Syntetická paliva znečišťují životní prostředí více, než se podle studie očekávalo

Argumenty proti bateriovým elektrickým vozidlům (BEV) obvykle končí tím, že někdo říká, že vodík je „skutečnou“ ekologickou alternativou k fosilním palivům. Ale v poslední době mají badatelé EV novou hůl, aby porazili BEV pomocí – syntetických paliv. Pro ty, kteří nemají rádi změnu, jsou syntetická „e-paliva“ ještě jasnější volbou než vodík, protože je lze teoreticky použít se současnými spalovacími motory a infrastrukturou pro tankování. Je však ještě méně pravděpodobné, že e-paliva vyřeší problém změny klimatu než vodík. Tady je důvod.

Syntetická paliva nejsou novým objevem. Vrátili se však do debaty poté, co vedoucí výzkumu a vývoje Porsche, Dr. Michael Steiner, nedávno prohlásil, že e-paliva by mohla umožnit Porsche pokračovat v prodeji automobilů se spalovacím motorem vedle elektromobilů, a to i poté, co Spojené království zakáže prodej motorů na fosilní paliva v 2030. Porsche a Siemens vyvíjejí syntetická paliva v závodě v Chile. Teoreticky by syntetická paliva snížila emise CO2 z vnitřního spalování přibližně o 85%, tvrdí Porsche VP Dr. Frank Walliser. To samozřejmě není nula, ale bylo by to očividně obrovské zlepšení oproti současné situaci.

Jako hlavní řešení je počítá energetická neefektivnost a pomalý vývoj syntetických paliv. [+] pro dekarbonizaci automobilů.

Argument má určitě své opodstatnění. Současnou infrastrukturu čerpacích stanic lze použít pouze se změnou čerpadla a mnohem méně náročnou než s vodíkem, který musí být skladován při 700 atmosfér, takže vyžaduje úplně jiný systém. „Zabijáckou vlastností“ je také to, že tato paliva nahrazují současná fosilní paliva, což znamená, že je stávající vozidla mohou používat beze změn. Nikdo by si nemusel pořídit nové auto. Tento aspekt „jako obvykle“ apeluje na ty, kteří nemají rádi změnu životního stylu spojenou s vlastnictvím BEV (nový typ automobilu, nabíjení doma, delší a častější dobíjení na zdlouhavé cestě atd.). Proč se obtěžovat otřesy, pokud syntetická paliva vyřeší problém s emisemi beze změny?

Někteří dokonce tvrdili, že syntetická paliva způsobí, že se z BEV stane „Betamax“ ekologického transportu, přičemž odkazují na formát, který VHS ve válce v 1970. a 1980. letech prohrál jako dominantní formát pásky pro domácí videozáznam. Zábavně byl Betamax lepší technologií s vyšším rozlišením jasu než VHS, takže tato metafora již naznačuje, že BEV jsou zlepšení oproti ICE. Prohrálo to „válku ve formátu videokazety“, protože Sony provedla některá pochybná rozhodnutí omezující její schopnosti (zejména délku pásky), a to změnila, až když bylo příliš pozdě. Betamax by pravděpodobně vyhrál jinak.

U BEV se to zjevně nestane. Hlavní prodejci, jako jsou Tesla, Volkswagen, Renault a Kia-Hyundai, neomezují schopnosti svých automobilů uměle. Za zmínku stojí také to, že ani Steiner neočekává, že syntetická paliva učiní BEV nepodstatnými, ale umožní Porsche pokračovat v prodeji speciálních vozidel, jako je 911 GT3. Časové rámce vlastních iniciativ společnosti Porsche neodpovídají masovému přijetí. První zkušební výstup z chilského závodu nebude až do roku 2022 a výroba bude do roku 55 činit pouze 2024 milionů litrů, do roku 2026 pak zhruba půl miliardy litrů.

VÍCE OD FORBES ADVISOR

Nejlepší cestovní pojišťovny

Nejlepší plány cestovního pojištění Covid-19

Když to vezmeme v perspektivě, Spojené království spotřebuje ročně 45–50 miliard litrů fosilních paliv a v roce 2020 USA spotřebovaly v roce 123.49 hotový benzín pro motorová vozidla 2020 miliard galonů, což je 467 miliard litrů. Závod společnosti Porsche v Chile tedy dodá sotva 0.1% toho, co by samotné USA vyžadovaly dokonce do roku 2026. Není to jediná společnost, která zvyšuje výrobu elektronických paliv, ale je to zjevně maloobjemový produkt zaměřený na speciální aplikace.

Dokonce ani evangelisté nevynaložili, aby 100% syntetická paliva byla k dispozici až do roku 2050.

Očekává se však, že přechod na syntetické palivo nebude přes noc. Aliance efuel vidí spíše postupné zvyšování přísady syntetických látek do konvenčních fosilních paliv spíše než okamžitou výměnu. To by zmírnilo pomalou počáteční nabídku, ale očekává se pouze 4% příměs do roku 2025, 12% do roku 2030 a pouze 100% do roku 2050. Na řešení současné klimatické krize je příliš pozdě. Nároky na stanovení cen jsou také směšné, protože aliance eFuel předpokládá, že do roku 1.38 bude cena syntetického paliva mezi 2.24 a 2050 EUR (1.63 až 2.64 USD). Společnost Bosch zašla ještě dále a tvrdí, že syntetické palivo bude do roku 1.20 činit 1.41 eura (2030 USD). Realističtější odhady uvádějí, že do roku 3 budou náklady přibližně 4 nebo 3.54 eura za litr (4.72 až 2030 USD), což odpovídá více než 13 USD za galon v USA . To je o něco více, než je současný průměr v USA 3.20 $ za galon, a je velmi pravděpodobné, že to bude mít za následek, že se majitelé automobilů budou snažit vyhnat svá spalovací auta nebo se držet běžného benzínu, pokud mají povoleno.

Slon v místnosti pochází z toho, jak se vyrábí syntetická paliva. Vyrábějí se kombinací CO2 s vodíkem az této suroviny se pak vyrábí podtyp – benzín/benzín nebo nafta. Nejen, že tento proces zahrnuje mnoho fází, z nichž každá zvyšuje náklady a spotřebovává energii, ale klíčovým prvkem je zde vodík, což vede k podobnému souboru otázek o energetické účinnosti jako vodíkové palivové články. Ve skutečnosti je situace u syntetického paliva ještě horší. Podle organizace Transport & Environment jsou vodíkové palivové články v současnosti 2.3krát méně energeticky účinné než baterie, přičemž deficit se do roku 2 sníží na 2050krát méně účinné. Syntetická paliva jsou stále méně účinná, přičemž odhad je asi 4krát horší než baterie a velmi jen malé zlepšení do roku 2050. Jinými slovy, napájení současného vozového parku syntetickými palivy místo baterií bude vyžadovat čtyřikrát více elektřiny, což se zdá být zcela nepraktické. Pokud by jen 10 % britských automobilů, dodávek a malých nákladních vozidel využívalo e-paliva, vyžadovalo by to třikrát více obnovitelné elektřiny než baterie. Je také zcela vyloučeno, že syntetické palivo bude levnější než použití elektřiny k nabíjení baterií.

Syntetická paliva (“power-to-liquid”) jsou pro pohon ještě méně účinná než vodíkové palivové články. [+] aut.

To je samozřejmě za předpokladu, že se vodík vyrábí obnovitelnou energií a tímto způsobem se vyrábí pouze 1% současného vodíku. Zbytek pochází z různých typů procesů založených na fosilních palivech, které stále produkují emise ve větší či menší míře (šedý nebo modrý vodík). V současné době není vodík vůbec zelené palivo, je to ropný a plynárenský průmysl, který se snaží zůstat relevantní v rychle se měnícím světě. Šedý a modrý vodík je levnější než jeho výroba z vody a elektřiny, ale žádná odpověď na environmentální problémy, kterým nyní planeta čelí.

Když to dáme dohromady, syntetické palivo bude příliš málo, příliš pozdě a za příliš mnoho peněz na míli. V nejlepším případě e-paliva přinesou do roku 85 snížení emisí CO2 z vozidel o 2050%. Naproti tomu v zemích s vysokým využitím obnovitelné energie, jako je Spojené království, mohou BEV právě teď snížit emise CO100 z vozidel o 2%. Který z nich si myslíte, že s největší pravděpodobností zachrání planetu před krizí klimatických změn?

V nadcházejících letech budeme svědky transformace v sektoru mobility: nafta a benzín ustoupí alternativním řešením, jako jsou elektrická paliva („e-paliva“). Podaří se jim dekarbonizovat dopravní systém?

Evropská komise zakázala prodej spalovacích motorů od roku 2035, čímž vytvořila hranici mezi starým a novým. Sbohem benzinovým a naftovým autům; vítejte u elektromotorů a baterií. Tuto hranici je třeba vyjasnit.

Stejně jako Německo a další země včetně Itálie povolila EU prodej vozidel se spalovacími motory po roce 2035 za předpokladu, že budou poháněna e-palivy.

E-paliva jsou syntetická paliva z obnovitelných zdrojů energie (jako je solární nebo větrná energie) vyrobená chemickou syntézou. Obsahují pouze dvě suroviny: vodu (H2O) a oxid uhličitý (CO2). Potřebný vodík se získává z vody elektrolýzou.

Oxid uhličitý se ze vzduchu získává průchodem přes některé filtry pomocí velkých ventilátorů. Na konci procesu se získá syntetický metanol (CH3OH), který se rafinací převede na e-benzín, e-naftu, e-plyn nebo e-kerosen v závislosti na zamýšleném použití. Není však všechno zlato, co se třpytí.

Potřebujete hodně vody, asi dva litry na výrobu jednoho litru e-paliva, a energie. Abyste se vyhnuli používání vzácné pitné vody, měla by se místo ní používat odsolená mořská voda. Aby byl proces udržitelný i z energetického hlediska, musí použitá elektřina pocházet z obnovitelných zdrojů.

Teoreticky je CO2 produkovaný motorem poháněným e-palivem stejný jako ten, který se používá k výrobě syntetického paliva. Uzavřená smyčka, díky které je celý proces CO2 neutrální.

Podle Transport & Environment Association vypouštějí auta na syntetická paliva stejné množství oxidů dusíku (NOx) jako auta na fosilní paliva. Emise pevných částic ve srovnání s fosilními palivy výrazně klesají, ale emise oxidu uhelnatého a amoniaku NH3 se během spouštění zvyšují.

Nelze podceňovat, že e-paliva lze používat v současných vozidlech se spalovacím motorem, aniž by vyžadovaly nějaké speciální úpravy stávající infrastruktury, a stejně jako současná kapalná paliva je lze snadno skladovat, přepravovat a bezpečně používat.

Dokážou bez problémů motoru zcela nahradit benzín a naftu. Žádná jiná technologie v současnosti neumožňuje neutralizovat emise CO2, a to ani ze stávajících automobilů se spalovacími motory. Je však třeba vyřešit některé problémy. Například je zde výrobní faktor. Podle studie zveřejněné v časopise Nature Climate Change Journal je spotřeba energie na stejnou vzdálenost u vozidla na e-palivo pětkrát vyšší než u elektromobilu.

Tento typ paliva se zatím ve velkém nevyrábí. První závod byl otevřen v roce 2021 v Punta Arenas v Chile společností Porsche (která jej bude zpočátku používat v motoristickém sportu), společně se společnostmi Siemens a ExxonMobil, s cílem 550 milionů litrů ročně. Další továrny jsou plánovány na rok 2024 v Norsku.

Získávání e-paliv je však drahé. Cenové odhady je ale potřeba revidovat. Podle Postupimského institutu pro výzkum dopadu klimatu v nekomerčním prostředí by se cena pohybovala kolem 50 eur za litr. Cena však bude klesat s výrobou ve větším množství kvůli úsporám z rozsahu. Německá eFuel Alliance odhaduje, že výrobní náklady na litr syntetického paliva budou v roce 1.61 mezi 1.99 a 2025 eura (a poté mezi 0.70 a 1.33 v roce 2050), zatímco studie Icct (International Council on Clean Transportation) předpokládá 2.8 eur za litr.

Kontroverzní názory jsou také v automobilovém průmyslu. Velké automobilky se zaměřují na výrobu elektromobilů. Naproti tomu někteří výrobci luxusních automobilů, zejména Porsche a Ferrari, výrazně podporují e-paliva. Vynikající výkon těchto kapalných paliv ve srovnání s bateriemi elektrických vozidel by zajistil, že budou moci pokračovat ve výrobě sportovních vozů s burácejícími motory, bez ohledu na náklady na e-paliva.

Elektronická paliva budou pravděpodobně představovat pouze malou mezeru v automobilovém sektoru. Přesto by mohly hrát roli při dekarbonizaci odvětví bez životaschopné elektrické alternativy, jako je letectví se syntetickým tryskovým palivem a námořní doprava.

Na této frontě, zejména pro letectví, norská společnost Norsk velmi tvrdě pracuje.

Je-li na jedné straně pravda, že výzkum probíhá tímto směrem – zejména pro vývoj elektrických a/nebo vodíkových nákladních vozidel s palivovými články (vzpomeňme na Teslu a Tevvu) – na druhé straně je nesporně obtížné , dlouhá a složitá cesta.

V těchto odvětvích, která jsou pro naši ekonomiku a blahobyt stejně zásadní jako naše automobily (ne-li ještě důležitější), mají e-paliva nejen svůj důvod, ale jsou naprostou nutností, alespoň ve střednědobém až dlouhodobém horizontu.

• Autor: Alice Masili (JEDEN tým) Vědecký spisovatel
• Navštivte web autora