Za 15-20 lat wszyscy będziemy jeździli samochodami elektrycznymi. Niemożliwe? A może… nieuniknione? Spór o przyszłość motoryzacji

„Sprzedaż samochodów elektrycznych w Europie szybko spada”, „Koniec elektrycznej rewolucji”, „Europejczycy wracają do samochodów spalinowych” – takie nagłówki możemy przeczytać regularnie w portalach internetowych i prasie. Jednocześnie słyszymy, że samochody elektryczne to wymysł biurokratów i polityków Unii Europejskiej, że nie stoi za nimi żaden przełom technologiczny, że nie są uzasadnione ekonomiczne, a ich ekologiczność jest dyskusyjna. A jeśli jest dokładnie odwrotnie i wszyscy niedługo będziemy jeździli samochodami elektrycznymi?

„Prawda o elektryfikacji transportu jest zgoła inna, niż wynikałoby to z kasandrycznych wizji. Transformacja z napędów spalinowych na elektryczne to jedna z najszybszych przemian technologicznych w historii” – pisze dla „Subiektywnie o Finansach” Jacek Werder, inżynier systemów automatyki i nadzoru procesów przemysłowych. Pan Jacek od 25 lat zajmuje się projektowaniem i wdrażaniem instalacji sterujących m.in. w energetyce i przemyśle spożywczym.

Ciekawe? Po przeczytaniu wróć tutaj, kliknij i odkryj sprawdzone patenty Samcika na ochronę przed inflacją

Społecznie pan Jacek zajmuje się analizami transformacji energetycznej i gospodarki odpadami, prowadzi blog o samorządności gminnej oraz zaangażował się w działalność Sieci Obywatelskiej Watchdog Polska. Ci z Was, którzy mocno interesują się polityką, być może kojarzą Pana Jacka z okolic Szymona Hołowni, bo przez niedługi czas był związany z „Polską 2050” (ale tylko w obszarach związanych z ekologią i ochroną środowiska).

Pan Jacek nie ukrywa, że jego artykuł jest pokłosiem felietonu Tomasza Bodyła (dziennikarza i taksówkarza), który w „Subiektywnie o Finansach” niedawno napisał, że jego zdaniem samochody elektryczne to wymysł polityków dla bardzo bogatych ludzi, zaś dla przeciętnego Kowalskiego nie jest to godna uwagi propozycja.

Ten felieton możesz przeczytać tutaj: Niepokojące dane o „elektrycznej” rewolucji. Samochody elektryczne okażą się głównie gadżetami dla bogatych ludzi wymyślonymi przez polityków?

Pan Jacek się z tą opinią radykalnie nie zgadza, więc zachęciłem go, żeby o tym w „Subiektywnie o Finansach” napisał. I tak powstał tekst o tym, że za 15 lat wszyscy i tak będziemy jeździli samochodami elektrycznymi. A dlaczego? Zapraszam do czytania!

—————————-

Dlaczego rewolucja jest nieunikniona i wszyscy będziemy jeździli samochodami elektrycznymi?

Samochody spalinowe są z nami od 140 lat. Wokół powszechności i swobody korzystania z pojazdów spalinowych kryje się jedna z największych gałęzi gospodarki: przemysł motoryzacyjny i wydobywczy i przetwórczy ropy naftowej.

Z kolei samochody elektryczne w produkcji seryjnej pojawiły się raptem kilkanaście lat temu. Jeszcze 7 lat temu na rynku dostępne było raptem kilka modeli (głównie bardzo drogie Tesle i „elektryki dla ludu”, czyli Nissan Leaf – które i tak były 2 razy droższe od odpowiedników spalinowych, a miały zasięg 200 km w optymalnych warunkach).

Dopiero pojawienie się w 2017 r. Tesli Model 3 i dołączenie kilku modeli elektrycznych znanych producentów dało sygnał do startu elektromobilnościowej rewolucji. W ciągu 7 lat liczba samochodów elektrycznych na drogach zwiększyła się z 2 do 40 milionów. Na koniec tego roku najprawdopodobniej zbliży się do 60 milionów. Mimo wielu septycznych głosów i spowolnienia na niektórych rynkach sprzedaż elektryków dynamicznie rośnie.

Wbrew opinii o politycznych przyczynach elektromobilności jej podstawą jest rozwój technologiczny, który wyniknął z poszukiwania bardziej ekonomicznych i czystszych form transportu. O tym, że silnik elektryczny ma znacznie lepsze właściwości niż napęd spalinowy, wiedzieliśmy od dawna. Jego zaletą jest przede wszystkim trzykrotnie większa sprawność przekształcania energii w ruch (uwzględniając cały napęd w samochodzie spalinowym, około 1/3 energii paliwa przekształcana jest w ruch, z kolei w samochodzie elektrycznym mniej więcej 90% energii).

Co stoi za wzrostem sprzedaży samochodów elektrycznych?

Dlatego już w początkowej fazie rozwoju motoryzacji na przełomie XIX i XX wieku próbowano konstruować pojazdy z napędem elektrycznym. Na przeszkodzie ich upowszechnienia stanął brak efektywnego sposobu magazynowania energii elektrycznej.

Bariera braku wystarczającej jakości magazynów energii zaczęła kruszeć dopiero na początku XXI wieku. Był to wynik dynamicznego rozwoju akumulatorów litowo-jonowych wykorzystywanych powszechnie w przenośnych urządzeniach elektronicznych. Głównie telefonach i laptopach. Można domniemywać, że gdyby nie dynamiczny rozwój telefonii komórkowej, nie byłoby samochodów elektrycznych.

Dopiero w okolicach 2010 r. technologie akumulatorów litowych były na tyle dojrzałe, że realne stało się ich zastosowanie w samochodach produkowanych masowo. Jednak ceny baterii były ciągle bardzo wysokie (około 1000 dolarów za kWh). W efekcie pierwsze dostępne elektryki były albo koszmarnie drogie (Tesla Roadster i Tesla S), albo miały bardzo niewielką pojemność baterii (Nissan Leaf I miał akumulator o pojemności 24 kWh). Wraz z rosnącą sprzedażą i rozwojem technologicznym ceny baterii zaczęły szybko spadać.

Na załączonych wykresach doskonale widać związek rosnącej sprzedaży samochodów elektrycznych i spadających cen akumulatorów. Przy czym to, co obserwowaliśmy do 2023 r., było przedsmakiem dalszego dynamicznego rozwoju zarówno technologii, jak i mocy produkcyjnych akumulatorów.

Jesteśmy ciągle we wczesnej, bardzo dynamicznej fazie rozwoju elektromobilności

Spadek kosztów baterii daje w efekcie niższe ceny samochodów, które wyposażane są w coraz pojemniejsze akumulatory. Dzięki temu zasięg typowego elektryka to obecnie znacznie powyżej 300 km. Nie brakuje też modeli z zasięgami 500-600 i więcej kilometrów. Prawdziwą rewolucją było wprowadzenia ogniw LFP (litowo-żelazowo-fosforanowy). Baterie te mają szereg zalet w stosunku do wcześniej stosowanych NMC (litowo-niklowo-manganowo-kobaltowe).

Podstawowym argumentem za przejściem na akumulatory LFP jest ich tańsza produkcja. Bardzo drogim elementem baterii NMC jest katoda wykonana z połączenia niklu, manganu i kobaltu. W szczególności kobalt jest kłopotliwym materiałem. Krytycy samochodów elektrycznych często wykorzystują argument, że wydobywany jest głównie w Demokratycznej Republice Konga. A w kopalniach wykorzystywana jest niewolnicza praca dzieci.

Baterie LFP co prawda mają nieznacznie mniejszą gęstość energii niż NMC (około 10%), to jednak oprócz niższej ceny mają kilka fundamentalnych zalet. Przede wszystkim mają zdecydowanie większą żywotność. O ile baterie NMC pozwalały na 1000-2000 cykli ładowania-rozładowania, to już pierwsze baterii LFP zapewniały takich cykli 3500-5000. Najnowsze wersje są w stanie zapewnić nawet 8000 – 10 000 cykli.

Kolejną zalet baterii LFP jest ich bezpieczeństwo pożarowe. Każdy pożar elektryka wzbudzał sensację. Samochody z bateriami litowymi przedstawiana są jako łatwopalne. Przypadki samozapłonu takich baterii były incydentalne, ale niewątpliwi były problemem mocno wpływającym na ograniczone zaufanie do samochodów elektrycznych. Baterie LFP nie nagrzewają się tak jak NMC. Dodatkowo reakcje, jakie w nich zachodzą, nie powodują wydzielania tlenu.

To powoduje, że ryzyko samozapłonu jest w ich przypadku znikomo małe. Kolejną bardzo istotną zaletą baterii LFP jest możliwość ładowania bardzo wysokimi mocami. Najnowsze akumulatory tego typu można ładować mocą 4C (4x pojemność, czyli np. dla akumulatora o pojemności 50 kWh maksymalna moc ładowania to 200 kW, dzięki temu w 10 minut możliwe jest naładowanie w zakresie 20-80%). Suma tych wszystkich zalet ogniw LFP spowodowała, że ich producenci oferują pakiety z gwarancją na kilkanaście lat i ponad 1 milion kilometrów [4].

Jednak aspekty techniczne to jedno, a dla upowszechnienia się samochodów elektrycznych najważniejsza jest cena. Nowe rozwiązania technologiczne, w tym dominacja baterii typu LFP i zwiększenia skali produkcji, powodują, że w 2024 średnie ceny akumulatorów zbliżają się do 100 dolarów za kWh (w Chinach są znacznie poniżej tej kwoty). W niedawnej analizie Goldman Sachs zakłada, że ceny baterii do samochodów elektrycznych spadną z obecnych 111 dolarów za kWh do 60 dolarów za kWh w perspektywie roku 2030.

Przy tym poziomie cen baterii różnica w kosztach produkcji samochodów elektrycznych i spalinowych nie powinna przekraczać 5000 dolarów (dla baterii 50-60 kWh). Sytuacja, w której samochód elektryczny będzie kosztował więcej od odpowiednika spalinowego tylko jakieś 20 000 zł, diametralnie zmieni rynek. Uwzględniając niższe koszty eksploatacji samochodu elektrycznego, taka różnica będzie niwelowana po przejechaniu około 100 000 km.

Można więc spodziewać się istotnych wzrostów sprzedaży. Przy czym w dalszej perspektywie należy spodziewać się coraz niższych cen elektryków i wyższych samochodów spalinowych. Już obecnie w Chinach samochody elektryczne są tańsze niż ich odpowiedniki spalinowe. Właśnie taka relacja powinna być osiągnięta również w Europie w perspektywie kilku lat.

Czy elektryki nadają się tylko do miasta?

Częstym argumentem podawanym przez przeciwników samochodów elektrycznych jest brak stacji ładowania. Okazuje się jednak, że nawet w kraju takim jak Polska, który jest na początkowym etapie rozwoju elektromobliności, sieć punktów ładowania jest dość gęsta. W Polsce mamy już 2271 szybkich punktów ładowania i liczba ta dynamicznie rośnie (tylko w tym roku o ponad 30%).

Mając samochód elektryczny z zasięgiem 300 km, można dzisiaj bez ryzyka braku prądu poruszać się po całym kraju. Jednocześnie warto uświadomić sobie, jak sytuacja będzie zmieniała się wraz z upowszechnianiem się samochodów elektrycznych.

W Danii, gdzie sprzedaż elektryków osiągnęła właśnie 50% całości rynku samochodów osobowych, jest obecnie ponad 5 tys. stacji z ładowarkami DC. A jest to kraj o powierzchni siedem razy mniejszej niż Polska.

Innym zagadnieniem jest łatwość dostępu do infrastruktury ładowania w miejscu zamieszkania. Tu Polska nadal nie rozwiązała kwestii dostępności dla osób zamieszkałych w zabudowie wielorodzinnej. Wydaje się, że bez zmian ułatwiających i zachęcających do instalowania punktów ładowania w i obok budynków wielorodzinnych duża część społeczeństwa będzie miała barierę istotnie utrudniającą posiadanie samochodu elektrycznego.

Jeśli wszyscy przesiądziemy się na samochody elektryczne, nie wystarczy nam prądu?

Również taki argument pojawia się w dyskusjach o elektromobilności. Sprawdźmy, ile energii elektrycznej potrzebowalibyśmy, gdyby cały transport drogowy był zasilany prądem.

W 2023 w Polsce zużyto 36 mld l paliw w transporcie drogowym (olej napędowy, benzyny, LPG). Uwzględniając sprawność napędów spalinowych (30-35%) i elektrycznych (90%), po zmianie wszystkich samochodów spalinowych na elektryczne potrzebowalibyśmy aż 130 TWh energii elektrycznej. Jest to gigantyczna ilość, jeżeli porównać ją ze 180 TWh całości produkcji elektryczności w Polsce.

Jednak szybki rozwój odnawialnych źródeł energii daje potencjał na duży wzrost generacji elektryczności. Zwłaszcza że proces ten będzie trwał do co najmniej 2050 r.

Wydaje się, że dużo szybsza będzie transformacja elektromobilności w przypadku samochodów osobowych (odpowiadają za około 40-50% zużycia paliw w Polsce). Chociaż trudno na dzisiaj oceniać, jak będzie wyglądała dostępność elektrycznych pojazdów ciężarowych i relacja ceny paliw kopalnych do energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych. Obserwując tempo zmian w tych obszarach, można się spodziewać, że transformacja elektromobilności w transporcie towarowym również będzie szybko postępowała.

Wszyscy będziemy jeździli samochodami elektrycznymi, bo to się opłaci

Samochody elektryczne to nie jest modny gadżet dostępny tylko dla bogatych. Samochody elektryczne będą coraz szybciej wypierać samochody spalinowe, bo są od nich najzwyczajniej lepsze. Nie emitują szkodliwych spalin, są cichsze, bardziej dynamiczne, zużywają znacznie mniej energii.

To, co dzieje się na rynku motoryzacyjnym, to proces, który przeżywaliśmy wcześniej np. w przypadku przesiadki z telefonów stacjonarnych na komórkowe czy z telewizorów kineskopowych na LCD. Tylko skala jest znacznie większa. W najbliższych latach możemy się spodziewać spadku cen samochodów elektrycznych i dalszego zwiększenia gamy dostępnych modeli.

Potencjał rozwoju technologicznego baterii jest ciągle bardzo duży (baterie sodowo-jonowe, baterie ze stałym elektrolitem). Więc w kolejnych latach najprawdopodobniej wzrośnie zasięg samochodów lub spadnie ich cena. Za kilkanaście lat dominacja samochodów elektrycznych będzie zdecydowana. Pozostaje wątpliwość, jak duża część elektromobilności to będą pojazdy autonomiczne. Bo to jest również bardzo dynamicznie rozwijająca się dziedzina.

—————-

Tyle Pan Jacek. A ja zapraszam do dyskusji – zwłaszcza krytyków elektrycznej rewolucji. Widzicie jakieś dziury w rozumowaniu pana Jacka? Jeśli tak, to podzielcie się swoimi wątpliwościami.

Dane dotyczące rynku samochodów elektrycznych znajdziesz tutaj.

Dane o cenach akumulatorów znajdziesz tutaj, zaś o innowacjach w magazynowaniu energii – tutaj.

zdjęcie: Michael Foertsch/Unsplash