Технології електромобілів та їх вплив на навколишнє середовище

0 Comments

Наскільки екологічні електромобілі?

Коротко: дуже екологічні. Але електромобілі все одно впливають на навколишнє середовище. Ось довідник щодо основних проблем і способів їх вирішення.

По всьому світу уряди та автовиробники просувають електромобілі як ключову технологію для обмеження використання нафти та боротьби зі зміною клімату. General Motors заявила, що планує припинити продажі нових автомобілів і легких вантажівок з бензиновим двигуном до 2035 року і перейде на моделі з акумуляторним живленням. Цього тижня Volvo заявила, що буде рухатися ще швидше та представить повністю електричну лінійку до 2030 року.

Але коли електромобілі та вантажівки стають масовими, вони стикаються з постійним питанням: чи справді вони такі екологічні, як їх рекламують?

Хоча експерти загалом погоджуються з тим, що електромобілі є більш екологічно чистим варіантом, ніж традиційні транспортні засоби, вони все одно можуть мати власний вплив на навколишнє середовище, залежно від того, як вони заряджені та виготовлені. Ось путівник щодо деяких із найбільших проблем — і як їх можна вирішити.

Важливо, як виробляється електроенергія

Загалом кажучи, більшість електромобілів, які продаються сьогодні, як правило, виробляють значно менше викидів, що нагрівають планету, ніж більшість автомобілів, що працюють на бензині. Але багато що залежить від того, скільки вугілля спалюється, щоб зарядити електромобілі. І електричні мережі все ще повинні стати набагато, набагато чистішими, перш ніж електромобілі справді не викидають шкідливі викиди.

Один із способів порівняти вплив різних моделей транспортних засобів на клімат – це інтерактивний онлайн-інструмент дослідників з Массачусетського технологічного інституту, який спробував об’єднати всі відповідні фактори: викиди, пов’язані з виробництвом автомобілів, бензином і дизельним паливом, скільки бензину спалюють звичайні автомобілі та звідки береться електроенергія для зарядки електромобілів.

Якщо ви припустите, що електромобілі отримують електроенергію від середньої мережі Сполучених Штатів, яка зазвичай включає поєднання викопного палива та відновлюваних електростанцій, то вони майже завжди набагато екологічніші, ніж звичайні автомобілі. Незважаючи на те, що електромобілі виробляють більше викидів через свої батареї, їхні електродвигуни ефективніші, ніж традиційні двигуни внутрішнього згоряння, які спалюють викопне паливо.

Наприклад, можна очікувати, що повністю електричний Chevrolet Bolt вироблятиме в середньому 189 грамів вуглекислого газу на кожну милю проїзду протягом усього терміну експлуатації. Навпаки, нова бензинова Toyota Camry, за оцінками, виробляє 385 грамів вуглекислого газу на милю. Новий пікап Ford F-150, який ще менш економічний, виробляє 636 грамів вуглекислого газу на милю.

Але це лише середнє значення. З іншого боку, якщо Bolt заряджається на вугільній електромережі, подібній до тих, які зараз є на Середньому Заході, це може бути дещо гіршим для клімату, ніж сучасний гібридний автомобіль, такий як Toyota Prius, який працює на бензин, але використовує акумулятор, щоб збільшити пробіг. (Однак Bolt, що працює на вугіллі, все одно перевершить Camry та F-150.)

«Вугілля, як правило, є критичним фактором», — сказав Джеремі Міхалек, професор інженерії в Університеті Карнегі-Меллона. «Якщо у вас є електромобілі в Піттсбурзі, які вмикаються вночі і змушують сусідні вугільні заводи спалювати більше вугілля, щоб зарядити їх, то переваги для клімату будуть не такими великими, і ви навіть можете отримати більше забруднення повітря. »

Хороша новина для електромобілів полягає в тому, що зараз більшість країн намагаються навести порядок у своїх електромережах. У Сполучених Штатах за останнє десятиліття комунальні підприємства припинили роботу сотень вугільних електростанцій і перейшли на використання природного газу, вітрової та сонячної енергії з меншими викидами. У результаті дослідники виявили, що електромобілі також загалом стали чистішими. І вони, швидше за все, стануть чистішими.

«Причина, чому електромобілі виглядають як привабливе кліматичне рішення, полягає в тому, що якщо ми зможемо зробити наші електромережі безвуглецевими, то викиди транспортних засобів значно впадуть», — сказала Джессіка Транчік, доцент кафедри енергетичних досліджень в M.I.T. «У той час як навіть найкращі гібриди, які працюють на бензині, завжди матимуть базовий рівень викидів, нижче якого вони не можуть опуститися».

Сировина може бути проблематичною

Як і багато інших акумуляторів, літій-іонні елементи, які живлять більшість електромобілів, покладаються на сировину, як-от кобальт, літій і рідкоземельні елементи, що пов’язано з серйозними проблемами навколишнього середовища та прав людини. Кобальт був особливо проблематичним.

Видобуток кобальту утворює небезпечні хвости та шлаки, які можуть потрапляти в навколишнє середовище, і дослідження показали високий рівень впливу кобальту та інших металів у сусідніх громадах, особливо серед дітей. Видобуток металів із їхніх руд також вимагає процесу, який називається плавкою, який може викидати оксид сірки та інші шкідливі забруднення повітря.

І майже 70 відсотків світових запасів кобальту видобувається в Демократичній Республіці Конго, значна частина яких видобувається в нерегульованих «кустарних» шахтах, де працівники — включно з багатьма дітьми — викопують метал із землі, використовуючи лише ручні інструменти, з великим ризиком їх здоров’я та безпеки, попереджають правозахисні групи.

Світовий літій видобувається або в Австралії, або з солончаків в Андських регіонах Аргентини, Болівії та Чилі, на підприємствах, які використовують велику кількість ґрунтових вод для викачування розсолів, забираючи воду, доступну для корінних фермерів і скотарів. Вода, необхідна для виробництва акумуляторів, означала, що виробництво електромобілів приблизно на 50 відсотків більш водоємне, ніж традиційні двигуни внутрішнього згоряння. Родовища рідкоземельних елементів, зосереджені в Китаї, часто містять радіоактивні речовини, які можуть випромінювати радіоактивну воду і пил.

Зосередившись насамперед на кобальті, автовиробники та інші виробники взяли на себе зобов’язання виключити «кустарний» кобальт зі своїх ланцюгів постачання, а також заявили, що розроблятимуть батареї, які зменшуватимуть або повністю припинять кобальт. Але ця технологія все ще знаходиться в розробці, і поширеність цих шахт означає, що ці зобов’язання «нереалістичні», – сказав Мікаель Доден з Pact, некомерційної організації, яка працює з шахтарськими громадами в Африці.

Замість цього, сказав пан Даудін, виробники повинні працювати з цими шахтами, щоб зменшити їхній вплив на навколишнє середовище та переконатися, що шахтарі працюють у безпечних умовах. Якби компанії діяли відповідально, розвиток електромобілів був би чудовою можливістю для таких країн, як Конго, сказав він. Але якщо вони цього не зроблять, «вони поставлять під загрозу навколишнє середовище та життя багатьох, багатьох шахтарів».

Переробка може бути кращою

Коли електромобілі попередніх поколінь відпрацьовуються, запобігання накопиченню відпрацьованих акумуляторів постає як виклик.

Більшість сучасних електромобілів використовують літій-іонні батареї, які можуть зберігати більше енергії в тому самому просторі, ніж старі, більш поширені технології свинцево-кислотних акумуляторів. Але в той час як 99 відсотків свинцево-кислотних акумуляторів переробляються в Сполучених Штатах, за оцінками, рівень переробки літій-іонних акумуляторів становить близько 5 відсотків.

Експерти зазначають, що відпрацьовані батарейки містять цінні метали та інші матеріали, які можна відновити та використати повторно. Залежно від використовуваного процесу, переробка батарей також може використовувати велику кількість води або викидати забруднювачі повітря.

«Відсоток літієвих батарей, які переробляються, дуже низький, але з часом та інноваціями він буде збільшуватися», — сказала Раденка Марич, професор кафедри хімічної та біомолекулярної інженерії Університету Коннектикуту.

Інший, багатообіцяючий підхід до утилізації використаних акумуляторів електромобілів полягає в тому, щоб знайти їм друге життя в сховищах та інших застосуваннях. «Для автомобілів, коли батарея падає нижче, наприклад, 80 відсотків своєї ємності, радіус дії зменшується», — сказав Амол Фадке, старший науковий співробітник Школи державної політики Голдмана при Каліфорнійському університеті в Берклі. «Але це не є обмеженням для стаціонарного зберігання».

Різні автовиробники, включаючи Nissan і BMW, пілотно використовують старі батареї електромобілів для зберігання в мережі. General Motors заявила, що розробила свої акумуляторні батареї з урахуванням використання другого терміну служби. Але є проблеми: повторне використання літій-іонних акумуляторів потребує ретельного тестування та модернізації, щоб переконатися, що вони працюють надійно.

Проте, якщо все зробити належним чином, використані автомобільні батареї можуть продовжувати використовуватися протягом десятиліття або більше як резервне сховище для сонячної енергії, дослідники з Массачусетського технологічного інституту виявили в минулорічному дослідженні.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *