Nowoczesny samorząd: Polskie gminy wobec rewolucji elektrycznej

Cezary Tomasz Szyjkojko

Obecnie prócz zagrożeń płynących z rynku ropy naftowej również ekologiczny wizerunek marki jest bardzo ważny i ma bezpośredni wpływ na wyniki sprzedaży. Jest to związane z coraz większą świadomością społeczną oraz skutecznym lobbingiem organizacji ekologicznych. Alternatywą dla silników spalinowych zdają się więc być jednostki elektryczne.

Modele dostępne dziś, choć zdają się być zaawansowane technicznie, są jedynie prekursorami aut przyszłości. Dziś posiadanie auta elektrycznego – choć ma wiele zalet – ciągle jest dość uciążliwe dla użytkownika. Pierwszą trudnością, już przy kupnie auta elektrycznego, jest jego cena i ograniczona dostępność. Rynek samochodów elektrycznych na świecie dynamicznie rośnie. Z analiz wynika, że w najbliższych latach będzie niemal 6,5 mln pojazdów o napędzie hybrydowym i elektrycznym. Szacuje się, że w roku 2020 udział pojazdów elektrycznych i hybrydowych w sprzedaży wszystkich samochodów wyniesie od 11 do 52 proc. Na polskim rynku zainteresowanie samochodami elektrycznymi jest umiarkowane.

W Polsce realizowany jest projekt Budowa rynku pojazdów elektrycznych, infrastruktury ich ładowania – podstawą bezpieczeństwa energetycznego, którego celem jest umożliwienie pojawienia się w Polsce i upowszechnienia samochodów o napędzie elektrycznym. W pięciu miastach Polski mają zostać wybudowane terminale do ładowania, publiczne punkty ładowania i profesjonalne punkty serwisowe. W Warszawie, dzięki współpracy z firmą RWE, w 2011 r. oddano do użytku 10 terminali. Pozostałymi miastami, w których ma powstać taka infrastruktura, są Gdańsk, Katowice, Kraków i Mielec. W ramach projektu wydawane są samochody testowe, dzięki czemu inwestycja będzie na bieżąco sprawdzana. Osobną częścią projektu jest stworzenie nowego modelu samochodu elektrycznego. Zadanie to w 2012 r. wejdzie w końcowy etap realizacji.

W 2008 r. w Gdyni przy udziale Akademii Morskiej w Gdyni oraz miłośników i użytkowników pojazdów elektrycznych z całej Polski odbył się I Zlot Pojazdów Elektrycznych i Hybrydowych pod hasłem Pożegnanie ropy. Rok później w tym samym miejscu odbył się II Zlot Pojazdów Elektrycznych i Hybrydowych pod hasłem Nowa era w motoryzacji. Kolejne spotkanie użytkowników pojazdów elektrycznych miało miejsce w 2011 r. w Żyrardowie. Podczas wszystkich spotkań prezentowane były osiągnięcia polskich konstruktorów i nie tylko.1

Samochód na prąd jest wyzwaniem cywilizacyjnym i już dziś otwiera nowy rozdział w dziejach przemysłu samochodowego. W wydanej pod koniec roku 2011 książce pt. Trzecia rewolucja przemysłowa wybitny amerykański socjolog Jeremy Rifkin uważa, że ludzkość osiągnęła szczyt globalizacji: Doszliśmy do granicy możliwości zwiększenia światowego wzrostu gospodarczego w ramach systemu opartego na ropie i innych paliwach kopalnych.2 Dziś jesteśmy świadkami schyłku drugiej rewolucji przemysłowej, której główną ideą był napędzany ropą lub benzyną samochód. Nowa epoka będzie wynikiem połączenia internetu z odnawialnymi źródłami energii.

Symbolem „zielonego kapitalizmu” będzie pojazd elektryczny, który nie tylko jest zasilany prądem elektrycznym, lecz stanowi także praktyczne akumulatorowe źródło zasilania, będąc producentem energii.3

Pojazd nowej generacji może z powodzeniem być wykorzystywany jako mobilne źródło zasilania, może również stanowić awaryjne źródło energii elektrycznej. Zdaniem G. Onichimowskiego, prezesa Towarowej Giełdy Energii, być może już niedługo prosumentowi będzie się opłacało, aby jego samochód elektryczny w godzinach szczytu zasilał system, natomiast w godzinach doliny nocnej był ładowany.4 W przypadku Polski wiązałoby się to z przebudową całego systemu elektroenergetycznego, tak aby elektrownie były w stanie podołać dodatkowemu poborowi mocy. Przed Polską więc wielkie infrastrukturalne wyzwanie, ale i skok cywilizacyjny.

Strategia UE Transport 2050

Komisja Europejska przewiduje, że udział w rynku sprzedaży nowych samochodów wzrośnie w odniesieniu do pojazdów hybrydowych zasilanych z sieci z 2 proc. w roku 2020 do 5-20 proc. w roku 2030. W przypadku samochodów elektrycznych udział wzrośnie z 1-2 proc. w roku 2020 do 11-30 proc. w roku 2030.5 Co to oznacza w praktyce? Trudno powiedzieć. Unia Europejska w swojej strategii rozwoju do roku 2050 postawiła sobie za cel ograniczyć emisję gazów cieplarnianych o 80-95 proc. w stosunku do wartości z lat 90. XX w. Sektor transportowy jest ważnym elementem tej strategii – zaplanowano, że do 2050 r. znacznie zmniejszy udział energii pochodzącej z paliw kopalnych – węgla i ropy – w ogólnej produkcji energii. Kolejnym założeniem planu jest udział energii odnawialnej w transporcie w 2020 r. równy 10 proc. W marcu 2011 r. Komisja Europejska przyjęła strategię Transport 2050, która zakłada, że do 2050 r. z europejskich miast znikną samochody o konwencjonalnym napędzie, a zastąpią je auta hybrydowe lub w pełni elektryczne.

Komisja Europejska przygotowała strategię na rzecz ekologicznie czystych i energooszczędnych pojazdów. Strategia nie ogranicza się do rozwoju ekologicznych samochodów osobowych, obejmuje również pojazdy ciężkie. Przewiduje też przyjęcie wielu rozwiązań prawnych porządkujących lub uzupełniających dotychczasowe regulacje dotyczące zmniejszenia emisji z poszczególnych typów pojazdów. Inspirującą część strategii stanowi rozdział mówiący o wspieraniu badań i innowacji w dziedzinie technologii ekologicznych.

Tego celu nie można osiągnąć bez wprowadzenia odpowiednich przepisów, które narzucą producentom i konsumentom odpowiednie zachowania. Na razie Unia ogranicza się do wprowadzania przepisów ustanawiających limit emisji szkodliwych substancji przez silniki spalinowe. Ponadto każdy, kto zdecyduje się na zakup samochodu elektrycznego, może liczyć na spore dotacje, a zatem na pomoc innych podatników. Jedynym sposobem osiągnięcia celu strategii jest wykorzystanie energii ze źródeł zeroemisyjnych oraz odnawialnych do napędu samochodów elektrycznych. Właśnie dlatego Unia finansuje program Green eMotion, który ma przygotować Europę na pojawienie się dużej liczby samochodów elektrycznych, poprzez instalację punktów ładowania w wielu miastach Europy oraz testowanie związanej z tym koncepcji inteligentnej sieci (V2G).6

Działanie tej sieci miałoby się opierać na zastosowaniu pojazdów elektrycznych podłączonych do gniazdka jako źródeł energii dla sieci elektroenergetycznej. Pojazd podłączony do sieci miałby stanowić źródło energii w momencie wysokiego zapotrzebowania. W ten sposób właściciel pojazdu mógłby sprzedawać energię w momencie wyższego zapotrzebowania i pobierać ją w momencie niższego zapotrzebowania (przy tańszej taryfie). Obecnie w Europie najwięcej punktów ładowania istnieje w Niemczech, lecz bardzo dużo inwestycji jest na etapie realizacji, więc nie można ocenić, kto w Europie w najbliższym czasie będzie miał najlepiej rozbudowaną infrastrukturę dla samochodów elektrycznych.

Koszty ładowania

Ze względu na te ograniczenia samochody elektryczne lansuje się głównie jako samochody miejskie. Krótkie dystanse i duża gęstość punktów ładowania baterii rzeczywiście to potwierdzają, szczególnie jeśli ładowanie w nich jest darmowe. Ale jeśli użytkownik zechce podłączyć ładowaną baterię do domowego gniazdka 230V? Jaki jest rzeczywisty koszt eksploatacji pojazdu elektrycznego w popularnym dla tradycyjnych samochodów spalinowych przeliczeniu na 100 km?

Na to pytanie nie ma jednoznacznej odpowiedzi. Zagorzali zwolennicy mówią o koszcie poniżej 10 zł na 100 km. Jednak biorą oni pod uwagę jedynie koszt zakupu energii potrzebnej do ładowania akumulatorów. Koszt energii zużytej na przejechanie 100 km jest rzeczywiście mniejszy niż w przypadku samochodu spalinowego, jednak pobór prądu elektrycznego to nie jedyny koszt ponoszony przez właściciela. Należy bowiem pamiętać o konieczności okresowej wymiany bardzo drogich akumulatorów, które w miarę użytkowania ulegają zużyciu. Już samo to podnosi cenę przejechanych 100 km nawet do poziomu 20 zł. Nie można również zapominać o znacznie wyższym niż w przypadku pojazdów o silnikach spalinowych spadku wartości samochodów używanych.

Zasięg i ładowanie

Do 2010 r. zasięg samochodów elektrycznych wynosił poniżej 200 km. Ale już w 2012 r. zasięg zwiększy się do 500 km na jednym ładowaniu. Po włączeniu ogrzewania lub klimatyzacji zasięg samochodu elektrycznego drastycznie spada (przy czym klimatyzacja zmniejsza tez zasięg samochodu spalinowego, a ogrzewanie – nie). Do 2010 r. okres ładowania akumulatorów wynosił 10-16 godzin. Co oznacza, że podróż z Warszawy do Gdańska trwałaby 3 dni. (ewentualne stacje wymiany akumulatorów podnoszą znacznie koszt eksploatacji). Od 2012 r. ładowanie trwa 45 minut.

Rekord zasięgu auta elektrycznego to 501 km, który ustanowił pojazd Tesla Roadster – seryjnie produkowany sportowy samochód elektryczny. Rekord został pobity w Australii na długich, prostych i pustych drogach. W przypadku przeciętnego auta elektrycznego i w rzeczywistych warunkach eksploatacji osiągnięcie takiego wyniku jest niemal niemożliwe. Realny zasięg aut elektrycznych wynosi około 200 km, i to przy założeniu ekonomicznej jazdy w umiarkowanej temperaturze (bez klimatyzacji lub ogrzewania). Czas pełnego ładowania akumulatorów samochodowych wynosi od kilku do kilkunastu godzin. Wprowadza to oczywistą trudność w komunikacji na dłuższych odcinkach.

Zastosowanie silnika elektrycznego sprawia, że jest łatwo sterowalny, posiada najwyższą efektywność konwersji energii na ruch (ponad 90 proc., a niektóre modele nawet 98 proc.) oraz jest o wiele prostszy w konstrukcji. Silnik elektryczny posiada wysoki moment obrotowy już od pierwszych obrotów do maksymalnych, a dzięki płynnej regulacji obrotów możemy wyeliminować niezbędną w tradycyjnych pojazdach skrzynię biegów. Bardzo ważną, zwłaszcza w komunikacji miejskiej, zaletą jest to, że są to pojazdy cichsze i czyste ekologicznie, a przez to nawet w dużej liczbie bardziej znośne dla otoczenia.

Koszty energii elektrycznej są bardziej przewidywalne niż ceny gazu albo ropy, mniej uzależnione od wydarzeń międzynarodowych. Rozwój komunikacji elektrycznej zmniejsza zależność kraju od ropy naftowej, a tym samym zależność kraju od manipulacji cenami na rynkach naftowych, oznacza spadek zużycia energii przez pojazd nawet o 90 proc., a to dlatego, że sprawność pojazdów z napędem elektrycznym wynosi ok. 75-80 proc., podczas gdy pojazdów spalinowych ledwie ok. 35-40 proc. Silniki elektryczne są tańsze w eksploatacji (koszt przejechania 100 km samochodem osobowym zamyka się w kwocie 2-5 zł, w zależności od prędkości pojazdu i kosztów 1 kWh). Ładowanie akumulatorów w nocy może przyczynić się do redukcji kosztów eksploatacji (koszty związane z utrzymaniem sieci w przypadku, gdy ilość przesyłanej przez nią energii elektrycznej jest znikoma) i wyrównywania obciążenia sieci energetycznej. Nawet, gdy są zasilane energią elektryczną wytwarzaną na drodze spalania węgla, to i tak są bardziej efektywne i mniej zanieczyszczają środowisko niż pojazdy z silnikami spalinowymi.

Wnioski dla świata i Polski

W Polsce przyjdzie nam chyba długo czekać, zanim na ulicach i drogach będą po cichu jeździć samochody elektryczne. Elektryczna rewolucja w motoryzacji faktycznie da efekty dopiero za wiele lat. – Trzeba pokolenia, by ujrzeć zmiany – mówiła Merkel, otwierając w 2011 r. targi samochodowe we Frankfurcie.7 Międzynarodowa Agencja Energetyki prognozuje, że w 2030 r. tylko 40 proc. nowych aut na świecie będzie napędzał konwencjonalny silnik spalinowy, a reszta po równi będzie podzielona między samochody z napędem hybrydowym, hybrydy „z wtyczką” i auta elektryczne. Ale są też bardziej sceptyczni eksperci. – Rozwój rynku elektrycznych aut będzie ograniczony aż do 2030 r. i dopiero w 2050 r. będą stanowić jedną czwartą nowych aut sprzedawanych na świecie – mówił na konferencji w Brukseli Dudley Curtis ze stowarzyszenia Transport i Środowisko.8 Amerykańscy eksperci wskazują zaś, że rozwój motoryzacji na prąd, będzie wymagał w USA 120-200 mld USD inwestycji w sieć stacji do ładowania takich pojazdów.

Przyszłość rynku motoryzacyjnego jest z pewnością związana z wykorzystaniem techniki silników elektrycznych. Z powodu coraz większych ograniczeń dotczących emisji CO2 oraz coraz większej niepewności rynku ropy, producenci są zmuszeni szukać alternatywnych rozwiązań motoryzacyjnych. Silnik elektryczny wydaje się rozwiązaniem najlepszym. Najważniejszym celem rozwoju technologii pojazdów elektrycznych jest polepszenie techniki magazynowania energii elektrycznej. Pojazd elektryczny, który będzie miał osiągi porównywalne z samochodem spalinowym, szczególnie dotyczące zasięgu i czasu ładowania, zapewni swojemu producentowi wielki sukces na rynku motoryzacyjnym. Kierowcy z pewnością będą chętnie kupować pojazd, którego cena eksploatacji może być nawet dwukrotnie niższa niż cena samochodu spalinowego.

Wiadomo więc, że elektryczne pojazdy będą. Przyczynią się do poprawy jakości powietrza, będą miały swój wkład w niskoemisyjność gospodarki. Wiele lat upłynie nim na ulicach wyraźnie nastąpi wymiana pojazdów konwencjonalnych na hybrydowe i elektryczne. Zatem przez lata będzie istniała potrzeba utrzymania infrastruktury umożliwiającej pobieranie zarówno paliwa tradycyjnego, jak i elektrycznego – z punktów ładowania. Miasta europejskie przymierzają się do stworzenia odpowiedniej infrastruktury, aby ładowanie akumulatorów było jak najłatwiejsze. Na razie zbiera się doświadczenia przy okazji pilotażowych projektów, jak to ma miejsce w Warszawie, gdzie realizowany jest projekt Green Stream. Jego częścią jest wybudowanie 130 ogólnodostępnych punktów ładowania pojazdów elektrycznych.

Z budową tych punktów – niezależnie od miasta – wiąże się problem przestrzenny: jak zapewnić do nich łatwy dostęp. Inną ważną kwestią jest recykling zużytych baterii. Poszukuje się rożnych rozwiązań, jak np. stworzenie systemu wtórnego wykorzystania akumulatorów. Punkty ładowania to nie tylko problem miejski. W przyszłości musi być nimi nasycona także wieś. Może być to problemem dla budowniczych autostrad. Transport akumulatorów i jego bezpieczeństwo również stanowią problem, głównie prawny. Aby przewożenie większej liczby akumulatorów było możliwe, trzeba zmienić przepisy, a to zabiera czas. Czy podniesie się bezpieczeństwo – nie wiem, ale możliwość transportu większej liczby akumulatorów ma obniżyć koszty ich stosowania. Jak pokazują pierwsze projekty, punkty szybkiego ładowania mogą zwiększyć zasięg podróżowania. Zdaniem A. Tomali obniża to koszty nawet do 20 zł zamiast prawie 160 zł.9

Jeśli zaprezentowane prognozy UE są prawdziwe, zmiana na rynku nastąpi po roku 2030 i dopiero wówczas samochód elektryczny przyczyni się do odczuwalnego zmniejszenia emisji CO2 i innych związków, które zanieczyszczają powietrze. Prognozy najchętniej sięgają roku 2050. Różnią się one dynamiką udziału pojazdów elektrycznych na rynku, ale właśnie około połowy wieku, według niektórych założeń, 25 proc. sprzedawanych samochodów mają stanowić pojazdy elektryczne.

Przypisy

1. www.samochodyelektryczne.org/zapraszamy_na_zlot_ev_zyrardow_2011.htm (dostęp z 27.01.2012).
2. Cyt za: P. Buras, Będziesz swoją elektrownią, „Gazeta Wyborcza” z 21.-22.01.2012.
3. Ibidem, s. 24.
4. G. Onichimowski, wywiad dla „Nowej Energii”, nr 6(24)/2011, s. 5.
5. Komunikat Komisji do Parlamentu Europejskiego, Rady i Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego. Bruksela 28.04.2010, Com (2010)186.
6. Więcej: C.T. Szyjko, Znaczenie smart meteringu oraz smart gridu, [w:] „Przegląd Energetyczny”, nr 3 (63), Wyd. Izby Gospodarczej Energetyki i Ochrony Środowiska, s. 22-26, ISSN 1641-7992.
7. www.ens-newswire.com/ens/sep2011/2011-09-15-02.html (dostęp z 27.01.2012).
8. http://analysis.evupdate.com/industry-insight/europe-consumer-groups-voice-concerns-about-ev-labelling (dostęp z 27.01.2012).
9. A. Tomala, materiały prezentacji pt. „Rozwój samochodów elektrycznych w Polsce”, seminarium technologie prosumenckie, III Kongres Energetyki Odnawialnej, www.kongresgreenpower.pl (dostęp z 27.01.2012).

Źródła:

1. Anderson A. (2009), An evaluation of current and future costs for Lithium-lion batteries for use in electrified vehicle, http://dukespace.lib.duke.edu/dspace/handle/10161/1007.
2. Buras P. (2012), Będziesz swoją elektrownią, „Gazeta Wyborcza” z 21-22.01.
3. Cowan, Robin; Hultén, Staffan (1996), Escaping Lock-in: the Case of the Electric Vehicle (Technology Forecasting and Social Change), www.cgl.uwaterloo.ca/~racowan/escape.html.
4. International Energy Agency (2009), Technology Roadmap – Electric and plug-in hybrid electric vehicles, http://www.iea.org/papers/2009/EV_PHEV_Roadmap.pdf.
5. IEA ETSAP (2010), Technology Brief T04, www.etsap.org, http://www.etsap.org/E-techDS/PDF/T04_HEVs_final_18Jun10_GS_OK_NH.pdf.
6. The Economist (2009), Electric vehicles. Batteries now included, 12.03, http://www.economist.com/displayStory.cfm?story_id=13277371.
7. EPRI, NRDC (2007), Environmental Assessment of Plug-In Hybrid Electric Vehicles. Volume I. Nationwide Greenhouse Gas Emissions, http://mydocs.epri.com/docs/public/000000000001015325.pdf.
8. EUROBAT (2005), Battery systems for Electric Energy Storage Issues. Battery Industry RTD Position Paper, www.eurobat.org/pdf/rtd_position- paper-july2005.pdf.
9. European Topic Centre on Air and Climate Change (2009), Environmental impacts and impact on the electricity market of a large scale introduction of electric cars in Europe – Critical Review of Literature, Global Insight. Battery Electric and Plug-in Hybrid Vehicles, www.ihsglobalinsight. com/Highlight/HighlightDetail17605.htm.
10. Jabłoński R., Pierwsze auto elektryczne, czyli historia już raz opowiedziana, „Życie Warszawy”, 26.02.2010.
11. Jastrzębska G. (2009), Odnawialne źródła energii i pojazdy proekologiczne. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa.
12. Kamieniecki K., Instytut na rzecz Ekorozwoju dla ChronmyKlimat.pl, www.ine-isd.org.pl.
13. Kempton W., Tomic J. (2004), Vehicle-to-Grid power implementation. From Stabilizing the grid to supporting large-scale renewable energy. Journal of Power Sources, www.udel.edu/V2G/KempTom-V2G-Implementation05.pdf.
14. Kendall, G. (2008), Plugged in. The end of oil age. WWF, http://assets.panda.org/downloads/plugged_in_full_report_final.pdf.
15. Kromer M.A., Heywood J.B. (2007), Electric Powertrains. Opportunities and Challenges in the US Light-duty Vehicle Fleet. Laboratory for Energy and the Environment. Massachusetts Institute of Technology, http://web.mit.edu/sloan-auto-lab/research/beforeh2/files/kromer_ electric_powertrains.pdf.
16. Kublik A. (2009), Elektryczna rewolucja w motoryzacji, http://wyborcza.biz/biznes/1,101562,7282079, Elektryczna_rewolucja_w_motoryzacji. html.
17. Market outlook to 2022 for battery electric vehicles and plug-in hybrid electric Vehicles Final report, Report to the Committee on Climate Change, Number 4, June 2009, http://downloads.theccc.org.uk/docs/CH6%20-%20AEA%20-%20Market%20outlook%20to%202022%20for%20battery%20electric%20vehicles%20and%20plug-in%20hybrid%20electric%20vehicles.pdf.
18. McKinsey (2009), Roads towards a low-carbon future. Reducing CO2 emissions from passenger vehicles in the global road transportation system, http://www.mckinsey.com/clientservice/ccsi/pdf/roads_toward_low_carbon_future.pdf.
19. Electric Transportation Engineering Corporation (2009), Electric Charging Infrastructure Deployment Guidelines – British Columbia, http://www.bchydro.com/etc/medialib/internet/documents/environment/EVcharging_infrastructure_guidelines09.Par.0001.File.EV%20Charging%20Infrastructure%20Guidelines-BC-Aug09.pdf.
20. Szyjko C.T., (2012), Nowy impuls rozwoju OZE, „REALIA – Dwumiesięcznik Społeczno-Polityczny”, nr 1(27), Warszawa, s. 67-75. ISSN 1898-2042.
21. Szyjko C.T., (2011), Interes lokalny kontra biznes globalny, „Wiadomości Naftowe i Gazownicze – Czasopismo Naukowo-Techniczne”, nr 12(164), Kraków, s. 53-54, ISSN 1505-523X.
22. Szyjko C.T., (2011), Nowe społeczeństwa europejskie a wyzwania globalizacji, [w:] Studia Społeczne Wydziału Nauk Społecznych WSM, nr. 1(4), Wyd. Wyższej Szkoły Menedżerskiej, Warszawa 2011, s. 67-87, Warszawa, ISSN 2081-0008.
23. Szyjko C.T., (2011), Poland’s energy security, Polish Market – economy magazine, no. 10 (182), p.10-11, ISSN 1427-0978.
24. Szyjko C.T., (2011), Unia wobec globalnego dialogu energetycznego, [w:] „Biznes & Ekologia”, nr 105, s. 4-5, ISSN 1429-5512.
25. Tomala A., (2011), materiały prezentacji pt. „Rozwój samochodów elektrycznych w Polsce”, seminarium technologie prosumenckie, III Kongres Energetyki Odnawialnej, www.kongresgreenpower.pl.
26. Węglarz A., Pleśniak M., (2011), Samochód elektryczny, broszura wydana w ramach projektu „Z energetyką przyjazną środowisku za pan brat”, Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
27. Van de Bosshe P., Van Mierlop J., Maggetto G., The Brussels Capital Region. A case study for Electric Vehicle Infrastructure Deployment, http://etecmc10.vub.ac.be/etecphp/publications/EVS18infravdb.pdf.