Električni automobili (ni)su ekološki prihvatljivi kako se govori

Zagađuju manje tijekom korištenja, ali što je sa zagađenjima tijekom proizvodnje i oporabe njihovih komponenti, naročito baterija

Život bez električne energije danas je gotovo nezamisliv. Vidljivo je to bilo tijekom pada elektroenergetskog sustava sredinom lipnja ove godine, kad su iznenada bez struje ostali južni dio Hrvatske, Crna Gora te veći dio Bosne i Hercegovine. Sa svih strana stizalo je samo jedno pitanje – kad će doći struja? U razvijenom svijetu sve veći značaj ima i zaštita okoliša, pri čemu je električna energija jedan od glavnih alata u smanjenju zagađenja, odnosno emisija stakleničkih plinova. Olakotna okolnost je da se može dobivati na različite načine, od kojih su neki poput vjetroelektrana ili solarnih panela potpuno ekološki.

S druge strane, električnu je energiju moguće dobivati i pomoću fosilnih goriva, naročito plina, no takvi oblici proizvodnje su u padu. Najnoviji podaci analitičarske tvrtke Montel Analytics pokazuju kako je proizvodnja električne energije iz fosilnih goriva u Europi prošle godine iznosila 131,9 teravatsati, što je povijesno najniža razina. Istodobno, proizvodnja struje u sunčevim elektranama dosegla je 86,2 teravatsati, a u vjetroelektranama 107,6 teravatsati. Dakle, proizvodnja električne energije iz obnovljivih izvora u Europi raste te je nadmašila proizvodnju iz fosilnih goriva.

U Hrvatskoj je lani, prema podacima Hrvatske energetske regulatorne agencije, proizvodnja električne energije iz obnovljivih izvora činila 62 posto ukupne proizvodnje. Treba naglasiti i kako je potrošnja električne energije sve veća. Sve brojniji elektronički uređaji poput mobitela ili laptopa, traže konstantne izvore energije. No, još su veći potrošači električna vozila, kojih je na našim, ali i europskim te svjetskim cestama sve više. Centar za istraživanje sunčeve energije i vodika (ZSW) potkraj srpnja je objavio podatak da je krajem 2023. godine u svijetu bilo oko 42 milijuna automobila s električnim motorima, što je oko 50 posto više nego godinu dana ranije.

Europski zeleni plan

Za to postoji vrlo dobar razlog. Naime, Europskim zelenim planom predviđeno je postizanje nulte emisije stakleničkih plinova do 2050. godine. S tim u vezi, predviđa se i potpuni prestanak prodaje, a potom i proizvodnje vozila s motorima na unutarnje sagorijevanje (benzinci, dizelaši i plinaši) do 2035. godine. Brojni proizvođači automobila idu ukorak s trendovima koji pokazuju da su električna vozila sve traženija, ali i političkim zahtjevima. U ponudi su sve više hibridna vozila, pogonjena kombinacijom benzinskog i električnog motora te potpuno električni automobili.

„Hrvatska je, nažalost, u klubu europskih zemalja koje su najsporije u energetskoj tranziciji i prihvaćanju e-mobilnosti“, smatra Josip Vukušić, tajnik Udruge vozača električnih vozila Strujni krug te dodaje da su „primjeri poput Norveške gdje je praktički 90 posto prodaje isključivo električnih vozila primjer kako ona itekako preuzimaju tržište i ceste”. Ipak, u Hrvatskoj je primjetan veći broj električnih i hibridnih vozila na cestama. Prema podacima Centra za vozila Hrvatske, u nas je lani zabilježeno 44.311 hibridnih te 7032 električna vozila kategorije M1, odnosno onih koja uz vozačevo, imaju najviše osam sjedala. U kategoriji L, odnosno lakih vozila, poput motocikala i mopeda, lani su zabilježena 3522 električna i četiri hibridna vozila. U usporedbi s 2022. godinom, riječ je o porastu broja takvih vozila za jednu trećinu.

Tijekom prvih šest mjeseci ove godine zabilježene su registracije za još 1414 električnih, 1739 „plug-in” hibrida te 12.335 ostalih hibridnih vozila. No, to je svega desetak posto od ukupnog broja registriranih vozila, koji je u prvih šest mjeseci ove godine iznosio 116.296. „Znamo da većina ljudi već i sama shvaća benefite tehnologije koje nude električni automobili i ostala veća električna vozila, gdje im se sviđa iznimno nizak trošak vožnje, minimalni ili nikakvi servisi i posebna udobnost vožnje. S druge strane, razvijamo svjesnost o održivosti i očuvanju okoliša, i ako smo već komotni s postojanjem i svakodnevnim korištenjem automobila – električni automobili su ti koji jedini dobivaju na popularnosti, kako prirodnim putem, tako i uz zelene politike i ciljeve”, govori Vukušić.

Električna i hibridna vozila su tiša i ispuštaju manje ugljičnog dioksida tijekom upotrebe

Financijski poticaji

Električna i hibridna vozila znatno su tiša, ali i ispuštaju znatno manje ugljičnog dioksida tijekom upotrebe. Naročito se to odnosi na električna vozila kojima su emisije štetnih plinova gotovo ravne nuli i odgovaraju habanju guma. U usporedbi s vozilima na „klasični” pogon, električni automobili imaju manji doseg po punjenju, a cijena im je nešto viša. No, to kompenziraju poticaji. Brojne europske zemlje daju financijsku stimulaciju onima koji se odluče na kupnju električnih ili hibridnih vozila. To već nekoliko godina, uz iznimku prošle, čini i hrvatski Fond za zaštitu okoliša i energetsku učinkovitost.

Ove godine su putem natječaja dodijelili 15 milijuna eura subvencija, što je iskorišteno za kupnju 2241 električnog ili hibridnog vozila. Posjedovanje ekološki prihvatljivijih vozila potiče se i na drugačije načine. U Italiji, Austriji i Njemačkoj vlasti subvencioniraju izgradnju kućnih punionica. U Hrvatskoj je, pak, izmjenama Zakona o gradnji pretprošle godine uvedena obveza izgradnje priključaka za punjenje električnih vozila u zatvorenim garažama stambenih zgrada. Ipak, skeptici tvrde kako električni automobili čak ni do 2050. godine, neće prijeći udio od 30 posto u ukupnom broju prometala na cestama, iako je cilj EU da svih ostalih vozila bude manje od 30 posto.

„Tranzicija će ići sporije od najavljenog, a i očekivanog, jer neće biti lako moguće osigurati dovoljnu količinu električne energije te je distribuirati do korisnika, odnosno izgraditi potrebnu mrežu brzih punionica. Dugoročno, električna vozila će zamijeniti vozila s toplinskim motorima, ali to neće biti moguće do 2035., kako je najavljeno. Mislim da će potpuno gašenje proizvodnje motora s unutarnjim izgaranjem biti moguće oko 2050., dokad bi najviše trećina motornih vozila na cestama mogla biti na električni pogon. Pitanje energetske tranzicije ključno je za masovnu elektrifikaciju cestovnog prometa. Trebat će izgraditi velike dodatne kapacitete u električnim centralama na obnovljive izvore, ali i na plin, a dijelom i klasična goriva. Nije isključeno ni da se ponovno počnu graditi nuklearne centrale, jer naprosto neće biti dovoljno električne energije na raspolaganju. Paralelno će trebati dorađivati i proširivati elektrodistribucijsku mrežu s mrežom brzih punionica, što je posebice važno u zemljama sa snažnim turističkim prometom. Hrvatska već kasni s tim planom, u posljednje tri godine otkad se užarila priča o električnim automobilima praktički nije napravljeno ništa”, upozorava prometni stručnjak Željko Marušić.

Posjedovanje ekološki prihvatljivijih vozila potiče se sufinanciranjem njihove kupnje

Prihvatljive alternative

Pritom ističe dva problema pri korištenju električnih i hibridnih vozila. Prvi je taj što je cijena punjenja na tranzitnim pravcima veća nego drugdje, od 22 do 85 centi po kilovatsatu na brzim punionicama, ovisno o tome je li struja izmjenična ili istosmjerna, a drugi je sami povrat investicije nakon nekoliko godina. Pita se, kome se isplati kupiti rabljeno električno vozilo nakon pet godina, naročito ako je životni vijek baterija otprilike 10 do 15 godina. Zamjena baterije je, naime, najskuplji popravak na električnim vozilima, koji košta i do nekoliko tisuća eura, a ne rade ga svi ovlašteni servisi. „Hibridna vozila jesu alternativa, ali samo ako ih se koristi disciplinirano.

Naime, većina ih je s kombinacijom benzinskih motora i dodatnih električnih, koji se napajaju baterijama predviđenih za punjenje iz električne mreže. Problem je što će ta vozila opterećivati mrežu punionica za električna vozila, a usto, mnogi koji ih koriste kao poslovni automobil, voze pretežito na benzin (ne pune ih redovito iz utičnice), pa se postiže suprotni efekt. Toyota je vrlo uspješna s ‘punim hibridima’, bez mogućnosti i potrebe za dodatnim punjenjem strujom, i to je dobra perspektiva. No, hibridna vozila su prvenstveno korisna i štedljiva u gradu, potom na otvorenim cestama, a na autocestama su manje funkcionalna i učinkovita od klasičnih.

To bi mogao biti problem u turističkim zemljama. Hrvatska zbog toga treba slijediti energetsku tranziciju samo onoliko koliko je u našem nacionalnom interesu”, upozorava Marušić. No, to su neki od problema s kojima se susrećemo tijekom radnog vijeka električnih i hibridnih vozila. Pravo pitanje jest koliko je ekološki prihvatljiva njihova proizvodnja, odnosno oporaba. Postupak proizvodnje šasije i karoserije je isti za sva vozila, no najveća se opasnost po ekologiju krije u proizvodnji baterija. Iako se zna da je vađenje nafte, a potom i njeno rafiniranje opasno po okoliš, mnogi nisu svjesni da su za proizvodnju električnih baterija potrebni minerali i metali koje je moguće dobiti jedino iskapanjem ili rudarenjem na velikim površinama. Tako je i s litijem, glavnim „sastojkom” gotovo svih baterija, ne samo u vozilima, već i u punjivoj potrošačkoj elektronici općenito.

Litij se rudari u Finskoj, Irskoj, Njemačkoj, Češkoj, Austriji, Srbiji, Španjolskoj i Portugalu

Ekološko pitanje

Iako je Stanley Whittingham iz kompanije Exxon još 1976. godine patentirao nešto što bi se moglo smatrati prvom punjivom litijskom baterijom, trebalo je proteći još otprilike 15 godina prije nego su se one pojavile na tržištu u današnjem obliku. Razvojem baterija punjenih ioniziranim litijem krenula je proizvodnja prijenosne elektroničke opreme široke potrošnje. Bazirano na tom uspjehu, počele su se proizvoditi i sve veće baterije, a njihov je razvoj dosegao mogućnosti napajanja automobila i drugih strojeva. Današnje baterije za električne automobile sadrže mnoštvo metala: aluminij, litij, kobalt, nikal i bakar, a ponekad u njima ima mangana i željeza. Od nemetala sadržavaju vodik, kisik, ugljik, fosfor i fluor. Tu su još i ionizirajuće tekućine, plastika, ljepila…

No, da bi se došlo do navedenih metala, potrebno ih je iskopati, odnosno ekstrahirati ih iz ruda, što nije lako, niti ekološki. Uzet ćemo samo primjer litija, s obzirom na to da oksidi ovog metala, samostalno ili u kombinaciji s drugim metalima, čine oko trećine kemijskog sastava anode baterije, odnosno oko sedam posto katode. Naime, na brojnim rudnicima i površinskim iskopima litija diljem svijeta zabilježena su ozbiljna zagađenja tla i vode uz narušavanje ekosustava. Zbog toga je dio znanstvenika, ali i javnosti u Srbiji itekako zabrinut. Tamošnja je Vlada potpisala Sporazum o razumijevanju s Europskom komisijom vezan za nastavak istražnih radnji i početak iskapanja litija na lokalitetu Jadar, nedaleko od Loznice u zapadnoj Srbiji. Riječ je o projektu koji je nakon desetljeća i pol istraživanja obustavljen 2022. godine zbog velikog nezadovoljstva javnosti, iako slični projekti postoje u Finskoj, Irskoj, Njemačkoj, Češkoj, Austriji, Španjolskoj i Portugalu.

Sad se unatoč tome, projekt nastavlja. Riječ je o prostoru površine 4821 hektar koji obuhvaća šest sela u dolini rijeke Jadar u kojima živi oko 4000 ljudi. Australsko-britanska kompanija Rio Tinto ondje planira proizvesti 1,6 milijuna tona rude jadarita, minerala koji je samo ondje otkriven, 286.000 tona borne kiseline, 58.000 tona litijevog karbonata i 259.000 tona natrijevog sulfata godišnje, uz planirani vijek rada rudnika od 30 do 60 godina. Time bi se, navode iz Europske komisije, pokrilo 90 posto trenutnih potreba za litijem, a rudnik Jadar bi bio među najvećima u Europi. Cijeli projekt, usprkos protivljenju javnosti i stručnjaka ima i svoju ekonomsku pozadinu. Naime, samo taj projekt bi trebao Srbiji donijeti šest milijardi eura izravnih investicija te podići BDP za 10 milijardi eura godišnje. Sama vrijednost uspostavljanja radova na obuhvatu projekta se procjenjuje na 2,2 milijarde eura. Uz to, rastuće potrebe EU-a za litijem, koji se gotovo u potpunosti uvozi, zahtijevaju otvaranje ovakvih projekata na europskom tlu. Procjenjuje se kako bi potražnja za litijem do 2030. godine trebala porasti za 18 puta, a do 2050. čak 60 puta i to prvenstveno zbog tranzicije na električna vozila.

Rudarenjem litija u Srbiji pokrilo bi se 90 posto trenutnih potreba za litijem u Europi

Trajna devastacija

Trenutni znanstveni radovi i analize studija utjecaja na okoliš projekta Jadar sugeriraju kako bi njegovom realizacijom moglo doći do „masovne, trajne devastacije prostora, promjena u karakteru krajobraza, degradacije bioraznolikosti, tla, šuma, površinskih i podzemnih voda, raseljavanje lokalnog stanovništva, prestanka održive i profitabilne poljoprivredne djelatnosti te trajnog rizika za zdravlje stanovništva.” Najveći dio kritika usmjeren je na potencijalno zagađenje voda, s obzirom na to da je projektom predviđena izgradnja nekoliko deponija jalove zemlje i zaostale rude.

Dok vlasti ističu kako je riječ o suhom supstratu za koji je lakše primjenjivati mjere zaštite okoliša, stručnjaci su već utvrdili povećanje koncentracije štetnih tvari u rijeci Jadar nizvodno od istražnih bušotina. Tako se nizvodno može već sad pronaći 8,9 puta veća koncentracija arsena, 17,1 puta više bora i 2,7 puta više litija negoli uzvodno od istražnih bušotina. Zbog toga su, kažu, ugroženi vodotoci Drine i Save, zajedno s vodocrpilištima za Vršac i Beograd. No, voda iz Jadra završava u Dunavu, a kasnije i u Crnom moru. Da ne govorimo o vodi potrošenoj za ispiranje materijala i elektrolizu litija. Stoga ne čudi veliki broj sve masovnijih prosvjeda koje organiziraju ekološke udruge, ali i opozicija, s obzirom na to da je pitanje rudarenja u Srbiji zapravo i političko pitanje. Osim što projekt podupiru Australija i Velika Britanija, čija tvrtka ima priliku ući među prvih 10 najvećih proizvođača litija na svijetu, podrška je stigla i iz EU-a, ali i Sjedinjenih Američkih Država.

Osim toga, u proteklih je desetak godina ondje pokrenut niz takvih projekata. Primjera radi, kineska multinacionalna kompanija Zijin Mining Group planira podići iskapanje bakra u rudniku Bor na 450 tisuća tona godišnje. Bakar je također važan u proizvodnji električnih automobila jer je riječ o izvrsnom vodiču struje. Procjenjuje se da bi se od rude iskopane u Srbiji moglo dobiti 20 milijuna tona bakra. Jedna baterija za električni automobil teži nekoliko stotina kilograma, a potražnja za metalima i mineralima sve je veća, pa se očekuje otvaranje još većeg broja rudnika diljem svijeta. Slična je situacija na proljeće zabilježena i u Sjedinjenim Američkim Državama gdje su krenula iskapanja litija na lokalitetu Thacker Pass, usred indijanskog rezervata u Nevadi. Ekološke udruge i stručnjaci u brojnim su prosvjedima i javnim istupima ukazali na činjenicu kako se otvaranje takvog rudnika kosi sa politikom zelene energije koju promovira aktualni predsjednik Joe Biden.

Načini recikliranja i oporabe baterija iz automobila skuplji su od rudarenja sirovina

Problematično recikliranje

U cijelom procesu elektrifikacije cestovnog prometa postavlja se i još jedno ključno pitanje – što s baterijama kojima istekne rok trajanja? Prosječan vijek trajanja baterija u automobilima je desetak godina, no one već ranije počinju gubiti svoja svojstva i s vremenom njihova snaga opada. Trenutno postoji nekoliko metoda njihova recikliranja ili oporabe, ali niti jedna nije sasvim ekološki prihvatljiva. Najlakše ih je jednostavno spaliti na 1500 Celzijevih stupnjeva, no tako se za ponovnu upotrebu mogu dobiti samo bakar, kobalt, nikal i mangan, ali ne i aluminij, a posebice ne vrlo vrijedan litij, koji završavaju u otpadnoj i vrlo otrovnoj trosci ili dimu.

Druga je metoda otapanje metala iz baterija klorovodičnom, sumpornom i dušičnom kiselinom uz dodatak vodikova peroksida. Kasnije se dobiveni metali pročišćavaju elektrolizom, što zagađuje vodu. Stručnjaci posebnog odjela američkog Kabineta energetike, razvili su postupak mrvljenja baterija bez opasnosti od njihova samozapaljenja, a potom i fizičkog odvajanja njihovih iskoristivih komponenti. Osim materijala koji se ne daju ponovno upotrijebiti, ova metoda ne ostavlja za sobom nikakve zagađivače. No, najjednostavnije je baterijama pružiti „drugi život”, odnosno prenamijeniti ih za napajanje drugih uređaja ili pohranjivanje energije kad im kapacitet tijekom njihova vijeka trajanja padne ispod razina pogodnih za sigurno pokretanje vozila. Za tu se metodu zalaže i Vedran Bobanac iz Zavoda za visoki napon i energetiku Fakulteta elektrotehnike i računarstva (FER) u Zagrebu koji kaže da se energija pohranjena u tim baterijama može koristiti po potrebi, kao dodatan izvor energije, a da se time baterije praktički recikliraju do potpunog gubitka svojstava.

Iako je zbog zaštite okoliša nužno otkriti efikasne načine recikliranja i ponovne oporabe baterija iz automobila, takvi su procesi i dalje puno skuplji od rudarenja. Dovoljno je reći da je kilogram recikliranog litija pet puta skuplji od litija dobivenog iz rude. Korištenje recikliranog materijala bi dodatno poskupjelo proizvodni proces pa i samu cijenu krajnjeg proizvoda, u ovom slučaju električnih automobila. Tako će rudarenje još neko vrijeme ostati glavni izvor materijala za proizvodnju baterija, a industrija će na tome okretati milijarde eura, unatoč puno višoj cijeni nepovratno uništenog okoliša. Električni se automobili tako mogu smatrati ekološki prihvatljivima, ali samo tijekom uporabe. Posljedice njihove proizvodnje i oporabe se mogu mjeriti s onima tijekom stvaranja i razgradnje automobila s motorima na unutarnje sagorijevanje. Čini se kako će zbog političkih odluka ostatak svijeta biti ugroženiji da bi Europa bila klimatski neutralna, odnosno “čista”.

Prije 130 godina električni automobili bili su velika većina na cestama, a onda su nestali

Povijest električnih automobila

Iako mnogi smatraju kako su električni automobili pojava 21. stoljeća, to zapravo i nije točno. Nulta godina električnih automobila kakve danas poznajemo je 1997. Tad se na tržištu pojavila prva generacija Toyote Prius. Iako je u početku bila riječ o hibridnom vozilu, u petoj generaciji ovaj je model, prodan u milijunima primjeraka diljem svijeta, potpuno elektrificiran. No, ako to nije početna točka elektrifikacije cestovnog prometa, kad je sve započelo? Dok je Karl Benz razvijao motor s unutarnjim sagorijevanjem, u ponudi su već bili razni modeli električnih automobila. Još 1881. godine, francuski inovator Gustave Trouvé na pariškim je ulicama testirao prvo vozilo koje je moglo prevoziti ljude. Tri godine kasnije, Britanac Thomas Parker je napravio svoje električno vozilo.

Inovacije su se nastavile tijekom sljedećih godina u Njemačkoj i SAD-u. Zahvaljujući smanjenim vibracijama, tihom radu, ali i vožnji bez potrebe za mijenjanjem brzina, električni su automobili postali vrlo popularni, naročito u Francuskoj, Velikoj Britaniji i SAD-u već na prijelazu iz 19. u 20. stoljeće. No, domet od najviše 100 kilometara, brzine do 32 kilometra na sat i nedostatak infrastrukture za njihovo održavanje, odnosno punjenje baterija s gorivim ćelijama kiselinom, učinili su to da električni automobili polako počnu iščezavati s prometnica već nakon Prvog svjetskog rata. Iako je do 1942. godine samo u SAD-u bilo registrirano više od 300 proizvođača električnih automobila, oni su postali rijetkost. Vozila pogonjena fosilnim gorivima mogla su prijeći veće udaljenosti većim brzinama, a i održavanje je bilo jednostavnije. Stoga im je razvoj mreže autocesta puno više pogodovao.

„Prije 130 godina električni automobili su bili velika većina na cestama. Postoje lijepe povijesne fotografije s ulica New Yorka i novinski oglasi iz tih vremena. Trend je preokrenula masovna proizvodnja predvođena Fordovim Modelom T kao najjeftinijim automobilom, a koji je bio na unutarnje izgaranje. Pričamo o vremenima gdje nije bilo električne energije u ruralnim sredinama niti išta zamislivo današnjoj baterijskoj tehnologiji, kamoli brzom punjenju. U današnje vrijeme infrastruktura je sveprisutna – gdje god da se okrenemo imamo pristup električnoj energiji ili barem kućnoj utičnici”, zaključio je tajnik udruge Strujni krug Josip Vukušić dodajući da potpuni nestanak električnih automobila kao prije 100 godina više nije moguć, jer je električna tehnologija toliko napredovala da je ispravila sve svoje ranije nedostatke.

Na brojnim rudnicima i površinskim iskopima litija diljem svijeta zabilježena su ozbiljna zagađenja tla i vode uz narušavanje ekosustava

Vađenje litija

S obzirom na to da je litij postao prijeko potrebna sirovina u svim industrijama koje se baziraju na električnoj energiji, bilo je potrebno osmisliti različita rješenja za njegovu eksploataciju. Metode vađenja i ekstrakcije su različite pa posljedično stvaraju i različit utjecaj na okoliš. Jedna od metoda je dobivanje litij karbonata isparavanjem slane vode. Na ovaj način se litij vadi iz podzemnih slanih jezera u Boliviji, Argentini i Čileu. Nakon ispumpavanja vode u velike bazene, treba proteći dvije godine do isparavanja vode. Filtracijom slane otopine dobiva se litijev karbonat. Iako ova metoda ne proizvodi mnogo ugljičnog dioksida, ispumpavanje vode može dovesti do pada razine podzemnih voda, a time i do isušivanja rijeka, jezera i močvara, što posljedično može dovesti do suše i problema u poljoprivredi.

Litij se može dobiti i bušenjem ili miniranjem stijena. Komadi se potom mehanički usitnjavaju, što stvara puno prašine i suhog neupotrebljivog sedimenta. Litij se zatim ekstrahira kemijskim, odnosno metalurškim procesima. Prema studiji američkog nacionalnog laboratorija Argonne, takav oblik vađenja litija treba šest puta više energije i dva put više slatke vode od metode ekstrakcije iz slanih jezera. Stručnjaci iz Velike Britanije, Francuske i Njemačke eksperimentiraju s metodom vađenja litija korištenjem geotermalne energije.

Geotermalni sustavi pumpaju vodu temperature do 200 stupnjeva s dubine do 5000 metara. U ispumpanoj vodi ponekad može biti i litija, koji se potom vadi metodom DLE, odnosno direktnom ekstrakcijom iz vode. Toplina se koristi za proizvodnju električne energije i za toplotne mreže, a ohlađena voda se vraća natrag u zemlju. Četvrta metoda je jednostavno čuvanje zaliha litija ili reciklaža već postojećih zaliha. No, to je također vrlo skup i kompliciran proces s ne uvijek povoljnim ishodom za okoliš.