Kompendium wiedzy

W
Wróć do listy haseł chevron_right

Wpływ na klimat

Zmiany klimatyczne

W wyniku działalności człowieka, m.in. spalania paliw kopalnych, takich jak węgiel, ropa czy gaz, systematycznie rośnie poziom emisji gazów cieplarnianych (ang. greenhouse gases, w skrócie GHG), w szczególności dwutlenku węgla (CO2), metanu i podtlenku azotu. Gazy cieplarniane, generowane m.in. przez sektor transportu, przepuszczają do atmosfery ziemskiej promieniowanie słoneczne, ale nie wypuszczają z niego w wystarczającym stopniu promieniowania cieplnego. W rezultacie średnia temperatura na świecie jest coraz wyższa (średnio o 0,85 °C w porównaniu do wyników z końca XIX w.), a cała ludzkość stanęła przed potężnym wyzwaniem – efektem cieplarnianym.

Wzrost temperatury o więcej niż 2°C znacząco zwiększy ryzyko wystąpienia zmian klimatycznych, niosących katastrofalne skutki dla wielu państw i regionów na całym świecie. Bez wprowadzenia kompleksowych instrumentów zmierzających do obniżenia poziomu emisji, w ciągu najbliższych 80 lat średnia temperatura będzie o 4℃ wyższa niż 200 lat temu. Poprzednio do tak dużej zmiany doszło 20 tys. lat temu.

Wzrost temperatury wywołuje zjawiska klimatyczne o niespotykanej wcześniej, często katastrofalnej, skali. Druga połowa XX wieku i pierwsza dekada XXI w. na półkuli północnej stanowiły najcieplejszy okres od 1300 lat. Na skutek topnienia lodowców, systematycznie podnosi się poziom wody w morzach i oceanach: w latach 1961˗2003 wzrastał w tempie 1,8 mm rocznie, zaś w latach 1993˗2003 – już 3,1 mm rocznie. W konsekwencji anomalie nie oszczędzają regionów, które w przeszłości nie doświadczały zjawisk tego rodzaju. Tylko w latach 1980-2011 powodzie dotknęły ponad 5,5 mln osób i wywołały bezpośrednie straty gospodarcze w wysokości ponad 90 mld euro. Podniesienie się poziomu morza nawet o klika metrów spowoduje zasadnicze zmiany linii brzegowej i zatopienie nisko położonych obszarów. Według prognoz, do 2100 r. powodzie mogą zredukować globalne PKB o nawet 20%. Zagrożenie obejmie nawet połowę światowej populacji.

Coraz częściej występują również susze, fale upałów, pożary lasów oraz erozja obszarów nadmorskich i nizinnych. Do 2070 r. w Europie spodziewany jest wzrost powierzchni obszarów ubogich w wodę z obecnych 1% aż do 35%. Poważne straty gospodarcze wywołują tornada, grad, błyskawice, burze piaskowe, lawiny, osuwiska, ulewy i burze. Wiele gatunków roślin oraz zwierząt jest zagrożona wyginięciem. Rozpowszechniają się choroby tropikalne. Pogorszeniu ulegają zasoby wodne w wielu regionach. Anomalie mają coraz większy wpływ nie tylko na środowisko, ale również na codzienne życie i zdrowie ludzi oraz gospodarkę. Liczba ofiar ekstremalnych zjawisk klimatycznych kilkakrotnie przekracza liczbę ofiar trzęsień ziemi i wybuchów wulkanów.

Na podstawie raportu FAO (Organizacji Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa), w ciągu ostatnich 30 lat częstotliwość występowania katastrof naturalnych wzrosła o ok. 50%. W latach 2003-2013 straty ekonomiczne wywołane zjawiskami pogodowymi wyniosły aż 1,5 bln dolarów. W krajach rozwijających się ucierpiało z ich powodu ok. 2 mld ludzi.

Skutki ocieplenia klimatu odczuwa również Polska. Od końca XIX w. w naszym kraju odnotowuje się systematyczny wzrost temperatury powietrza, szczególnie intensywny po roku 1989. Na skutek zmian klimatycznych możemy spodziewać się m.in. zwiększenia występowania ekstremalnych temperatur, zmniejszenia poziomu opadów w okresie letnim, a także częstszego występowania powodzi i pożarów lasów.

Jak wynika z raportu federacji Transport & Environment i Instytutu Spraw Obywatelskich, emisje CO2 z transportu w Polsce stale rosną. Wobec braku podjęcia odpowiednich działań w latach 2020-2030, konieczne będzie wydanie 130 mld zł na zakup odpowiednich uprawnień.

SUSZE

W 2018 i 2019 r. występowały na terenie całej Polski, dziesiątkując miliony hektarów obszarów rolnych oraz powodując gigantyczne straty gospodarcze

NAWAŁNICE

Szczególnie tragiczne w skutkach okazały się w 2017 r., niszcząc i zrywając dachy z tysięcy domów i gospodarstw, m.in. w Borach Tucholskich

BURZE

Cyklicznie doprowadzają do wylewania wielu rzek, lokalnych podtopień i ogromnych strat materialnych dla mieszkańców

POWODZIE

Coraz częściej przybierają w Polsce znamiona kataklizmu, przerywając wały i zalewając miasta oraz obszary o powierzchni setek tysięcy hektarów

UPAŁY

Rok 2019 był z najcieplejszy w historii pomiarów w Polsce, z długotrwałymi falami upałów i temperaturą powyżej 30 °C

POŻARY

W 2019 r. w polskich lasach odnotowano ich ponad 9 tys., m.in. z powodu wysokich temperatur, braku opadów i susz

SZTORMY

Są istotnym zagrożeniem dla funkcjonowania strefy brzegowej - wyższy poziom morza, sztormy i wiatry niszczą polskie wybrzeże

MRÓZ

W pierwszy dzień meteorologicznej wiosny 2018 r. w Polsce padł roczny rekord zimna (-28,7 °C w woj. podkarpackim)

ŚNIEG

W 2020 r., w wyniku wzrostu temperatur, pierwszy śnieg spadł dopiero pod koniec stycznia, co było sytuacją niespotykaną wcześniej w historii

W Polsce od lat obserwujemy zwiększoną częstotliwość oraz natężenie anomalii pogodowych. Uszkodzenia mienia i infrastruktury oraz pogorszenie zdrowia ludzi wiążą się z wysokimi kosztami dla społeczeństwa i gospodarki. Straty związane z gwałtownymi zjawiskami sięgają kilku miliardów złotych rocznie i dotykają wiele obszarów. Szczególnie zagrożone są sektory takie jak rolnictwo, leśnictwo, energetyka i turystyka, w znacznym stopniu uzależnione od wysokości temperatur i wielkości opadów atmosferycznych. Ekstremalne zjawiska klimatyczne uderzają także w transport, budownictwo, przemysł i usługi. Wraz ze wzrostem częstotliwości występowania anomalii pogodowych, wzrasta także zagrożenie dla zdrowia. Występuje wzrost zachorowań i przypadków śmiertelnych związanych z warunkami pogodowymi, np. nadmierna śmiertelność z powodu upałów czy występowanie chorób zakaźnych.

Sektor transportu – jedno z głównych źródeł emisji

W krajach członkowskich Unii Europejskiej prawie 30% całkowitej emisji CO2 pochodzi z sektora transportu, z czego 72% z transportu drogowego. Samochody osobowe generują 12% łącznej emisji dwutlenku węgla, zaś pojazdy dostawcze – 2,5%. Z kolei pojazdy ciężkie – autobusy i ciężarówki – odpowiadają za ok. 25% emisji CO2 z sektora transportu, tj. za ok. 6% wszystkich unijnych emisji. W latach 1990-2017 w Unii Europejskiej średni wzrost emisji pochodzących z sektora transportu wzrósł o 28%, zaś w Polsce aż o 206%.

W ramach działań mających na celu zahamowanie zmian klimatycznych Unia Europejska wyznaczyła cel zakładający zmniejszenie emisji z transportu o 60% do 2050 r. w porównaniu z poziomami z 1990 r. Ponadto, w 2019 r., instytucje Unii Europejskiej zaktualizowały cele emisyjne dotyczące sektora transportu. Na podstawie Rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/631 z dnia 17 kwietnia 2019 r. od dnia 1 stycznia 2030 r. w odniesieniu do średniego poziomu emisji parku nowych samochodów osobowych docelowy poziom emisji dla unijnego parku pojazdów ma być równy 37,5 % redukcji docelowego poziomu w 2021 r., zaś w odniesieniu do średniego poziomu emisji parku nowych lekkich pojazdów użytkowych – 31 %. Wyznaczono również wartość docelowe od dnia 1 stycznia 2025 r. (15% dla obu kategorii pojazdów).

Wprowadzono ponadto wskaźniki dla pojazdów nisko- oraz zeroemisyjnych, mające zastosowanie od dnia 1 stycznia 2030 r.: 35% udziału parku nowych samochodów osobowych oraz 30% udziału floty lekkich pojazdów użytkowych. Podobne normy zostały wdrożone dla pojazdów ciężkich na podstawie Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/1242 z dnia 20 czerwca 2019 r.

graph CO2

Producenci, którzy nie dostosują się do nowych narażają się na ryzyko kar finansowych, wynoszących 95 euro za każdy dodatkowy gram emisji CO2 samochodów sprzedanych w danym okresie. W rezultacie muszą poszerzać ofertę modelową pojazdów z napędem elektrycznym (BEV i PHEV).

Samochody osobowe pozostają głównym źródłem gazów cieplarnianych z sektora transportu w państwach członkowskich Unii Europejskiej. Odpowiadają za ponad 60% emisji z tego obszaru, podczas gdy pojazdy dostawcze za ok. 12%, zaś ciężarówki – ok. 26%. Emisyjność transportu kołowego jest znacznie większa niż sektora lotnictwa cywilnego (ok. 13%). Co więcej, z uwagi na limity technologiczne, możliwości redukcji emisji wytwarzanych przez pojazdy spalinowe są bardzo ograniczone. Przykładowo, po okresie ciągłego spadku, nowo rejestrowane samochody w 2017 r. emitowały średnio o 0,4 g CO2 na kilometr więcej niż w roku poprzednim.

Elektromobilność receptą na kryzys klimatyczny

Coraz więcej krajów na całym świecie dostrzega zalety elektromobilności jako narzędzia do walki z zanieczyszczeniem środowiska. Największą zaletą BEV i PHEV, obok niskich kosztów eksploatacji i komfortu użytkowania, jest ich ekologiczność. Samochody całkowicie elektryczne (BEV) oraz hybrydy typu plug-in poruszające się w trybie elektrycznym (PHEV) są lokalnie zeroemisyjne. Podczas jazdy nie generują dwutlenku węgla, którego zwiększona emisja przyczynia się do powstawania efektu cieplarnianego.

Udzielając odpowiedzi na pytanie, jaką ilość dwutlenku węgla wytwarza dany samochód, należy wziąć pod uwagę nie tylko emisję podczas jazdy, ale również wszystkie emisje CO2 wytwarzane podczas całego cyklu życia pojazdu. Biorąc pod uwagę mix energetyczny w Europie, BEV i PHEV są bardziej przyjazne dla środowiska niż pojazdy napędzane benzyną i olejem napędowym.

To, w jakim stopniu samochód elektryczny oddziałuje na środowisko, w znacznej mierze zależy od źródła energii pozyskiwanej do jego zasilania. W przypadku, gdy energia pochodzi ze źródeł odnawialnych (OZE), takich jak elektrownie wiatrowe, wodne czy słoneczne, pojazdy elektryczne, w fazie eksploatacyjnej, są całkowicie bezemisyjne. Nie wytwarzają dwutlenku węgla, a także cząstek pyłu zawieszonego, tlenków azotu oraz siarki, czyli substancji przyczyniających się do powstawania zjawiska smogu. W Polsce coraz więcej ogólnodostępnych stacji czołowych operatorów jest zasilanych energią pochodząca właśnie z OZE. Co więcej, udział źródeł odnawialnych w ogólnym miksie energetycznym w Polsce stale rośnie, a wraz z nim wzrasta przewaga ekologiczna samochodów elektrycznych nad ich spalinowymi odpowiednikami.

Obecnie, uwzględniając cały cykl życia pojazdu (produkcja-eksploatacja-utylizacja/recycling), samochody elektryczne w porównaniu do swoich spalinowych odpowiedników pozwalają na ograniczenie emisji CO2 od 29% do nawet 79%. Większe emisje związane z produkcją akumulatora, zrównują się średnio z tymi generowanymi przez pojazd konwencjonalny od początku produkcji, już po przejechaniu przez EV ok. 30 000 km. Co więcej z roku na rok poziom emisji wytwarzanych przy produkcji akumulatorów litowo-jonowych ulega dalszej redukcji. Szacunki z 2017 r. zakładały średnią emisyjność przy produkcji akumulatora w wysokości 175 kg/kWh, a w 2019 r. już 87 kg/kWh. Zdaniem niektórych analityków negatywny wpływ wytwarzania baterii li-ion został ograniczony w jeszcze większym stopniu: 75 kg/kWh. To ponad dwukrotna różnica względem 2017 r. Koncerny motoryzacyjne starają się minimalizować emisję CO2 powstającą w procesie produkcji EV, poprzez pozyskiwanie energii elektrycznej służącej zasilaniu fabryk wyłącznie z odnawialnych źródeł lub poprzez angażowanie się w programy ochrony środowiska. Co więcej, na rynku pojawiły się już modele elektryczne całkowicie neutralne w zakresie emisji dwutlenku węgla w całym cyklu życia pojazdu. Począwszy od łańcucha dostaw, przez produkcję w fabryce zasilanej wyłącznie energią z odnawialnych źródeł, przez fazę eksploatacji aż po recykling. Emisje CO2, których nie udało się uniknąć w procesie produkcji samochodu są rekompensowane poprzez udział koncernu w certyfikowanych projektach służących ochronie klimatu.

Obecnle samochody elektryczne w Unll Europejskiej emitują średnio prawle 3x mnlej CO, niż pojazdy z silnikami benzynowymi i Diesla

graph CO2 vehicle

Pojazdy elektryczne powstają z ekologicznych materiałów pochodzących często z odzysku. Niektóre modele BEV podlegają recyclingowi aż w 95%! Z akumulatorów litowo-jonowych odzyskuje się cenne surowce, które mogą być wielokrotnie wykorzystane do produkcji nowych baterii aż stracą swój potencjał. W procesie hydrometalurgicznym w pierwszej kolejności oddziela się tworzywa sztuczne, aluminium i miedź, a następnie: kobalt, mangan, nikiel i lit. W zakładach koncernów motoryzacyjnych budowane są i testowane pilotażowe linii recyklingu. Odsetek baterii poddawanych recyklingowi sukcesywnie wzrasta. Stosowne regulacje przewiduje prawo unijne.

Z kolei re-using, czyli tzw. drugie życie baterii, to możliwość wykorzystania ich w innej roli, po zakończeniu eksploatacji pojazdu elektrycznego. Po dekadzie użytkowania, akumulator EV może zachować nawet 70% pierwotnej, fabrycznej pojemności. Pod kątem zastosowania w samochodzie elektrycznym, uznaje się go za zużyty, ale dysponuje wydajnością wystarczającą do funkcjonowania w stacjonarnych magazynach energii. Urządzenia tego typu mogą być instalowane np. przy stacjach ładowania zwiększając dostępną moc lub też służyć do zasilania całych obiektów jak np. uczelnie, stadiony czy osiedla mieszkaniowe. Jednocześnie, pozwalają na efektywne zagospodarowanie nadwyżek energii pochodzących ze źródeł odnawialnych. Nadwyżki energii z OZE mogą być zmagazynowane i wprowadzone do sieci w razie potrzeby. Jednym z najbardziej przykładów wykorzystania akumulatorów EV w tej roli jest magazyn w Amsterdamie, który służy jako źródło zapasowego zasilania dla stadionu. Jeden z koncernów niemieckich na zużytych bateriach z pojazdów elektrycznych oparł budowę magazynu energii ładowanego za pomocą farmy wiatrowej. Energia uzyskiwana w ten sposób zasila okoliczne gospodarstwa oraz fabrykę EV tego producenta. Na mniejszą skalę, magazyny energii mogą być stosowane w domach, czemu sprzyja upowszechnienie technologii V2G (ang. Vehicle-to-Grid) umożliwiającej dwukierunkowy przepływ energii pomiędzy pojazdami elektrycznymi a siecią.

Rozwój elektromobilność sprzyja uniezależnianiu się poszczególnych państwa od importu ropy naftowej. Transport i wydobycie tego surowca często przyczyniają się do poważnych w skutkach katastrof ekologicznych, zaś wahania cen paliw kopalnych na światowych rynkach przyczyniają się do kryzysów ekonomicznych. Rynek ropy jest bardzo niestabilny i wrażliwy na kwestie natury politycznej. Na przestrzeni ostatnich 50 lat ceny ropy wahały się od 107,27 dolarów za baryłkę w 1980 r. przez 31,67 dolarów w roku 2003 do 57,05 dolara w 2019 r. W 2017 r. wielkość importu tego surowca w Unii Europejskiej wyniosła 565,7 mln ton. Wskaźnik uzależnienia państw UE od importu ropy naftowej wynosił 86,7%, w Polsce – aż 98,7%. Wypadki tankowców, wycieki z ropociągów i pożary platform wiertniczych doprowadziły do jednych z największych katastrof ekologicznych w historii. Przykładowo zatonięcie tankowca MT Prestige w 2002 r. spowodowało skażenie 1 300 km wybrzeża Hiszpanii. Zanieczyszczeniu uległy również wody Francji i Portugalii. Z kolei wybuch i pożar platformy wiertniczej Deepwater Horizon w 2010 r. spowodował straty ekologiczne i ekonomiczne w wysokości kilkudziesięciu miliardów dolarów. Do środowiska przedostało się 780 tys. m3 ropy. Według prognoz Międzynarodowej Agnecji Energetycznej (IEA), w zależności od scenariusza, rozwój elektromobilności w 2030 r. pozwoli zredukować konsumpcję produktów ropopochodnych w wysokości od 2,5 do 4,2 mln baryłek dziennie. To liczba odpowiadająca ok. 1/3 dziennej produkcji ropy w USA w 2018 r.

W jaki sposób samochody elektryczne pomagają chronić środowisko?

Lokalna bezemisyjność

Podczas jazdy samochody całkowicie elektryczne (BEV) oraz hybrydy typu plug-in (PHEV) poruszające się w trybie elektrycznym nie emitują dwutlenku węgla (CO2), ani szkodliwych związków chemicznych takich jak tlenki azotu NOx tlenki siarki (SOx) oraz cząstki pyłu zawieszonego (PM). W rezultacie ograniczają efekt cieplarniany oraz powstawanie smogu.

Możliwość zasilania energią z OZE

Samochody z napędem elektrycznym ładowane energią ze źródeł odnawialnych (np. z prywatnej instalacji fotowoltaicznej lub na stacji ogólnodostępnej zasilanej z elektrowni wodnej) są całkowicie bezemisyjne na etapie eksploatacji, co dodatkowo zwiększa poziom ekologiczności w całym cyklu życia pojazdu.

Przystosowanie do recyklingu

Samochody elektryczne są w znacznej części z ekologicznych materiałów, często pochodzących z odzysku. Jednocześnie niektóre modele BEV są przystosowane do recyclingu aż w 95% po zakończeniu eksplotacji!

Drugie życie baterii

Częściowo zużyte akumulatory samochodów z napędem elektrycznym nie muszą być złomowane lub poddawane recyclingowi – często ich pojemność energetyczna jest wystarczająca do innych zastosowań. Mogą służyć np. jako stacjonarne magazyny energii podwyższające moc stacji ładowania, zasilające całe osiedla, biurowce lub obiekty sportowe, jak również pozwalają na zagospodarowanie nadwyżek energii ze źródeł odnawialnych.

Zmniejszenie uzależnienia do importu ropy naftowej

Rozwój elektromobilności oznacza ograniczenie popytu na ropę naftową, której transport i wydobycie tworzą ryzyko katastrof ekologicznych w historii.

Zanieczyszczone powietrze

Według danych Światowej Organizacji Zdrowia (WHO), 91% ludzi na świecie oddycha powietrzem przekraczającym dopuszczalne normy. Zanieczyszczenia atmosfery każdego roku przyczyniają się do 4,2 mln przedwczesnych zgonów! Z raportu WHO z 2016 r. wynika, że aż 33 z 50 najbardziej zanieczyszczonych miast w Unii Europejskiej znajduje się w Polsce. Z kolei Europejska Agencja Środowiska (EEA) podaje, że transport drogowy pozostaje największym źródłem łącznej emisji toksycznego dwutlenku azotu oraz cząstek pyłu zawieszonego PM10 w Unii Europejskiej.

Rozwój motoryzacji konwencjonalnej ma negatywny wpływ nie tylko na klimat, ale również na nasze zdrowie. Spaliny zawierają szereg szkodliwych substancji, takich jak tlenki azotu, tlenki siarki, ołów i jego związki, lotne związki organiczne oraz cząstki stałe. Pojazdy z silnikami benzynowymi i Diesla przyczyniają się do powstawania zjawiska smogu, stanowiącego coraz poważniejszy problem dla wielu miast na całym świecie. Spaliny z rur wydechowych w połączeniu z emisją z pieców spalających paliwa stałe tworzą mieszankę zabójczą zarówno dla ludzi, jak i zwierząt. Wpływ tzw. niskiej emisji na nasze zdrowie przejawia się w problemach układu oddechowego, naczyniowo-sercowego oraz nerwowego, a w przypadku ciężarnych kobiet prowadzi do poronień i przedwczesnych urodzeń.

Zanieczyszczenia powietrza (w tym składniki klasycznego smogu) wywołują w układzie oddechowym tzw. stres oksydacyjny i nitrozacyjny bezpośrednio skutkujący reakcją zapalną. W ten sposób dochodzi do zwiększenia ryzyka infekcji i alergizacji.

Stanowiące składnik cząstki pyłu zawieszonego – PM (ang. particulate matter) są klasyfikowane ze względu na rozmiar. Wyróżnia się: PM10 o średnicy aerodynamicznej wynoszącej 10 µm lub mniej, cząstki drobne PM2,5 (FPs, ang.fine particles) o średnicy aerodynamicznej 2,5 µm lub mniejszej oraz najdrobniejsze (ultradrobne) cząstki (UFPs, ang. ultrafine particles) dysponujące średnicą 100 nm (PM0.1) lub mniejszą.

Wyniki wielu badań wskazują na zależność pomiędzy długoterminową ekspozycją na PM2,5 a umieralnością całkowitą, umieralnością związaną z chorobami układu krążenia i umieralnością związaną z rakiem płuc. Zwiększona umieralność przekłada się także na skrócenie oczekiwanej długości życia. Ekspozycja na cząstki pyłu zawieszonego w Polsce skraca średnią długość życia o ponad rok.

Z kolei cząsteczki pyłu PM10 docierają do górnych dróg oddechowych i płuc. Ich wchłanianie może wywołać podrażnienie błon śluzowych układu oddechowego i spojówek, a także kaszel oraz trudności z oddychaniem. Ponadto wdychanie pyłów zwiększa ryzyko infekcji układu oddechowego oraz zaostrzenia objawów chorób alergicznych i przewlekłej obturacyjnej choroby płuc.

PM2,5 absorbowane są w górnych i dolnych drogach oddechowych, a PM0.1 przenikają do krwi, inicjując zapalenie i aktywując układ krzepnięcia, a także układ współczulny, czego skutkiem są m.in. zaostrzenie choroby wieńcowej, zawały i niebezpieczne dla życia zaburzenia rytmu serca, wzrost ciśnienia tętniczego, udary mózgu. Grupami szczególnego ryzyka są osoby starsze, osoby z przewlekłymi schorzeniami układu krążenia i układu oddechowego (przewlekłą obturacyjną chorobą płuc), osoby otyłe i osoby z cukrzycą. Pyły drobne mogą powodować kaszel i trudności z oddychaniem, duszność, bóle w klatce piersiowej także u osób zdrowych, szczególnie w czasie wysiłku fizycznego. Odgrywają także znaczącą rolę w patogenezie miażdżycy i nadciśnienia tętniczego oraz cukrzycy.

PM są szczególnie niebezpieczne ze względu na ich zdolność do przenoszenia różnych związków chemicznych. Powietrze zanieczyszczone cząstkami pyłu zawieszonego jest mieszaniną stałych i płynnych cząstek, różniących się nie tylko rozmiarem, ale także składem chemicznym i rozkładem substancji chemicznych w cząstce, właściwościami fizycznymi, takimi jak masa, powierzchnia i kształt.

Przykładowo, pyły których jądro utworzone jest z węgla są mieszaniną składników takich jak np. lotne substancje organiczne, w tym węglowodory aromatyczne (m.in. benzen, toluen i ksylen), metale (żelazo, wanad, miedź, nikiel, cynk, mangan), furany, dioksyny, a także składniki pochodzenia biologicznego, np. alergeny i endotoksyny. Skład chemiczny PM jest bardzo istotny ze względu na możliwość indukcji mutacji, kancerogenezy oraz zmian epigenetycznych (zmian ekspresji genów niemających związku ze zmianami sekwencji nukleotydów w DNA) przez substancje w nim zawarte. Szczególnie niebezpieczne są cząsteczki spalin emitowane przez wysokoprężne silniki Diesla – DEP (ang. Diesel-exhausted particles). Przenikają do krwi, mają one działanie prozapalne, rakotwórcze, a ekspozycja na te cząstki jest m.in. czynnikiem ryzyka rozwoju astmy oskrzelowej i innych chorób alergicznych. Ponadto są bardzo reaktywne. Cząstki DEP długotrwale zawieszone w zanieczyszczonym powietrzu miejskim wiążą na swojej powierzchni substancje chemiczne w tym metale ciężkie, metale przejściowe, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) i alifatyczne oraz ich pochodne. Im dłużej taka cząstka przebywa w zanieczyszczonym innymi substancjami środowisku tym staje się bardziej niebezpieczna dla naszego zdrowia.

Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem (International Agency for Research on Cancer – IARC) uznała zanieczyszczenia powietrza, w tym cząstki zawieszone (zarówno PM10 jak i PM2,5) i spaliny emitowane przez silniki Diesla za substancje o udowodnionym działaniu rakotwórczym. Oszacowano, że zapadalność na raka płuca zwiększa się o 9% wraz ze wzrostem długookresowego narażenia populacji na PM2,5 o każde 10 µg/m3. Oznacza to, że w polskich miejscowościach, na obszarze których notuje się najwyższe stężenia pyłów w powietrzu, ryzyko wystąpienia raka płuca może wzrosnąć o 20-40%. IARC uznała zanieczyszczenia powietrza za czynnik odpowiedzialny również za zwiększone ryzyko zachorowania na raka pęcherza moczowego. Narażenie na składowe zanieczyszczenia powietrza (m.in. PM, WWA, spaliny silników Diesla, tlenki azotu) wiązane są także z wieloma innymi typami nowotworów u dorosłych i dzieci.

Zanieczyszczenia powietrza wywierają również negatywny wpływ na układ nerwowy człowieka, szczególnie dzieci i osób starszych, zarówno pośrednio przez upośledzenie czynności układów krążenia i oddechowego, jak i bezpośrednio. Narażenie prenatalne na WWA, tlenki azotu i PM może skutkować u dzieci m.in. obniżeniem ilorazu inteligencji, słabszym rozwojem psychomotorycznym, nadpobudliwością, trudnościami w koncentracji, a także odgrywać znaczącą rolę w patogenezie autyzmu. Istnieją poważne przesłanki wskazujące na negatywny wpływ zanieczyszczeń powietrza na funkcję układu nerwowego u młodzieży i osób starszych (np. upośledzenie inteligencji, pamięci i wystąpienie przedwczesnej demencji).

Stwierdzono także, że zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego zwiększają częstość występowania wewnątrzmacicznego obumarcia płodu i zmniejszenia wagi urodzeniowej, mogą także upośledzać płodność zarówno kobiet, jak i mężczyzn.

Zanieczyszczone powietrze

Samochody z napędem elektrycznym znacząco przyczyniają się do ograniczenia zjawiska smogu. Pojazdy typu BEV podczas jazdy są całkowicie bezemisyjne, nie wytwarzają spalin i nie potrzebują rury wydechowej. W konsekwencji nie generują cząstek pyłu zawieszonego, tlenków azotu, tlenków siarki ani innych szkodliwych substancji. Rozwój elektromobilności przyczynia się do poprawy jakości powietrza w miastach i ogranicza ryzyko wystąpienia chorób cywilizacyjnych wywołanych często zanieczyszczeniami emitowanymi przez motoryzację konwencjonalną.

Emisje z sektora transportu pochodzą nie tylko z układów wydechowych. Obejmują również pyły uwalniane w wyniku tarcia o siebie części samochodu, ścierania opon i nawierzchni. W wyniku ścierania się klocków, tarcz zacisków i elementów wspomagających układu hamulcowego, dochodzi do emisji znacznej ilości szkodliwych pyłów stanowiących istotne zagrożenie zdrowia.

Według danych z rynku USA, 55% masy cząstek niegazowych PM10, pochodzących z ruchu drogowego poza spalinami to szkodliwe substancje z klocków i tarcz hamulcowych, powstałe w procesie hamowania. Stanowią one 21% całkowitej masy zanieczyszczeń, przy czym z tego 50-70% stanowią cząstki małe, czyli PM2.5 lub mniejsze. Są to również cząstki ultradrobne (nanocząsteczki), które odpowiadają w tej grupie za aż 33% masy. To one są najbardziej szkodliwe. Rodzaj substancji emitowanych do powietrza zależy od składu zastosowanych klocków i tarcz. Może być to stal, szkło, kewlar, miedź, żelazo (nawet 60%), mangan, cynk, kadm, tytan, ołów, molibden, bar, magnez, nikiel, antymon, aluminium, potas, rtęć i chrom. Co istotne, samochody hamują przede wszystkim w miastach i to w bezpośredniej bliskości przejść dla pieszych. Tam też dochodzi do najwyższych poziomów emisji szkodliwych substancji.

Również i w tym zakresie samochody elektryczne wykazują znaczną przewagę ekologiczną nad pojazdami spalinowymi.

Dzięki systemom rekuperacji pozwalającymi na odzysk energii elektrycznej podczas hamowania, samochody elektryczne wyraźnie zwalniają po odjęciu gazu, co często pozwala nawet na całkowite zatrzymanie pojazdu. W rezultacie elementy układu hamulcowego zużywają się znacznie wolniej niż w porównywalnych modelach o napędzie spalinowym. Hamowanie rekuperacyjne zdecydowanie ogranicza emisję szkodliwych pyłów. Odpowiednia technika jazdy pozwala na nieużywanie konwencjonalnego układu hamulcowego!

Elektromobilność jako narzędzie ograniczające zanieczyszczenie środowiska hałasem

Elektromobilność jako narzędzie ograniczające zanieczyszczenie środowiska hałasem

Nadmierny hałas poważnie szkodzi zdrowiu ludzkiemu i utrudnia codzienne czynności w szkole, w pracy, w domu i w czasie wolnym. Może doprowadzić do uszkodzenia słuchu, zakłócać sen, wywoływać choroby naczyniowo-sercowe (w tym nadciśnienie) i psychofizjologiczne, zmniejszać wydajność i wywoływać zdenerwowanie, zmiany w zachowaniu społecznym a nawet zaburzenia psychiczne. Według danych Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) głównym źródłem ekspozycji na hałas jest transport drogowy.

Ok. 65% mieszkańców Europy (325 mln osób) jest narażona na poziomy hałasu przekraczające dopuszczalne normy za dnia, zaś prawie 20% na stwarzające zagrożenie dla zdrowia natężenie hałasu w nocy. Ma to szczególnie negatywny wpływ na osoby najmłodsze. Dzieci przewlekle poddane ekspozycji na hałas mają kłopoty ze skupieniem uwagi, pamięcią, a ponadto borykają się z szeregiem problemów poznawczych.

Europejska Agencja Środowiska (EEA) informuje, że narażenie na nadmierny hałas powoduje w Europie 12 tys. przedwczesnych zgonów rocznie i przyczynia się do 48 tys. przypadków choroby niedokrwiennej serca. Szacuje się również, że z powodu hałasu 22 mln ludzi cierpi na chroniczną irytację, a 6,5 mln na przewlekłe zaburzenia snu.

Rozwój elektromobilności pozwala na redukcję natężenia hałasu w środowisku. Zaletą BEV oraz PHEV w trybie zeroemisyjnym jest wyjątkowo cicha praca układu napędowego. Samochody elektryczne emitują średnio o 3-20 dB mniej niż porównywalne pojazdy spalinowe. W praktyce przekłada się to na nawet 50% redukcję poziomu hałasu i wysoki komfort kierowcy, pasażerów oraz osób postronnych przebywających w miastach i w pobliżu ruchliwych dróg. Elektryczne samochody użytkowe mogą z powodzeniem realizować dostawy lub świadczyć usługi komunalne również w nocy, nie zakłócając spokoju okolicznych mieszkańców.

Elektromobilność a odnawialne źródła energii

Odnawialne źródła energii (OZE) stanowią klucz do ograniczania emisji dwutlenku węgla i szkodliwych substancji wytwarzanych przez elektrownie konwencjonalne. Energia słoneczna, wiatrowa, wodna, czy geotermalna przyczynia się do ochrony środowiska naturalnego oraz zwiększenia bezpieczeństwa energetycznego poszczególnych państw uniezależnienia się poszczególnych państw od importu paliw kopalnych, przede wszystkim ropy naftowej, gazu ziemnego oraz węgla. OZE w wielu przypadkach przynoszą znaczne oszczędności finansowe. Ponadto, umożliwiają dostęp do energii na obszarach pozbawionych dostępu do sieci przesyłowych. Co więcej, w przeciwieństwie pali kopalnych, źródła odnawialne takie jak wiatr czy energia słoneczna nie podlegają wyczerpaniu.

Udział OZE w łącznym, końcowym zużyciu energii w państwach członkowskich Unii Europejskiej uległ podwojeniu od 2005 r. Według danych Europejskiej Agencji Środowiska (EEA) wyniósł 18% w 2018 r. Według danych Urzędu Regulacji Energetyki (URE), moc zainstalowana instalacji wytwarzających energię ze źródeł odnawialnych rośnie również w Polsce.

Po okresie dynamicznego rozwoju, wzrost udziału odnawialnych źródeł energii w końcowym zużyciu energii uległ spowolnieniu w ostatnich latach, przede wszystkim z uwagi na rosnące zużycie energii oraz uzależnienie sektora transportu od paliw kopalnych. Efektywne wykorzystanie OZE rodzi szereg poważnych wyzwań. Przykładowo, energia wiatrowa oraz słoneczna cechują się niestabilnością procesu ich wytwarzania i brakiem ciągłości jej dostaw. Ilość energii generowanej przez panele fotowoltaiczne ulega znacznym wahaniom zarówno w cyklu dobowym, jak i w zależności od pory roku i stopnia nasłonecznienia. Z kolei wydajność farm wiatrowych jest uzależniona od warunków pogodowych. Konieczne jest więc odpowiednie zarządzanie produkcji z OZE w celu pokrycia popytu ze strony odbiorców energii w możliwe najwyższym stopniu.

Odpowiedzią na te wyzwania jest rozwój elektromobilności. EV mają potencjał by wydatnie przyczynić się do zwiększenia udziału energii ze źródeł odnawialnych, a dzięki nowym technologiom stosowanych w samochodach z napędem elektrycznym OZE mogą być wykorzystywane w znacznie bardziej efektywny sposób. Jednocześnie źródła odnawialne przyczyniają się do podniesienia stopnia ekologiczności pojazdów z napędem elektrycznym.

Stacje ładowania

Samochody całkowicie elektryczne (BEV) oraz hybrydy typu plug-in poruszające się w trybie elektrycznym (PHEV) są lokalnie zeroemisyjne. Podczas jazdy nie generują dwutlenku węgla, którego zwiększona emisja przyczynia się do powstawania efektu cieplarnianego. Stopień ekologiczności EV w fazie eksploatacji zależy jednak również od rodzaju źródła energii elektrycznej, służącej do ich ładowania. W Polsce zdecydowana większość energii jest generowana przez elektrownie węglowe. Nie oznacza to jednak, że samochody elektryczne muszą być zasilane ze źródeł konwencjonalnych wykorzystujących paliwa kopalne. Czołowi operatorzy infrastruktury ładowania w Polsce wdrażają do swoich sieci ładowarki zasilane w 100% energią pochodzącą z OZE. W konsekwencji ładując pojazd elektryczny na takiej stacji mamy pewność, że akumulator EV zostanie naładowany energią ze źródeł odnawialnych, wytwarzanych zazwyczaj w elektrowniach wodnych oraz farmach wiatrowych. Co więcej pojazdy elektryczne są wyposażane w technologię pozwalającą na tzw. inteligentne ładowanie. Dzięki systemom tego rodzaju możliwa jest dywersyfikacja źródeł energii służącej do zasilania pojazdu

Magazyny energii

Po wycofaniu pojazdu elektrycznego z eksploatacji częściowo zużyte akumulatory litowo-jonowe mogą wciąż zachowywać kilkadziesiąt procent pierwotnej pojemności. Mimo że nie dysponują już parametrami pozwalającymi na zasilanie EV, baterie li-ion są często stosowane w stacjonarnych magazynach energii. Urządzenia tego typu mogą być instalowane np. przy stacjach ładowania zwiększając dostępną moc lub też służyć do zasilania całych obiektów jak np. uczelnie, stadiony czy osiedla mieszkaniowe. Jednocześnie, pozwalają na efektywne zagospodarowanie nadwyżek energii pochodzących ze źródeł odnawialnych.

Stacjonarne magazyny energii oparte na akumulatorach litowo-jonowych mogą być ładowane do maksymalnej pojemności, gdy podaż energii elektrycznej przewyższa popyt ze strony odbiorców, w szczególności w okresach szczytowej produkcji energii ze źródeł odnawialnych. Magazyny czasowo przechowują energię elektryczną i przekazują ją do sieci w razie wzrostu zapotrzebowania. Pozwala to na optymalizację dostaw energii z lokalnych źródeł odnawialnych do sieci krajowej i ograniczenie kosztów infrastruktury.

Jeden z koncernów motoryzacyjnych wykorzystał urządzenia tego rodzaju na jednej z portugalskich wysp. Magazyny zbudowane z częściowo zużytych akumulatorów samochodów elektrycznych regulują i stabilizują napięcie sieci oraz gromadzą energię produkowaną przez regionalne elektrownie słoneczne i wiatrowe, stanowiąc jej dodatkowe źródło, w okresach, gdzie jest najbardziej potrzebna.

Vehicle-to-Grid (V2G)

Dzięki technologii V2G (ang. vehicle-to-grid) pojazdy elektryczne, oprócz funkcji transportowej, mogą pełnić rolę mobilnych magazynów energii zintegrowanych z siecią. Dwukierunkowy przepływ energii pozwala na jej pozyskanie w okresach niskiego zapotrzebowania i wyższej generacji z odnawialnych źródeł energii (OZE), a następnie na jej przekazanie z powrotem do sieci np. w godzinach obowiązywania wyższej taryfy i szczytowego zapotrzebowania. Dzięki V2G właściciele pojazdów elektrycznych stają się w praktyce aktywnymi uczestnikami rynku energii. Technologia Vehicle-to-Grid zwiększa możliwości aplikacyjne pojazdów elektrycznych, które stają się platformą ciągłego i optymalnego zarządzania przepływami energii elektrycznej. Jednocześnie pozwala zrównoważyć niestabilność odnawialnych źródeł takich jak farmy wiatrowe czy fotowoltaiczne. W konsekwencji, pojazdy elektryczne przyczyniają się nie tylko do ograniczenia szkodliwych emisji w transporcie, ale również do zwiększenie efektywności wykorzystywania OZE.

Korzyści z zastosowania V2G są szerokie. Przykładowo, jeden z koncernów motoryzacyjnych we współpracy z partnerami z sektora energetycznego wdrożył w Niemczech pilotażowy projekt służący racjonalizacji wykorzystania OZE. Pojazdy elektryczne pełniły funkcję mobilnych magazynów przechowujących lokalnie wytwarzaną energię elektryczną ze źródeł odnawialnych. Następnie oddawały ją z powrotem do systemu przesyłowego dzięki technologii V2G. Projekt pomógł w efektywnym zagospodarowaniu nadwyżek energii z OZE z powodzeniem przyczyniając się do ograniczenia jej generowania przez elektrownie konwencjonalne. Jednocześnie pozwolił na ustabilizowanie sieci elektroenergetycznej w godzinach szczytowego poboru.

Zastosowanie V2G na szerzą skalę spowoduje znaczne ograniczenie śladu węglowego sektora energetycznego. Przykładowo, w latach 2017–2018 na rynku niemieckim regulacji wymagało ponad pięć terawatogodzin nadwyżki energii z elektrowni wiatrowych rocznie. Każda kilowatogodzina energii wyprodukowana w elektrowni wiatrowej bez konieczności ograniczania jej mocy oznacza zmniejszenie emisji CO2 ze spalania paliw kopalnych (takich jak węgiel) o 737 gramów. Wykorzystanie samochodów elektrycznych jako mobilnych magazynów energii pozwoliłoby zmniejszyć emisję dwutlenku węgla w 2017 i 2018 roku nawet o 8 milionów ton, czyli ilość, jaką rocznie generuje ponad 1,7 mln pojazdów osobowych*!

*Według danych amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska (EPA) przeciętny samochód osobowy wytwarza rocznie 4,6 tony CO2.

graph CO2 vehicle
Wróć do lisy haseł chevron_right