Elektromobilita – co s ní?

• Foto

Zkusme se na tento problém podívat trochu jinak, tedy začněme u základních fyzikálních zákonů a základů elektrotechniky. Pohonná jednotka elektrického vozidla, tedy alespoň toho klasického, obsahuje základní části – elektromotor, baterii a samozřejmě řídící a ovládací elektroniku, kabeláž atd. Ano, je jednodušší než klasický vůz se spalovacím motorem. Ale má to právě to jedno ale. A tím je množství energie, které si autonomní vozidlo, tedy osobní automobil či autobus, vezou s sebou v „nádrži“ a který je pak třeba doplnit, pokud má dále pokračovat v cestě. A protože je dle fyzikálních zákonů energie rovna výkon (či příkon) krát čas, pak při daném potřebném množství energie a časovém omezení (době „tankování“) je rozhodujícím faktorem výkon. Jelikož těch vozidel je v daném místě a daném čase obvykle potřeba „dotankovat“ více, pak je třeba se zabývat i velikostí „pumpy“. Taková čerpací stanice na dálnici, kde je velký provoz, má určitě jiné rozměry, počet stojanů a kapacitu zásobních nádrží s benzinem či naftou než malá stanice někde na vesnici či když si sami doma v garáži či na ulici doléváte palivo z kanystru.

Pro zjednodušení uvažujme běžný osobní automobil se vznětovým motorem, který mívá spotřebu paliva tak kolem 5 až 6 l/100 km podle toho, jaký je jeho řidič „závodník“. Na plnou nádrž, kterou natankujete za cca 5 minut, většinou ujede tak 800 až 1 000 km. Jinak řečeno, pouhých 5 minut je třeba k načerpání cca 500 až 600 kWh energie (díky její formě a „měrné hustotě“ v nosném médiu). Pravda, celkový cyklus spalovacího motoru má relativně nízkou účinnost, takže v mechanickou práci, a tedy vlastní pohyb stroje, se přemění řekněme 250 až 300 kWh. U elektromobilu je výrobci udávaná spotřeba u zmíněné kategorie automobilů cca 15 – 25 kWh/100 km. To znamená, že vzhledem ke zvýšené účinnosti přenosu výkonu z baterie přes elektromotor a dále možnosti rekuperace při brzdění, je třeba na ujetí obdobné vzdálenosti jako u naftového vozu cca 150 až 200 kWh. To je v podstatě energie, kterou musím „natankovat“ do nádrže, tedy baterie elektromobilu. Jenže opět platí fyzikální zákony! Hypotetické tankování „plné“ baterie za dobu tankování naftového vozidla, tedy cca 5 min, by představovalo dobíjecí výkon cca 2 až 4 MW! Což je evidentní technický nesmysl na první pohled a to ani nebereme v úvahu takové „nepřátele“ jako je Ohmův zákon, resp. Jouleovo teplo atd. Druhým problémem s tím spojeným je to, jak tak obří výkony, neboť teoretická „dálniční pumpa“ o např. 10 stojanech by musela mít příkon v řádech několik jednotek MW, tedy vlastně malé elektrárny, tou potřebnou elektřinou zásobovat a nerozbořit při tom síť. A takových pump by u nás musely být stovky a těch malých tisíce (dneska je v ČR několik tisíc veřejných čerpacích stanic). Že je to technický a ekonomický nesmysl? A co na tom. Musíme přece bojovat proti globálnímu oteplování.

Tvrdí zastánci masové elektromobility na tyto argumenty reagují zdánlivě logicky. Dobře, vozidla se budou nabíjet delší čas (tedy nižším příkonem) a všude tam, kde to půjde (na pracovištích, v obchodních centrech, v místech bydliště atd.). Tato zcela logická úvaha má ovšem jednu zásadní trhlinu a to jak a kde, a to zejména v místě bydliště. U veřejných budov, obchodních center, zábavních parků, všude tam, kde jsou příslušná parkoviště či garáže, lze určitě za nemalých investic nabíjecí stojany zřídit ale na sídlišti typu Praha Jižní Město? V prostoru, kde jsou ulice přecpané automobily tak, že mají i hasiči či záchranná služba problém projet, kde vozidla mnohdy stojí ve dvou řadách a mnohdy ilegálně na plochách veřejné zeleně, si budou jejich majitelé či provozovatelé natahovat z oken panelových domů prodlužovačky, aby své stroje alespoň trochu dobili, či budeme investovat desítky a možná stovky miliard korun z veřejných zdrojů, aby místní rezidenti mohli svá auta odstěhovat do nově vybudovaných nabíjecích „parkhausů“, pokud tam vůbec bude místo je vybudovat? A logicky podobný problém nemá jen Praha, ale všechna velká města, kde byla v minulé době vybudována sídliště s parametry „socialistické“ motorizace, tedy jedna Škoda 105 na dva byty. Dávat za příklad „úspěšného“ řešení nabíjecí infrastruktury možnosti nabíjení elektromobilů ve vilových čtvrtích (kde má každý dům svou garáž či minimálně prostor na vlastním pozemku k odstavení vozidla mimo veřejnou komunikaci) či na vesnicích (to samé) mi připadá poněkud liché, a to i když pominu všude se vyskytující problém s rekonstrukcemi a posilováním distribučních elektrických sítí (zase investice v řádech jednotek až desítek miliard). Čili opět ty zatracené fyzikální zákony.

Podmínkou nutnou, nikoliv dostačující, jak by řekli matematici, pro realizaci masové elektromobilizace, tedy hlavně té individuální, je vedle existence dostatečně kapacitní distribuční a přenosové elektrické sítě a dostatečného počtu nabíjecích bodů, ať veřejných, tak v soukromých objektech, dostatečná kapacita zdrojů, krmících elektrodistribuční systém. Dle představ zarytých elektromobilistů to vyřeší vyšší využití OZE, když v rámci svatého boje proti oxidu uhličitému odstavíme všechny uhelné zdroje, pak i ty jaderné (co kdyby v Česku přišla 15 m vysoká cunami a zatopila Temelín či Dukovany jako Fukušimu) a všechno bude do budoucna jen pohánět Slunce, voda vítr a občas nějaké ty extrementy z kravína či uměle pěstované topoly či řepka z pole (neboť lesy po nájezdu kůrovce za pár let moc spalitelné či jinak využitelné biomasy nevydají). No, a když to nestačí, tak to budou energetické úspory. Problem solved. Jak prosté, jen kdyby tu opět nebyly ty zatracené termodynamické věty, jinak řečeno zákon zachování energie. Energetické úspory budou, ale hlavně v teple. Malé fosilní zdroje, tedy česky kamna v rodinných domech atd., nahradí sofistikované obnovitelné zdroje typu tepelných čerpadel atd., ty ale zase potřebují elektřinu. A elektrická topidla místo uhlím natápěných radiátorů také. Takže zase ta fyzika. Elektřina prostě nebude. Konzervativní scénář rozvoje elektromobility (takový, který je ještě akceptovatelný ze strany environmentalistických věřících na straně Evropy i u nás), počítá s nárůstem spotřeby elektrické energie pro elektromobilitu (pro nízké jednotky set tisíc vozidel) na cca 1 TWh do roku 2030. To je výroba JE Temelín za cca tři týdny! V cílovém stavu by měla dosáhnout cca 15 až 20 TWh, což je zhruba 25 až 30 % dnešní spotřeby ČR za rok. Budeme schopni takové množství elektřiny „ušetřit“ nebo vyrobit v OZE „navíc“ nad spotřebu průmyslu a domácností, pokud se nezačnou stavět nové jaderné elektrárny coby náhrada za dožívající a odstavované uhelné, pokud chce ČR zůstat aspoň v zásadě energeticky nezávislou a soběstačnou zemí?

V tom svatém tažení proti konvenčním vozidlům všeho druhu a kolotoči dotací do elektromobility (jasně, je v tom obrovský lobbing a každý si chce uloupnout ten svůj kousek perníčku) tak nějak absentuje masivnější podpora elektromobility na úrovni veřejné, nebo chcete-li hromadné přepravy osob. Rozvoj tramvajové, trolejbusové a elektrobusové dopravy ve městech, rychlejší elektrifikace železnic (tam to může pomoci i nákladní dopravě, zde by nám mohlo být vzorem Švýcarsko se svým převozem kamionů a kontejnerů napříč zemí po elektrifikovaných tratích) může probíhat určitě velmi rychle, a v porovnání s podporou individuální elektromobility, přinést jak environmentální, tak i ekonomický přínos. Tiché a čisté trolejbusy a elektrobusy ve větších okresních a krajských městech, tramvaje v těch největších a případně metro v Praze – to jsou cesty, jak omezit mnohdy zbytečný provoz vozů se spalovacími motory (a tedy i emise CO₂), aniž bychom museli násilím a narychlo roubovat mnohdy nevhodná řešení do našich měst (např. takový nápad s dobíjecími lampami v Praze není v zásadě špatný – i když drahý – ale to pak bude u každé druhé lampy stát policista nebo městský strážník a hlídat ty dobíjecí prodlužovačky, aby je někdo neukradl?). O železnici nemá ani smysl mluvit. Ti, kteří se na takových projektech podílejí, by mohli hodiny vyprávět o nekonečné džungli různých, mnohdy i obsolentních, norem a předpisů, kterými se musí prokousávat, aby mohla být např. trolejbusová trať postavena. Tady stát, resp. jeho politická reprezentace selhávají – zjednodušit předpisy, jasně definovat priority a poskytovat dotace tak, aby i menší město si mohlo vybudovat svůj systém elektrické hromadné dopravy vzhledem k svému omezenému rozpočtu. Efekt to bude mít rychlý a hned hmatatelný než jakési malování jasných zítřků za 10 či 30 let.

A co alternativní pohony s využitím spalovacích motorů spalujících „syntetická“ paliva vyráběná ať s využitím biotechnologií a genového inženýrství (dnes probíhající pokusy s různými „bioropami“ z řas atd.) či zpětnou syntézou uhlovodíků z vodíku a CO₂ ze vzduchu prostřednictvím Sabatierovy reakce a následné Fischer–Tropschovy syntézy (jedná o postupy známé 100 let) s využitím elektřiny a tepla z OZE, resp. jaderných reaktorů nové generace? Nebo přímé využití vodíku jako paliva v palivovém článku vozidla? Je tedy klasický elektromobil s baterií (která představuje velkou „mrtvou váhu“ stroje s omezenou kapacitou) tím optimálním řešením a je třeba a nutné jej za každou cenu ve svatém boji proti CO₂ podporovat?

Co na závěr? Vezmeme-li v potaz všechny aspekty a dopady budoucí individuální elektromobility (a tedy nikoliv jen projevy svatého nadšení nad řešením problému CO₂ z ropy), je určitě třeba se hluboce zamyslet a analyzovat všechny budoucí kroky před tím, než budou učiněny. Určitě v této chvíli je na místě daleko intenzivněji podporovat rozvoj elektrifikace veřejné dopravy tam, kde dnes jezdí pouze autobusy ať na naftu, tak na CNG atd. Rozvoj stávajících a zakládání nových trolejbusových provozů, jejich doplňování elektrobusy či náhrada konvenčních busů elektrobusy v menších městech je určitě správnou cestou. To samé platí pro rozvoj tramvajových sítí v našich největších městech a metra v Praze či nějaké jeho vylehčené verze v Brně. A samozřejmě elektrifikace železnic a jejich zkapacitnění minimálně v okolí a uvnitř největších aglomerací. To samozřejmě může, při vhodné tarifní politice za podpory státu, přilákat další cestující a odradit je od jízd osobními automobily na naftu či benzín. Všechny uvedené systémy umíme vyprojektovat, postavit, dodat vozidla a existují dlouholeté provozní zkušenosti.

U vozidel kategorie M1, tedy osobních automobilů a jejich derivátů, je na místě určitá opatrnost. Vzhledem ke kapacitě baterií, cenám vlastních vozidel a nedostatečné nabíjecí infrastruktuře určitě najdou nejprve uplatnění ve veřejném sektoru (pošta, sociální služby, komunální služby atd.) a teprve poté, co bude jasnější, kam se vlastně technologický pokrok bude ubírat (zda auta „na baterky“ nebo třeba „na vodík“), pak spustit masivnější investice do celkového pokrytí potřebnou infrastrukturou. Je třeba mít na vědomí, že největší počet vozidel je v této zemi v soukromém vlastnictví jednotlivých obyvatel – a ti se vždy zachovají co nejvíce racionálně a ekonomicky. Např. zkušenosti z Francie (hnutí žlutých vest, půlroční demonstrace a násilnosti v Paříži i jinde atd.) jasně ukázaly, že běžného člověka zajímá ekologie tak „do výše jeho peněženky“ a pokud to s ní veřejná moc a politici přeženou, začne se bránit. Už dnes se v západních zemích začínají objevovat tendence si ponechávat starší automobily déle, než bývalo obvyklé a nekupovat dražší „ekologické“ vozy. A to může mít pro země, jako je ČR, které jsou doposud silně závislé na výrobě automobilů a jejich dílů, fatální dopad. Proto je třeba, aby všichni ti, kteří o takových zásadních věcech rozhodují, se nejen poradili s techniky a fyziky, zda je to vůbec technicky proveditelné, ale i s ekonomy, tedy zda je to zaplatitelné, aniž by klesla životní úroveň obyvatel a vyvolalo to následný odpor a odmítání skutečně potřebného ekologického chování jako celku.

Autor

• Karafiát Petr