektromotor sloužící k nastartování motoru. A slouží také jako zdroj pro všechny elektrické systémy vozidla jako jsou světla, stěrače, elektrické stahování okýnek, rádio, klimatizace apod.

Olověná baterie ale může sloužit i k pohonu elektrického auta. Jen na to samozřejmě nestačí jedna, je jich tam potřeba alespoň 16 velkých s kapacitou 160 Ah o váze 32 kg. Takový pohon měla elektrická auta v 90. letech 20. století jako např. Volkswagen Golf Citystromer anebo Škoda Favorit Eltra. V té době ani jiné typy baterií nebyly pro elektrická auta k dispozici.

Volkswagen Golf Citystromer (1994-1997) a Škoda Favorit Eltra (1992-1993): elektrická auta s olověnými bateriemi

Jak funguje olověná baterie

Nejsem ani chemik ani elektroinženýr, takže vám svými slovy popíšu, jak jsem pochopil, jak baterie fungují. Všechny baterie fungují na podobném principu. Potřebují elektrolyt a dvě elektrody (kladnou – katodu a zápornou – anodu), které jsou umístěny na opačných pólech baterie (+ a -). Mezi elektrodami a elektrolytem vzniká elektrické napětí.

Chemická reakce olověné baterie při použití elektromotoru (vybíjení)

Elektrolyt:

Elektrolyt slouží k přenosu elektricky nabitých částic v baterii. U olověné baterie ho tvoří roztok vody H2O a kyseliny sírové H2SO4. Elektrolyt je tedy zředěná kyselina. Molekula kyseliny sírové se v roztoku rozdělí na elektricky nabité částice – záporně nabité anionty SO4(2-) a kladně nabité kationty H+. Tyto elektricky nabité částice vlastně plavou v žíravině a snaží se z ní dostat, jenže nemají kam utéct.

2 H2SO4 => 4 H+ + 2 SO4(2-)

Ale pak přijde záchrana – někdo šlápne na plynový pedál, propojí tím elektrický obvod baterie a elektromotoru a začne velký úprk.

Anoda:

Záporně nabitý aniont kyseliny sírové SO4(2-) skočí na anodu tvořenou destičkou z olova Pb jako by skočil člověk na schůdky z bazénu, ve kterém plave žralok. Aniont kyseliny sírové SO4(2-) zreaguje s olovem Pb na anodě do síranu olovnatého PbSO4 a upustí při tom dva elektrony 2e- Ty raději zdrhnou elektrických obvodem do elektromotoru, který roztočí, a pak nakonec doběhnou až do katody.

Pb + SO4(2-) => PbSO4 + 2e-

Katoda:

Katoda složená z oxidu olovičitého PbO2 také poskytne azyl jednomu záporně nabitému aniontu SO4(2-), který prchá z žíravého elektrolytu, a ještě k tomu přibere čtyři kladně nabité kationy vodíku H+. Z elektromotoru na ní vybafnou dva elektrony 2e-, katoda se lekne a upustí kyslík O2-, kterého se chytnou kationy vodíku 4 H+, utvoří spolu dvě molekuly vody H2O a spadnou zpátky do elekrolytu. A katoda při tom všem změní své chemické složení na síran olovnatý PbSO4.

PbO2 + 4 H+ + SO4(2-) + 2e- => PbSO4 + 2 H2O

Tímto procesem se změní nejen chemické složené anody a katody, ale také elektrolytu, ze kterého nakonec voda vystrnadí kyselinu sírovou, jejíž koncentrace v elektrolytu tak klesá. Účinnost přeměny chemické energie v elektrickou se tak s vybíjením baterie snižuje. U baterií se tomu říká Peukertův efekt.

Plné vybití znamená pro baterii přirozený stav, kdy je každý na svém místě a nikdo nechce nikam zdrhat. Nabíjení je v podstatě opačný proces, kterým se naruší přirozená rovnováha baterie. Katoda dostane při nabíjení elektrošok, hodí do elektrolytu zpátky aniont SO4(2-), vezme si z vody v elektrolytu aniont kyslíku O2- a vrátí se ke svému původnímu chemickému složení na oxid olovičitý PbO2. Anoda také odhodí záporně nabitý aniont SO4(2-) a obnoví tím svoje původní složení na olovo Pb. V elektrolytu se z vody opět stane kyselina sírová H2SO4 a bazén je opět napuštěný žíravinou.

To, že se plně nabitá baterie nachází v nepřirozeném stavu, je důvod, proč se baterie samovolně vybíjí, pokud se nepoužívá. Anionty skáčou z bazénu s žíravinou i samy bez elektromotoru, jen jim to trvá mnohem déle. U olověné baterie se míra samovolného vybíjení pohybuje kolem 4 % za týden.

Recyklovatelnost (+)

Ačkoli obsahují olověné baterie nebezpečné látky jako jedovaté olovo a žíravá kyselina sírová, dají se velmi dobře recyklovat. Ostatně se ani vzhledem ke svému složení házet do běžného odpadu nesmějí (a snad to ani nikdo nedělá). Takže se jich naprostá většina i k recyklaci dostane a z jejich obsahu se mohou vyrobit baterie nové.

Cenová dostupnost (+)

Síra a olovo jsou běžně dostupné prvky, takže náklady na výrobu olověné baterie jsou poměrně nízké. Když jednou za zhruba 4 roky měníte ve svém autě olověnou baterii, není to žádný velký výdaj. Běžná startovací baterie o kapacitě 60Ah stojí kolem 1.500 Kč, takže 1kWh kapacity vyjde zhruba na 2.000 Kč. Za bateriový modul olověných baterií o kapacitě 20kWh tak dáte zhruba 40 tisíc a můžete jezdit elektrickým autem (pokud jste třeba hobík a postavíte si ho v garáži).

Změna chemického složení (-)

Ačkoli dochází při vybíjení i nabíjení olověné baterie k týmž chemickým reakcím (jen v opačném pořadí), neznamená to, že by se při tom elektrody neměnily. Při vybíjení uniká část kationtů vodíku ven z baterie a zůstává v ní kyslík, který postupně způsobuje oxidaci baterie. Touto změnou chemického složení postupně klesá její schopnost generovat elektrický proud. Zjednodušeně řečeno se baterie používáním opotřebovává a klesá její kapacita. Olověná baterie kvůli změně chemického složení vydrží zhruba 300 nabíjecích cyklů (jeden nabíjecí cyklus znamená nabití baterie na plnou kapacitu a její úplné vybití), což je méně než u jiných typů baterií. Je tu ale ještě jedna, podstatnější nevýhoda olověných baterií.

Nízká energetická hustota (-)

Vzpomínáte si z 2. dílu této série o elektrických autech Co je to vlastně elektromobil na srovnání energetické hustoty lithiové baterie s běžnými palivy jako je benzín nebo nafta? V tomto srovnání dopadla baterie velmi bídně. A olověná je na tom ještě hůř. Zatímco lithium-iontová baterie má kapacitu kolem 0,16 kWh/kg, olověná má energetickou hustotu asi 0,03 kWh/kg, což je asi 5x méně. I s 500kg bateriemi dojezd elektrických aut obvykle nepřesáhl 100 km. S životností baterie 300 nabíjecích cyklů lze na jednu sadu olověných baterií ujet zhruba 30.000 km a pak je nutné je vyměnit.

Nízká životnost a nízký dojezd jsou zásadní důvody, proč se elektrická auta s olověnými bateriemi nikdy masově neprosadila. Jejich výroba obvykle dosáhla jen několika stovek nebo maximálně tisíc kusů konkrétního modelu. Mnohem rozšířenější byly v minulosti přestavby běžných spalovacích aut na elektrická od hobíků z garáže.

Hobíci z garáže a elektrická auta

Domácí přestavby aut se spalovacím motorem na elektrická auta poháněná olověnými bateriemi jsou známé už někdy od 70. letech 20. století, zejména z USA, ale i z dalších zemích. Většinou je prováděli domácí kutilové a hobíci doma v garáži a používali na to většinou stará auta, jejichž spalovací motor už dosloužil. Místo toho, aby skončila na šrotišti, jim jejich majitelé vestavbou elektromotoru a baterií vdechli nový život. Elektromotor zvládne bez větší údržby najet milion km a olověné baterie se dají snadno vyměnit.

Na silnicích tak můžete potkat třeba tento krásný žlutý Volkswagen Super Beetle (1972) přestavěný na elektrobrouka v roce 2012, ale i spoustu dalších. Můžete si je prohlédnout na webu EV Album.

Většina takto přestavěných aut patří hobíkům, kteří si je přestavěli doma v garáži. Většinou takto přestavěná auta používají na dojíždění do práce (několik desítek km denně) a přes noc si je v garáží dobíjejí levnějším proudem. Problém s krátkým dojezdem maximálně 100 km a dlouho dobou nabíjení z domácí sítě je tak vůbec netrápí a jezdí při tom za zlomek nákladů v porovnání s běžným autem na benzín.

Nikl-metal hydridové baterie (NiMH)

Když se použitelnost olověných baterií pro pohon elektrických aut ukázala jako velmi omezená, začaly některé automobilky zkoušet používat jiné typy baterií. Další typem použitým v elektrických autech byly nikl-metal hydridové baterie.

Chemická reakce nikl-metal hydridové baterie při použití elektromotoru (vybíjení)

Elektrolyt:

Zatímco elektrolyt olověné baterie si můžeme představit jako bazén napuštěný kyselinou sírovou, elektrolyt nikl-metal hydridové baterie má složení zcela opačné. Namísto silné kyseliny obsahuje silně zásaditý roztok hydroxidu draselného KOH. Ne že by to něco výrazného měnilo – opět je to žíravina, takže z něj chce každý opět z drhnout. Ale to je přesně ta vlastnost, kterou pro fungující baterii potřebujeme! V roztoku vody H2O se od molekuly hydroxidu draselného KOH oddělí kladně nabitý kationt draslíku K(+) a záporně nabitý aniont hydroxidu OH-. Oba dva plavou v žíravém roztoku a čekají na záchranu.

KOH => K(+) + OH(-)

A záchrana přijde ve chvíli, kdy řidič elektrického auta šlápne na plyn a propojí tak elektrický obvod baterie a elektromotoru.

Anoda:

Záporně nabitý aniont hydroxidu OH- se snaží utéct z bazénu s žíravinou (elektrolyt). Jakmile se elektrický obvod propojí, vezme nohy na ramena a utíká se schovat do anody, která je vyrobena z hydridu kovové slitiny MH, která obsahuje směs kovů M jako je titan, vanad, zirkonium, nikl, chrom, kobalt, železo, mangan anebo i jiné kovy. Anoda MH se příchodu aniontu lekne a hodí na něj kationt vodíku H+, který se s aniontem hydroxidu OH- raději spojí do molekuly vody H2O. Na anodě tak zůstane jen kovová slitina M a elektron e-, který po tom všem emigruje do elektromotoru, který roztočí, a na konec doběhne až do katody.

MH + OH- => M + H2O + e-

Katoda:

Katoda složená z hydroxidu-oxidu niklitého NiO(OH) chytne elektron e-, který k ní přiběhne z elektromotoru. Pak poskytne azyl vyděšené molekule vody H2O, která spadla do elektrolytu, a sloučí se s ní do nové molekuly hydroxidu nikelnatého Ni(OH)2 a při tom odhodí nešťastný aniont hydroxidu OH- zpět do elektrolytu. 

NiO(OH) + e- + H2O => Ni(OH)2 + OH-

Chemické složení elektrolytu NiMH hydridové baterie se tak na rozdíl od olověné baterie nemění. Pro baterii je to dobrá vlastnost, protože s jejím vybíjením neklesá účinnost přeměny chemické energie v elektrickou a neklesá ani elektrické napětí baterie. Nikl-metal hydridová baterie má relativně nízký Peukertův efekt.

Při nabíjení dochází stejně jako v případě olověné baterie opět k přesně opačnému procesu. Vybitá baterie se nachází ve svém přirozeném stavu, kdy nechce nikdo nikam prchat. Nabíjením dostane baterie elektrošok a katoda pouští zpět do elektrolytu aniont OH- a obnovuje své původní chemické složení na hydroxid-oxid niklitý NiO(OH). Anoda se příchodem elektronu e- z nabíjení lekne a spolkne při tom kationt H+ z elektrolytu, čímž obnoví svoje původní složení na hydrid kovové slitiny MH. Chemické složení elektrolytu zůstane stejně jako při vybíjení stejné.

Nikl-metal hydridová se stejně jako olověná baterie samovolně vybíjí. Nejsilněji se u ní tento efekt projeví během prvního dne, kdy dosahuje úrovně 5-20 %. Pak samovybíjení klesne a dosahuje úrovně kolem 2 % měsíčně.

EV1 – první (a poslední) elektrické auto s NiMH bateriemi

Nejznámějším bateriovým elektrickým vozem, ve kterém byly NiMH baterie použity, byla v roce 1999 druhá generace vozu EV1 (EV = Electric Vehicle) od americké automobilky GM (General Motors). Ta svůj první elektrický model EV1 představila v roce 1996 v reakci na zákon státu Kalifornie požadující po velkých automobilkách nabízet na kalifornském trhu alespoň jeden bezemisní model. Celý projekt fungoval na bázi dlouhodobého pronájmu aut a nebylo možné si je koupit. První generace EV1 byla osazena olověnými bateriemi, které v roce 1999 nahradily právě NiMH baterie.

Jakmile se v Kalifornii změnily zákony a požadavek na bezemisní model přestal v roce 2003 platit, rozhodlo se vedení GM celý projekt drasticky zastavit. Všechny pronajaté EV1 byly od jejich nájemců staženy bez možnosti si je odkoupit a následně byly všechny až na jeden sešrotovány. Uživatelé EV1 své vozy milovali a proti jejich stažení a sešrotování protestovali. Při jejich transportu na šrotiště dokonce musela asistovat policie, aby jejich likvidaci nikdo nezabránil. Jinak slibný projekt byl rozhodnutím managementu GM zastaven. Elektrická auta EV1 tak potkal podobný osud jako Saab.

Automobilka Saab vznikla z původně letecké továrny na stíhačky a nakonec pod vedením GM zkrachovala. Proto mají majitelé Saabů na svých vozech nálepky – born from jets, killed by assholes.

A o EV1 můžeme říct totéž – killed by assholes. Je opravdu velká škoda, že GM stáhla všechny vyrobené EV1 z pronájmu. Nikdy se tak nedozvíme, kolik kilometrů by tyto elektrické vozy ujely na původní NiMH baterii. Pravděpodobně by to bylo hodně velké číslo.

Kromě EV1 se nikl-metal hydridové baterie používaly i v autech na hybridní pohon jako třeba Toyota Prius. Mnoho priusů dodnes jezdí s původní NiMH baterií a i po více než 10 letech provozu a 300 tisících ujetých km zůstává kapacita baterie téměř na své původní úrovni. Pravděpodobně i EV1, kdyby dodnes jezdily, by dosáhly velkého nájezdu na původní baterii. Nikl-metal hydridové baterie mají totiž jednu obrovskou výhodu.

Životnost (+)

Olověné baterie mají životnost zhruba 300 nabíjecích cyklů, zatímco NiMH baterie má životnost až 2000 nabíjecích cyklů, což je asi 6,7x více. Elektrolyt NiMH baterie nemění své chemické složení, takže se opotřebovává mnohem méně než u olověné baterie. EV1 s dojezdem 200 km na jedno nabití by na jednu sadu baterií ujelo zhruba 400.000 km. Při ročním nájezdu 20.000 km by mohlo jezdit na původní baterie 20 let. To už se ale nikdy nedozvíme. Můžeme se ale podívat, jak se dařilo NiMH bateriím v hybridních elektrických autech. Toyota Prius běžně zvládne nájezd 400.000 km (250.000 mil) s původními bateriemi bez nutnosti jejich výměny nebo opravy. Některé Priusy najely s původními bateriemi i více než 500.000 km.

Snadná údržba (+)

Nikl-metal hydridové baterie toho opravdu hodně vydrží a jsou prakticky bezúdržbové. Tato baterie nepotřebuje např. na rozdíl od lithium-iontové baterie žádný systém bateriového managementu. Stačí ji jen nabíjet a to je vše. Navíc dokáže NiMH baterie pracovat v širokém spektru teplot zhruba od -30° do +75° bez nutnosti ohřívání baterií v zimě a jejich chlazení za vysokých teplot. Nikl-metal hydridové baterie jsou velmi odolné, hodně toho snesou a nevyžadují žádnou zvláštní péči. Jejich nevýhodou je v podstatě jen částečný paměťový efekt a jejich rychlejší samovolné vybíjení. Jinak se NiMH baterie zdají jako perfektní kandidát na ideální baterii pro elektrické auto. Ale mají ještě jednu vlastnost, která je nakonec stála vítězství v souboji o ideální typ baterie.

Vyšší energetická hustota (+/-)

Nikl-metal hydridové baterie mají zhruba 2x vyšší energetickou hustotu proti olověným bateriím. Opět nám jako příklad poslouží elektromobil EV1, který se v první generaci vyráběl se sadou olověných baterií. Ty měly při hmotnosti 594 kg kapacitu 18,4 kWh a energetickou hustotu 31,5 Wh/kg. Ve druhé generaci už měl EV1 nikl-metal hydridové baterie o hmotnosti 481 kg a kapacitě 26,4 kWh při energetické hustotě 55 Wh/kg, což je o 75% více než u olověných. 500kg NiMH bateriový modul by měl při energetické hustotě 60 Wh/kg celkovou kapacitu 30 kWh. Při spotřebě energie 17 kWh/100 km by elektrické auto s NiMH baterií ujelo zhruba 175 km. Je to sice téměř 2x více než bylo obvyklé u olověných baterií, ale na běžné používání auta je to stále poměrně málo. A to je hlavní důvod, proč se NiMH baterie kromě hybridních elektrických aut nikdy masově neprosadily v bateriových elektrických autech. Jejich místo v dnešní elektromobilitě zcela zaujaly lithium-iontové baterie.

Lithium-iontové baterie (Li-Ion)

Lithium-iontové baterie dnes dominují světu elektromobility. Dokázaly totiž to, co nesvedly olověné ani nikl-metal hydridové baterie – přiblížit se dojezdem běžným autům se spalovacím motorem. Za vynález lithium-iontové baterie byla dokonce v roce 2019 udělena Nobelova cena za chemii. A jak vlastně lithium-iontová baterie funguje? Máme tu opět naše staré známé elektrolyt, anodu a katodu.

Chemická reakce lithium-iontové baterie při použití elektromotoru (vybíjení)

Elektrolyt

Elektrolyt lithium-iontové baterie obsahuje sůl lithia rozpuštěnou v organickém rozpouštědle. Oproti kyselé žíravině v elektrolytu olověné baterie a zásadité žíravině v elektrolytu nikl-metal hydridové baterie je elektrolyt lithium-iontové baterie vlastně úplné bájo.

Anoda

Anoda je z větší části tvořena z grafitu C, což je chemický název pro tuhu. Může také obsahovat menší podíl oxidu křemičitého SiO2. Zjednodušeně můžeme anodu vyjádřit následujícím vzorcem.

LiC6 => C6 + Li(+) + e-

Katoda

Katoda lithium-iontové baterie je obvykle tvořena oxidem lithia a dalšího kovu (např. manganu, niklu nebo kobaltu), případně fosforečnanem lithia a železa. Pro jednoduchost můžeme použít chemickou reakci katody z oxidu lithia a kobaltu LiCoO2:

CoO2 + Li(+) + e- => LiCoO2

Na rozdíl od šíleného uprchlického kolotoče v olověné baterii, kde se každý snaží zdrhnout z bazénu s kyselinou (elektrolyt), je lithium-iontová baterie vlastně luxusní hotel. Celá chemická reakce v ní spočívá v přesunu kladně nabitého kationtu lithia Li+ a elektronu e- mezi anodou a katodou.

Sešlápnutí plynového pedálu je pro kationt lithia namísto povelu zdrhejte! v olověné baterii jen pokyn osmé patro, prosím. Kationt lithia si tam jezdí nahoru a dolů jako výtahem v luxusním hotelu a elektron si jezdí po elektrickém obvodu mezi baterií a elektromotorem jako na závodní dráze. To je vše, žádné chemické drama se tam neděje.

A je to je hlavní důvod velké životnosti lithium-iontové baterie např. ve srovnání s olověnou baterií, u které se výrazněji mění chemické složení. Putování kationtu lithia v baterii sice nemůže fungovat donekonečna, protože se časem na katodě i anodě vytvoří nános, který lithiu začne bránit v průchodnosti, ale celková životnost baterie je mnohem vyšší.

Nabíjení funguje úplně stejně, jen se kationt lithia Li+ a elektron e- pohybují opačným směrem. Efekt samovolného vybíjení u lithium-iontové baterie dosahuje úrovně přibližně 2 % měsíčně. Kdybyste nechali elektrické auto s lithium-iontovou baterií stát venku čtvrt roku, zmizí vám z něj jen 6 % nabité elektřiny. Za zimy je tento efekt ale silnější.

Lithium-iontových baterií existuje velké množství druhů a liší se především chemickým složením katody, které pak dává baterii různé vlastnosti (vyšší nebo nižší energetická hustota, životnost, tepelná odolnost atd.). Nejpoužívanějšími pro elektrická auta jsou tyto katody:

LiMn2O4 – oxid lithia a manganu (Nissan)

LiNiMnCoO2 – oxid lithia, niklu, manganu a kobaltu (GM, BMW)

LiNiCoAlO2 – oxid lithia, niklu, kobaltu a hliníku (Tesla)

LiFePO4 – fosforečnan lithia a železa (čínské značky)

Vyšší energetická hustota (+)

Ačkoli oproti tekutým palivům mají lithium-iontové baterie mnohonásobně nižší energetickou hustotu, mají ji zhruba 5x vyšší než olověné a 3x vyšší než nikl-metal hydridové baterie. Zatímco olověné baterie o hmotnosti 500 kg poskytnou elektrickému autu dojezd zhruba 100 km a nikl-metal hydridové zhruba 175 km, lithium-iontové zvládnou až 500 km dojezdu. A to už je hodnota srovnatelná se spalovacími motory, ačkoli ty dojedou ještě dál – benzínový pohon asi 700 km a naftový zhruba 900 km.

Tesla Model 3 – nejzásadnější elektrické auto současnosti

V tomto článku používám Model 3 od Tesly jako referenci pro bateriová elektrická auta. Jedná se totiž o nejzásadnější elektrické auto současnosti, které boří mýty o tom, že elektromobily jsou pomalé, drahé a malý nízký dojezd. Už základní verze Modelu 3 je se zrychlením 0-100 km/h za 5,6 sekundy sakra rychlá, v USA stojí $35 000 (zhruba 800 000 Kč) jako průměrné americké auto a má základní dojezd 370 km. Konkuruje především německém triu Audi A4, BMW 3 a Mercedes-Benz C.

Pro srovnání s Teslou Model 3 jsem si vybral Audi A4, které existuje ve verzích na benzín, naftu i CNG, takže se nám budou tyto dva modely dobře porovnávat. Nejdříve se podíváme na reálný dojezd na jedno nabití/natankování. Verze Tesly s největší baterií má teoretický dojezd při reálné spotřebě energie 17 kWh/100 km ve výši 441 km. Baterii ale moc nesvědčí, pokud se vybíjí a nabíjí celá a doporučuje se využívat její kapacitu jen z 80-90%. Při 85% využití baterie to znamená reálný dojezd na jedno nabití ve výši 375 km. To je srovnatelné s verzí Audi A4 s pohonem na CNG, která při 19 kg nádrži a spotřebě 5 kg/100 km ujede 360 km (když zbývá v nádrží zhruba jen 1 kg CNG, systém automaticky přepne na záložní benzínovou nádrž). A pak tu máme staré známe benzín a naftu. S 54l nádrží, nutnou rezervou zhruba 5l v nádrži a spotřebou 7,2l/100 km, resp. 5,7l/100km budou mít dojezd 681, resp. 860 km.

Ačkoli je celková energetická hustota lithium-iontové baterie stále výrazně nižší než energetická hustota běžných automobilových paliv jako je benzín, nafta, LPG a CNG (třeba u benzínu je to 80x méně – viz graf energetické hustoty ve 2. díle této série Co je to vlastně elektromobil), v celkovém srovnání hmotnosti vozidel se spalovacím motorem a elektrickým s Li-Ion baterií není tento rozdíl zdaleka tak výrazný. Např. při srovnání Tesly Model 3 se srovnatelně velkým a výkonným Audi A4 můžeme vidět rozdíl 227 kg. A to srovnávám nejtěžší verzi Modelu 3 s největší baterií a pohonem 4×4.

Životnost (+)

Dojezd elektrických aut s lithium-iontovými bateriemi zatím nedosahuje úrovně aut se spalovacím motorem, pro běžné ježdění je ale dostačující (pokud nechcete jezdit každý víkend do Chorvatska non-stop bez jediné zastávky). Jak je to ale s životnosti baterií? Nebudou se muset po 3-5 letech měnit jako je to běžné u mobilních telefonů a notebooků?

Srovnávání s mobily a notebooky je velmi časté, protože se v nich také používají lithium-iontové baterie a všichni máme zkušenost, že po zhruba 3-5 letech je potřeba je vyměnit. Logicky by to samé mělo platit u baterií pro elektrická auta. Ale neplatí to. Životnost lithium-iontové baterie se totiž neměří na roky, ale na nabíjecí cykly. A těch tato baterie zvládne zhruba 1500, dokud nezačne její kapacita výrazněji klesat.

Na jedno nabití (=jeden nabíjecí cyklus) ujede elektrické auto s 478kg bateriemi o kapacitě 75 kWh (Tesla Model 3) a se spotřebou elektřiny 17 kWh/100 km zhruba 440 km. Při 1500 nabíjecích cyklech zvládne lithium-iontová baterie v elektrickém autě teoreticky nájezd 660 000 km. To je více než 2x tolik, než běžně za svůj život najede auto se spalovacím motorem. A při velkém ročním nájezdu 30 000 km to znamená 22 let provozu s původní baterií. Baterie v mobilním telefonu a notebooku vydrží jen 3-5 let, protože se nabíjí jednou za 1-2 dny. Kdybyste takhle často nabíjeli auto, museli byste ročně ujet zhruba 150 000 km, aby vám baterie vydržela jen 3-5 let.

Ale je tu ještě jeden důvod. Lithium-iontových baterií je velké množství typů s různým chemickým složením a různými vlastnostmi. V mobilech a noteboocích se používají lithiové baterie s co nejvyšší energetickou hustotou, aby vážily co nejméně a byly co nejmenší. Jejich nevýhodou ale je, že mají kratší životnost. Naopak u elektrických aut se používají typy Li-Ion baterií s nižší energetickou hustotou, které jsou o něco rozměrnější a mají vyšší hmotnost, což ale u auta tolik nevadí, protože auto je uveze. U elektrického auta je důležitější výdrž baterie.

Podle dostupných informací majitelé vozů Tesla najedou zhruba 300 000 až 500 000 mil = 480 000 až 800 000 km, než je potřeba vyměnit původní baterie. V průměru to tedy bude okolo 640 000 km. Životnost baterie tak pravděpodobně dalece přesáhne životnost spalovacího motoru. Průměrnou životnost bateriového modulu Tesly ve srovnání s životností běžného auta se spalovacím motorem a hybridní Toyotou Prius si můžeme ukázat v poměru ke vzdálenosti Měsíce od Země.

Zatímco běžnému autu se spalovacím motorem skončí jeho životnost po nájezdu 300 000 km a na Měsíc by ani nedojelo, hybridní Toyota Prius s NiMH baterií dokáže najet v průměru 400 000 km s původní baterií a dostala by se tak ještě o kus dál než v roce 1969 doletělo Apollo 11. Tesla Model S najede v průměru na původní baterii 640 000 km a dostane se tak ještě o 2/3 dál než je vzdálenost Měsíce od Země.

Jenže to není všechno. Bateriová technologie prochází poslední roky prudkým vývojem a Tesla už oznámila vynález lithium-iontové baterie, která zvládne najet milion mil, takže 1 600 000 km a vydrží být 25 let v provozu. Obavy z nutnosti vyměnit baterii po 3-5 letech provozu už zkrátka nejsou na místě. To platilo u olověných baterií, ale už to neplatilo u nikl-metal hydridových a ani to neplatí u lithium-iontových baterií.

Ani ztráta kapacity baterie po najetí desítek tisíc km není u lithium-iontových baterií zásadní problém. Většinou se pohybuje v řádu několika málo procent i po ujetí stovek tisíc km, jak ukazuje tento graf z reálného provozu od majitelů elektrického auta Tesla Model 3. Baterie, u kterých došlo k větší ztrátě kapacity než jen několik málo procent, mají pravděpodobně nějaký softwarový problém a potřebují jen překalibrovat.

Ztráta kapacity baterie Tesla Model 3 v % po ujetí různé vzdálenosti (v mílích).

Li-Ion baterie jsou totiž obecně náročnější na údržbu. Na rozdíl od NiMH baterií, které v podstatě stačí jen nabíjet, potřebují Li-Ion baterie větší péči. Bateriový modul lithium-iontových baterií se totiž skládá ze zhruba 6-7 tisíc bateriových článků zhruba o polovinu větších než jsou tužkové baterie a každý z nich musí být vybalancovaný na stejně napětí. Dobrá zpráva ale je, že se o to postará elektronika – systém bateriového managementu. Běžný uživatel a řidič elektrického auta se o nic starat nemusí a baterie se zkontrolují při pravidelné prohlídce v servisu.

Náklady (+/-)

Lithium-iontové baterie jsou proti olověným i nikl-metal hydridovým bateriím dražší. Ale jejich vyšší cena je relativní, protože mají vysokou životnost a zvládnou velký nájezd km. Za posledních 10 let ale jejich cena klesla zhruba šestinásobně z $1000/kWh na $158/kWh. Očekává se, že by během dalších deseti let měla klesnout hlouběji pod $100/kWh.

Graf vývoje nákladů na výrobu Li-Ion baterií – Bloomberg

Tesla již dokáže vyrábět lithium-iontové baterie s náklady $111/kg, což je zhruba 2 500 Kč na kg baterie (ostatní výrobci jsou na tom s nákladovostí hůře, ale Tesla je v elektromobilitě zkrátka napřed a funguje zde jako zlatý standard). Náklady na 75 kWh bateriový modul (dojezd 440 km) pak vyjdou na 191 500 Kč. To jsou samozřejmě výrobní náklady, ale i kdybychom k nim připočetli 10% marži výrobce a pro český trh 10% dovozní clo a 21% DPH, dostaneme se na částku 280 000 Kč. Při průměrné výdrži baterie 640 000 km jsou náklady na opotřebení baterie zhruba 0,44 Kč/km. Absolutně jsou tedy stále drahé, ale relativně jejich provoz příliš drahý není. Doby, kdy baterie do elektrického auta stály milion korun, už jsou dávno pryč.

Nabíjení (-)

Slabinou bateriových elektrických aut je kromě nižšího dojezdu na jedno nabití oproti autům se spalovacím motorem delší doba jejich nabíjení. Zatímco do běžného auta se načerpá 50 litrů paliva asi za minutu a půl, nabíjení trvá desítky minut. Benzín prostě teče rychleji než elektrony 🙂

Záleží samozřejmě na typu nabíječky. Plná kapacita 75 kWh baterie (dojezd 440 km), se z běžné 220V zásuvky dobije asi za 10 hodin (v tomto máme výhodu v Evropě, kde je 220V elektrická síť, zatímco v Americe jen 120V, takže domácí nabíjení tam trvá déle). Na dobíjení přes noc je to ale zcela dostačující, pokud tuto možnost máte (výhodou nočního dobíjení je i možnost využít noční tarif, který může být levnější). Ale pokud potřebujete auto dobít rychleji, trvalo by to příliš dlouho.

Pro všechny ostatní a pro případ rychlého nabíjení jsou tu k dispozici veřejné nabíječky. Nejvýkonnější nabíječky dokážou dobít do baterie energii na 120 km jízdy za 5 minut. Na 80% kapacity je baterie nabitá zhruba za 20 minut. Po dosažení úrovně 80% kapacity se nabíjení výrazně zpomaluje, aby nedošlo k přehřátí baterie. Možná to znáte i z nabíjení mobilního telefonu – po dosažení úrovně nabití 80-90 % se už nabíjí výrazně pomaleji.

Přes všechny svoje nedostatky se lithium-iontové baterie v současnosti prosadily jako dominantní zdroj pro pohon elektrických aut. A to především díky své relativně vysoké energetické hustotě, která umožní elektrickému autu při přijatelném navýšení jeho celkové hmotnosti dojezd srovnatelný s auty se spalovacím motorem. Ale stále tu ještě máme mnoho otázek týkajících se jejich výroby, těžby kovů, celkových vypuštěných emisí při jejich výrobě a bezpečnosti.

Bezpečnost baterií

U většiny moderních elektrických aut jsou lithium-iontové baterie umístěny pod podlahou vozidla. Z tohoto důvodu se často objevuje obava, že vám baterie shoří pod zadkem. Vzhledem k tomu, že je zadek opravdu citlivé místo, je potřeba tuto obavu ošetřit. Ve skutečnosti jsou baterie umístěny na nejbezpečnějším místě ve voze. No uznejte, většinou se bourá na předek, někdy i na zadek, anebo vás někdo může trefit z boku. Dokonce se můžete i převrátit na střechu. Ale na podvozek se opravdu nebourá 😉 

Přehřátí

Na druhou stranu nehoda může způsobit poškození baterie, které její vzplanutí způsobí. Příčinou obvykle bývá elektrický zkrat, který způsobí, že baterií začne proudit elektrický proud, aniž by ho někdo odebíral (např. elektromotor). Kationty lithia v ní začnou lítat jak zběsilé, což může vést k rychlému zahřátí baterie, stane se z ní v podstatě svářečka. Jakmile překročí její teplota určitou úroveň, může začít hořet. Stále je ale teplota vzplanutí baterie výrazně vyšší než teplota vzplanutí paliv pro spalovací motory, jak můžete vidět na následujícím grafu.

Srovnání teploty vzplanutí benzínu a nafty s lithium-iontovými bateriemi není úplně přesné, protože u motorových paliv ještě musí dojít k jejich zažehnutí, zatímco baterie se může vysokou teplotou zapálit sama. Pokud ale budeme uvažovat, že k vzplanutí dojde při nehodě, může dojít k elektrickému zkratu ze startovací baterie anebo jinému vnějšímu zdroji zapálení i u spalovacího motoru.

Pravděpodobnost vzniku požáru

Skutečná data z provozu elektrických aut ve srovnání s auty se spalovacím motorem potvrzují nižší pravděpodobnost vzniku požáru u bateriových elektrických aut. Např. z dat podle americké Federální agentury pro nouzové řízení vyplývá, že v letech 2014-2016 došlo ve Spojených státech k 171 500 nehodám, u kterých došlo k požáru motoru. To znamená 157 případů denně. Mnohem více pozornosti ale v médiích získávají požáry vozů Tesla, které jsou všechny dopodrobna zdokumentovány, protože hořící Tesla je mediálně vděčné téma. Za období 2013-2019 jich bylo přesně 20, což znamená asi 3 případy za rok. Vozů Tesla jezdí samozřejmě mnohem méně než ostatních značek, ale pokud porovnáme počet vzniklých požárů na 1 miliardu ujetých mil, pak je u vozů Tesla 11x menší pravděpodobnost vzniku požáru, než u aut se spalovacím motorem.

Je také pravda, že v případě vzniku požáru u elektrického auta obvykle požár trvá delší dobu – i několik desítek minut a na jeho uhašení je potřeba použít mnohem větší množství vody. A ani po uhašení ještě není hotovo, protože poškozená baterie může ještě několik hodin či dokonce i dní doutnat a opět se sama zapálit. Zda je větší problém zdlouhavé hašení elektrického auta, anebo výrazně větší pravděpodobnost samotného vzniku požáru u auta se spalovacím motorem, nechám samozřejmě na posouzení každého z vás.

Výroba baterií

Elektrické auto má oproti autu se spalovacím motorem zjevnou výhodu v účinnosti jeho pohonu, která je zhruba 3-4x vyšší – viz 2. díl této série Co je to vlastně elektromobil. Podstatně vyšší účinnost jeho pohonu se projeví postupně při jeho používání, ale zároveň do celého svého životního cyklu vstupuje na začátku s jednou nevýhodou – nejdříve se musí vyrobit jeho baterie. Nejprve je potřeba získat na výrobu baterie suroviny (především kovy) a potom použít velké množství elektrické energie na její samotnou výrobu.

Těžba kovů

Začneme tedy s těžbou kovů. Na výrobu lithium-iontových baterií se jich používá více – lithium, nikl, kobalt, ale i třeba hliník, mangan nebo železo. Podíváme se podrobněji na ty nejvýznamnější. A začneme logicky lithiem.

Lithium

Jedna sada baterií do elektrické Tesly o váze zhruba 500 kg potřebuje zhruba 12 kg lithia. Ačkoli je lithium 25. nejběžnějším prvkem na Zemi, zemská kúra ho obsahuje pouze 0,0007%. Většina jeho světových zásob (zhruba 70 %) se nachází v ložiscích solných roztoků v tzv. lithiovém trojúhelníku v Jižní Americe, který se nachází na území mezi Argentinou, Bolívií a Chile. Jeho těžba se provádí tak, že se nejprve navrtá ložisko solného roztoku, který se následně z podzemí vypumpuje a nechá se na povrchu několik měsíců vysušit. Následně se vzniklá směs solí manganu, draslíku, boraxu a lithia vyfiltruje a uloží se do odpařovací nádrže na dalších zhruba 12-18 měsíců. V lithiovém trojúhelníku jsou k vysoušení solných roztoků vhodné podmínky, protože se jedná o jedno z nejsušších míst na světě, kde je zároveň velmi málo oblačnosti a tudíž hodně slunečního svitu.

Z vysušeného roztoku už je možné extrahovat uhličitan lithný (Li2CO3), ze kterého už lze přímo získat lithium. Celý proces je tak relativně levný a nenáročný na energie, ačkoli je zdlouhavý. Jeho jedinou podstatnou nevýhodou je, že se na něj spotřebuje velké množství vody. Na těžbu jedné tuny lithia jsou potřeba necelé 2 miliony litrů vody. Na sadu baterií pro jedno elektrické auto (12 kg lithia) se tak jen na těžbu lithia spotřebuje téměř 23 tisíc litrů vody. Může se to zdát opravdu hodně a hodně to je – absolutně. Na druhou stranu je to relativně málo. Pro srovnání – na výrobu 1kg hovězího masa se v průměru spotřebuje 15 tisíc litrů vody. Takže spotřeba vody na těžbu lithia pro jedno auto, které bude na jednu sadu baterií jezdit 15-20 let, se rovná spotřebě vody na výrobu deseti hamburgerů z hovězího masa.

Spotřeba vody ale není jediným negativem těžby lithia. Při vysoušení solných roztoků se používají i některé chemikálie (např. kyselina chlorovodíková), které mohou uniknout do okolí. V případě lithiového trojúhelníku je ale riziko velmi malé, protože je to oblast, která je velmi málo obydlená a nežije zde ani velké množství živočichů a rostlin, protože se jedná o velmi suchou poušť. V ostatních oblastech světa, kde se nacházejí ložiska lithia (Austrálie, Severní Amerika, Čína, Evropa vč. Česka), se těžba může provádět tradičním způsobem podobně jako u jiných kovů jako je třeba železo nebo hliník.

Odhadované světové zásoby lithia jsou zhruba 15 milionů tun, což by při spotřebě 12 kg na jedno auto stačilo na výrobu baterií pro 1,25 miliardy osobních aut (v současné době jezdí na celém světě 1,3 miliardy osobních aut). Zároveň se odhaduje, že včetně dosud neobjevených ložisek jsou celkové světové zásoby lithia ve výši 65 milionů tun, což by stačilo na baterie pro 5,4 miliardy aut. Počet aut na světě jistě poroste a pokud bychom počítali s tím, že světová populace dosáhne svého vrcholu na úrovni 10 miliard lidí a na světě bude jezdit zhruba 0,5 auta na 1 obyvatele (např. v Česku jezdí zhruba 5,6 milionu aut na 10,6 milionu obyvatel), pak jednou bude na světě jezdit zhruba 5 miliard aut. Vychází to sice natěsno, ale zásoby lithia budou pravděpodobně stačit na výrobu baterií do osobních elektrických aut pro celé lidstvo. A pak tu máme ještě jednu teoretickou možnost – zásoby lithia ve světových oceánech se odhadují na 230 miliard tun, což by stačilo na výrobu 20 bilionů aut (=20 000 000 000 000 aut). Tolik jich na Zemi jistě nikdy jezdit nebude 😉

Nikl

Ačkoli se lithium-iontové baterie nazývají podle lithia, obsahují více jiného kovu – niklu, který už známe z nikl-metal hydridových baterií. V bateriovém modulu Tesly je ho obsaženo 18 kg, což je o polovinu více než lithia. Celosvětové zásoby niklu se odhadují na 78 milionů tun, což by při potřebě 18 kg na jedno elektrické auto znamenalo zásobu na výrobu 4,3 mld. aut. S těžbou niklu, na rozdíl od lithia a kobaltu, nejsou spojeny žádné kontroverze.

Kobalt

Další podstatnou složkou lithium-iontových baterií je kobalt. Největší problém s těžbou kobaltu je, že se 60 % jeho světových zásob nachází v jedné zemi – Demokratické republice Kongo. Při jeho těžbě často dochází k porušování pracovních podmínek (např. těžba holýma rukama bez ochranných pomůcek), zneužívání dětské práce, nedostatečné ochraně životního prostředí atd. Určitě je špatně, že se něco takového na světě děje. Zda je horší tohle anebo třeba neustálé války o ropu na Blízkém Východě, není vůbec jednoduchá otázka. Naštěstí se obsah kobaltu v lithium-iontových bateriích postupně snižuje. V první generaci Li-Ion baterií ve voze Tesla Roadster bylo použito 11 kg kobaltu, ve druhé generaci použité v Modelu S a X už jen 7,5 kg kobaltu a v třetí nejnovější generaci baterií použité v Modelu S po faceliftu a v Modelu 3 ho je už jen 4,5 kg.

Ostatní prvky – grafit, hliník, mangan, železo

Na výrobu lithium-iontových baterií se používají i další prvky jako je grafit, hliník, mangan nebo železo. Vzhledem k tomu, že se jedná o velmi běžné a dostupné prvky, neexistuje u nich ani obava o jejich dostatečné zásoby ani obava z negativního dopadu jejich těžby na životní prostředí. Když shrneme dopady těžby prvků potřebných pro výrobu lithium-iontových baterií, tak určitě nemůžeme tvrdit, že by neměly na životní prostředí žádný vliv. Mají ho a především lokálně v místech těžby. To samé ale platí pro těžbu surovin na výrobu a pohon aut se spalovacím motorem (železo, hliník, ropa atd.). Odpověď na otázku, které auto znamená v průběhu celého svého životního cyklu větší zátěž pro životní prostředí, nemám. Vyžádalo by si to hlubší analýzu, která je mimo rozsah tohoto článku.

Recyklace baterií

Jedna ze zásadních otázek okolo baterií je, zda se dají recyklovat. A odpověď je: ano, dají. Ale nerecyklují se. A má to překvapivý důvod. Ačkoli by se to pravděpodobně vyplatilo: Tesla ukázala, že při využití recyklovaného materiálu z katody na výrobu nové katody se sníží environmentální dopad o 70 %. Ale lithium-iontové baterie se zatím ve velkém průmyslově nerecyklují jednoduše proto, že pro recyklaci zatím není dostatečné množství použitých a vyřazených baterií, které by mohly sloužit jako vstup pro recyklaci.

Navzdory všeobecnému přesvědčení, že baterie do elektrického auta po 3-5 letech doslouží a je potřeba je vyměnit, vydrží lithium-iontové baterie mnohem déle (stovky tisíc km, jak jsme si ukázali výše). Ještě zdaleka neuplynula doba, kdy by se měly začít objevovat ve velkém množství vysloužilé baterie, ačkoli první a druhé masově vyráběné elektrické auto Nissan Leaf (2010) a Tesla Model S (2012) už jsou na trhu 9 a 7 let. Baterií k recyklaci je zkrátka tak málo, že se nerecyklují. Pokud se nějaká vysloužilá baterie objeví, její obsah se využije na jiné účely.

Druhý život baterií

A dosloužením na pohon elektrického auta vůbec nemusí život lithium-iontové baterie skončit. Jako nadále nevhodná pro použití se baterie považuje v době, kdy její kapacita klesne na 80 % původní hodnoty. Sice stále slouží, ale elektrické auto na ni najede o 20 % kilometrů méně, a proto je potřeba ji vyměnit. Stále ale dokáže z 80% fungovat a toho lze využít např. při skladování energie vyráběné z obnovitelných zdrojů. Pro toto použití vůbec nevadí, že je její kapacita o více než 20 % nižší, protože pro skladování elektřiny není zásadní její hmotnost jako tomu je u auta. Může tak sloužit dalších několik let anebo dokonce desítek let, dokud definitivně nedoslouží. Baterií z elektrických aut k recyklaci se asi jen tak nedočkáme, pokud najdou další smysluplné ekonomické využití jako zdroj při skladování energie.

Produkce CO2

No dobrá, pojďme se podívat na asi nejkontroverznější téma v souvislosti s elektrickými bateriemi – produkce CO2 při výrobě baterií. Na výrobu 1 kWh kapacity lithium-iontové baterie je potřeba vynaložit energii ve výši zhruba 1 000 MJ, což je zhruba 278 kWh (z 2. dílu této série Co je to vlastně elektromobil už víme, že platí rovnice 1 kWh = 3,6 MJ). Na výrobu 75 kWh bateriového modulu je potřeba asi 20 833 kWh energie. Z tohoto energetického vstupu už můžeme spočítat uhlíkovou stopu výroby baterie pro elektrické auto. Podíváme se, jak by to dopadlo v různých zemích v závislosti na jejich energetickém mixu.

Porovnání teoretické výroby baterií v jednotlivých zemích: levá osa – celkové emise CO2 v kg na výrobu 75 kWh baterie; pravá osa – emise CO2 v g na 1 kWh vyrobené elektrické energie podle národního energetického mixu (údaje za země EU (2016), Japonsko a Korea (2013), ostatní země (2017))

Kdyby se baterie baterie vyráběly v Česku s energetickým mixem produkujícím 513g CO na vyrobenou kWh elektrické energie, dosáhly by emise na výrobu baterie o kapacitě 75 kWh pro elektrické auto výše 10 681 kg, takže asi 10,7 tuny. V Německu, které má větší podíl obnovitelných zdrojů, je průměrná uhlíková stopa nižší (441g CO/kWh), takže by tam výroba baterie způsobila zhruba 9,2t emisí CO2. V Číně, která vyrábí většinu elektřiny z uhlí by to bylo 12,9t. Naopak ve Francii s dominantní jadernou energií by to bylo jen 1,2t a ve Švédsku dokonce jen 0,3t a průměr v EU by byl 6,2t. A v USA, kde se baterie pro Teslu skutečně vyrábějí, by to bylo 8,8t.

Tato čísla jsou ale teroreticky spočtená a měla by sloužit jen k přibližné orientaci. Celková potřeba energie na výrobu 1 kWh kapacity baterie ve výši 1 000 MJ totiž zahrnuje i energii potřebnou na těžbu, zpracování a dopravu základních surovin, které se ale obvykle těží v jiné zemi, než ve které se baterie vyrábějí. A v těchto průměrných hodnotách také není zohledněno, jakou energii výrobce baterií na jejich výrobu skutečně používá. Např. Tesla část energetické potřeby pro výrobu baterií pokrývá ze solárních panelů, které jsou umístěny přímo na střeše továrny, a do budoucna chce z bezemisních zdrojů pokrývat celou svoji potřebu energie. Pak by emise na výrobu bateriového modulu pro jedno elektrické auto dosahovaly úrovně ne několika tun (jako třeba příklad USA z našeho grafu), ale možná jen několika set kilogramů (třeba jako ve Švédsku v našem grafu) či dokonce i jen pár desítek kilogramů.

Pro to, abychom mohli přesněji určit uhlíkovou stopu elektrického auta ve srovnání s autem se spalovacím motorem potřebujeme něco víc, než jen teoreticky spočítat emise při výrobě baterií. Potřebujeme větší obrázek – The Big Picture, ve kterém by byly zahrnuty jak emise z výroby baterie, tak emise z provozu elektrického auta ve srovnání s autem se spalovacím motorem. A proto jsem se rozhodl do původního plánu 4 článků o elektrických autech přidat ještě další. Na větší obrázek se podíváme příště v dalším článku této série The Big Picture: Energie, baterie a elektromobily.

Zodpovíme si v něm následující otázky:

  • Z čeho se budou všechny ty elektromobily nabíjet, nebudeme kvůli tomu muset postavit pět nových Temelínů?
  • A co ty emise, nejsou nakonec ty nafťáky přece jen čistší?
  • A i kdyby, nejsou ty elektromobily moc drahé, vyplatí se vůbec?

Co na to řekne Zelená fazole tentokrát? Máte se na příště na co těšit 😉

Komentáře