Odborně

Nová mobilita: Samohyby, spotřebiče a sdílená sedačka

16. 03. 2018 | 14 komentářů
Sdílet na Facebooku Tweet

Evropou obchází nové strašidlo. Strašidlo elektromobilů. Stará technologie v novém designu vzbuzuje vášně, které zastírají některé důležité souvislosti. Pojďme se podívat na všechny argumenty pro a proti, které byly zatím předloženy a zkusme z nich najít východiska pro Českou republiku.

elektromobily - koláž log a stojanů

Proč je to tak důležité? Civilizace vždy končila tam, kde končily silnice. Automobily jako nástupci koní umožnily masám svobodnou volbu přítomnosti, bez ohledu na vůli přepravce - v míře pohodlí, jaká byla dřív vyhrazena pro nejvyšší šlechtu. Změnily způsob, jakým vnímáme krajinu. Autům dnes podřizujeme plánování měst. Auto je symbol svobody i závislosti, společenský status, domov na kolech. My všichni jsme dnes autisté.

Bude tomu tak navždy? Začněme nejčastějšími argumenty. Když se zmíníme o elektromobilech ve slušné společnosti, do deseti vteřin se objeví někdo, kdo pohrdlivě řekne: „Vždyť to nikam nedojede a je to drahý.“ Přitom dojezd (daný kvalitou baterie) a cena jsou faktory, které řeší masový charakter výroby a inovace. Není to překážka, to je startovní čára, kterou už dnes mnohé automobilky překonaly. Dojezd mezi 300 a 500 kilometry je dnes realistický požadavek a 1 000 kilometrů dosažitelná vize.

Laická veřejnost poukazuje na spotřebu proudu, s tím že pro elektromobily nebudou stačit elektrárny. V tom ohledu můžeme spát klidně; až do roku 2020 by Česko mělo být schopno ročně vyvézt zhruba patnáct terawatthodin (TWh) elektřiny, což odpovídá třetině výroby v uhelných elektrárnách. Po roce 2021 by export měl klesnout k deseti TWh.  Sníží se tedy naše příjmy z exportu, ale – alespoň dokud neodstavíme zároveň jak uhelné, tak jaderné elektrárny – budeme mít teoreticky na co jezdit.

Často se v této souvislosti setkáme se přirovnáním ke krátké životnosti baterie v notebooku. Dnešní generace lithiových baterií, i díky inteligentnímu řízení nabíjení a spotřeby, přežije vůz, v kterém je instalována. Průkopníkem v tomto oboru je nejmenovaný americký podnikatel, ale ostatní firmy jej rychle dotahují.

trvanlivost baterií Tesla

Tesla Model S and Model X battery degradation chart [Zdroj: Tesla Forum, Belgium

Hlavně ten vzduch budeme dýchat čistší. Ano, ale. Není jednoduché vyhodnotit, jaký dopad bude mít na emise v ČR automobilita ze zásuvky, když má laicky řečeno výfuk v elektrárně. Nehledě na to, že většina naší produkce jde na export, zatímco k nám směřují ojetiny. Z pohledu spalin (saze, NOx) si nepochybně polepšíme, u CO2 je odpověď složitější:

graf

Poznámka: Shrink That Footprint 2013 na základě modelu Nissan Leaf. Pro porovnání, dnes (únor 2018) je efektivita přeměny energie u elektromobilů dostupných na trhu výrazně vyšší, v Německu začíná ekvivalent na 85 g/km [ADAC Ecotest]. Celkově lze tedy říci, že pokud dnes nejčistší spalovací motory ještě dokáží konkurovat emisemi elektrickým, zítra už to platit nebude – a to i pokud započteme ztráty při přenosu, nabíjení a jízdě (viz. např. studie U.S. EPA)

Stejně tak je nesporné, že zatímco ropa se těží v jen několika státech světa, proud se vyrábí ve všech. Takže, všechny námitky vyvráceny? Budoucnost patří lithiu?

Ne zcela. Pro skutečné zádrhele ale musíme sáhnout hlouběji. První a nejbolestivější je omezená kapacita elektrické přenosové soustavy. Proud, napětí a odpor jsou tři sudičky, které určí životnost myšlenky elektromobility. Elektrolyt si do kanystru nenatankujete (zatím). Bez toho, aniž byste dokázali energii v automobilech rychle obměňovat, celý dnešní koncept dopravy selhává. Rychlonabíječky pro osobní auta mají výstup cca 120 kW, což je (za slunného kalifornského dne) 120 m2 solárních panelů. Pro nákladní auta se dnes bavíme až o 500 kW.

schéma elektronáklaďáku

Zdroj: Daimler

Jistě bude málokdo chtít čekat na svítání, aby mohl odjet do práce; buď tedy pro lokální a ekologické, ale výkonově nevyrovnané zdroje vybudujeme velká úložiště energie po vzoru Austrálie, nebo se svěříme centralizované rozvodné síti s klasickými zdroji. To předpokládá proudy, pro které budou potřeba nové transformátory. A civilizace bude končit někde za Prahou, protože kdo by tahal nové vedení vysokého napětí kvůli několika stovkám obyvatel.
Prvním nedořešeným bodem je tedy nerovný přístup k rychlosti připojení. Stejně jako v případě internetu toto vede k prohlubování příkopu mezi venkovem a městem. Takhle sloníka masám neprodáme; a jsou to právě masy, ne nadšenci, kteří rozhodnou o (ne)přijetí nového konceptu.

Když už jsme u sítí, podívejme se na novou mobilitu optikou státu. Zatím stále existuje síť čerpacích stanic a několik způsobů jak pohánět vozidla, takže tato otázka není na pořadu dne; vezměme ale hypotetický případ, kdy státní správa jde vzorem a všechna vozidla policie, hasičů nebo sanitek vybaví elektrickým pohonem. Je to rozumné? Budeme schopni zajistit trvalou dostupnost služeb i v případě výpadku proudu?
Nejde tedy jen o diverzifikaci zdrojů energie, ale i diverzifikaci řetězců, které tuto energii dodávají. Nechceme se dožít situace, kdy při blackoutu nebude fungovat vůbec nic a nejlepším řešením bude starý dobrý koňský povoz s lucernou. V tomto případě bude dobré nenechat všechny vejce v jednom košíku a neodepisovat staré dobré spalovací motory úplně.

Se zdroji energie souvisí i zdroje surovin. Hentonc dříve zmíněné lithium. Naše bílé zlato, bezpečně uložené hluboko pod zemí pro dalších pár let, než se politikové pod tlakem automobilek shodnou na jeho využití – a i tak bude ještě roky trvat, než dojde k jeho komerčnímu zhodnocení. Vzácné kovy jsou velkou neznámou v sázkách na nástup elektromobility. Pokud budou baterie nadále využívat jako základní prvek lithium, zvýší se naše závislost na dovozu nerostných surovin, včetně takových podivností jako je kobalt nebo neodym, které se těží převážně ve vzdálených a nedemokratických zemích. Vzhledem ke klíčové roli baterií pro použitelnost elektroaut bude následné měřítko změn v topografii průmyslu drastické.

Podíl zemí na produkci lithia

Výrobci baterií, následováni výrobci automobilů se zákonitě přesunou do zemí, které ovládají tyto suroviny; především Čína je v tomto ohledu strategicky napřed, dál než by nám bylo milé. Z regionálních automobilek by pak přežily ty, které se z masové výroby přeorientují na činnosti s vysokou přidanou hodnotou pro úzký segment trhu (elektronikou nadupané „samohyby“, auto-busy, osobní drony apod.)

S tím opět souvisí nová, štíhlejší podoba dodavatelských řetězců. Řidič klasického automobilu, slovy řidiče Ladislava Vodičky:

Musí znát volant, brzdy, spojku a plyn,
válce, písty, a rychlostní skříň.
chladič, čerpadlo, diferenciál,
sytič, karburátor, rozdělovač, kondenzátor,
hlavu, ventil, baterie, stěrače,
duše, pneumatiky, pera, tlumiče,
šasi, svíčky, hřídel a blok,
ložiska, poloosy, lanka, ojnice,
trysky, přerušovač to dobrej řidič zná,
já vím že řidič tvrdej chleba má.

Nechávám čtenáři za úvahu, jaký masakr v seznamu výše způsobí elektromobil.
Bez rukou umazaných od oleje, s očima na ukazateli stavu baterie - je to ještě vůbec zábava? K emocím se hledají argumenty hůře, ale emoce prodávají, jinak by lidé neřešili barvu nebo „výraz“ aut. Jak se promění společenský status a vnímání osobního vozidla v éře autonomních, elektrických a sdílených vozidel těžko odhadnout. Princip autíčka na baterky je primitivní; směřuje k chápání vozidla jako dalšího spotřebiče, spotřebního nástroje jako je smartphone. Tak jako je dnes obtížné představit si sraz klubu veteránů Huawei, budou se naší afinitě k výfukům jednou smát naše děti?

Přijměme tedy hypotézu, že se skrze elektromobily urychlí nástup autonomní a sdílené mobility (viz. celosvětová iniciativa Shared Mobility Principles for Livable Cities). Další generace řidičů už nejspíš nebude mít k svým ořům citovou vazbu, potřebu vlastnit a poměřovat si výkony – čeho vlastně? Zrychlení každého vozidla hnaného elektromotorem je impozantní a pro běžný provoz víc než dostačující. Dojezd? Množství asistentů řízení?

Pokud tedy nebudeme cítit potřebu auta vlastnit a stále budeme chtít zůstat mobilní, kdo na situaci vydělá? Automobilky? Těžko. Současné výsledky generují především na základě módy mechatronických bouráků v podobě SUV, potřeby vlastnit nejnovější a nejlépe vybavený model. Budou naopak bojovat o přežití v konkurenci asijských gigantů, kteří mají po ruce jak zdroje surovin pro masovou výrobu, tak výrobce levné elektroniky. Jak jsme už měli možnost zjistit na dříve slibovaných investicích, Tygr se o kořist nedělí, a Krtečkem se nezavděčíš.

Jednoznačným přínosem elektromobilů je zviditelnění problému plýtvání energie v dopravě. Pálení sedimentovaných přesliček je pohodlné a abstraktní. Ve chvíli, kdy nás tele převezené na vykrmení do Holandska, porážku do Itálie a zpracování v Německu přijde z veřejné sítě na několik MW, rychle začneme zvažovat alternativy. S rostoucím tlakem na efektivitu užívání vozidel (u osobních aut dnes jednotky procent!) a v souvislosti s výše zmíněnou nízkou dostupností rychlonabíječek mimo robustně zasíťovaná centra měst jsou pravděpodobným vítězem "huby" v podobě obchodních a logistických center, půjčovny aut, firmy udržující flotily sdílené mezi zaměstnanci a služby typu Uber. Zákonitě dojde k oslabování osobního auta jako symbolu svobody a posílí optika logistiků, rovnice lidé = zboží.

Studie kamionu Volvo
Zdroj: Smart Cities, Volvo – studie city logistiky

Shrnutí:

Změny v mobilitě jsou při dnešních trendech v Evropě nevyhnutelné a elektromobilita se tak brzy stane hlavním tématem našeho hospodářství i politiky. Její přínosy (oproštění od závislosti na ropě, lokalizace emisí, tlak na úsporu energie) jsou zjevné, je tu ale několik ALE:

Vlastnictví elektrického auta bez všeobecně dostupného, rychlého a pohodlného nabíjení se ve městě stává zbytečnou a na vesnici výstřední záležitostí, která vyžaduje plánování dojezdu a času pro nabíjení, v závislosti na síle větru nebo roční době. Vzroste pak poptávka po bezstarostných „autech na zavolanou“ i vliv majitelů nabíjecích stanic, živených dostatečně silnými dráty. Pozice, kterou ještě umocní nástup autonomních a sdílených aut.

Místo závislosti na ruské ropě budeme při současné podobě baterií brzy závislí na vzácných kovech z Číny, pokud místním něco při výrobě domácích aut upadne od ruky. Vyplatilo by se tedy strategicky držet více pohonů v chodu; zejména v nákladní dopravě je předčasné pohřbívat dieselový motor.

Hlavní výhoda, kterou dnes nabízí elektroauta (levná energie) se může postupně vytratit, pokud stát ztratí daňové příjmy z fosilních paliv a/nebo výroby vozidel a rozhodne se je kompenzovat jinde. Pak všichni společně splatíme pokrok v účtenkách za proud.

Klíčové pro ekonomiku orientovanou na výrobu automobilů v horizontu 5-10 let je:

  1. Začít budovat robustní a vyváženou energetickou síť. Se záložními zdroji, úložišti energie včetně přečerpávacích elektráren pro vyrovnání špiček odběru – to až si polovina sídliště vyhodí na noc prodlužovací kabel z okna, aby si nabila kombíka.
  2. Rozvinout dostupnost hromadné dopravy tak, aby se neprohlubovala izolace regionů.
  3. Začít veřejně a systematicky porovnávat efektivitu, celkové náklady (včetně mezd řidičů) a externality provozu nákladních aut s vlaky, protože tyto dvě roviny se časem funkčně prolnou (lišit se bude pouze dopravní cesta). Například fakt, že vlak si nekupujete a nemusíte čekat, až se nabije. Na základě těchto poznatků rozvíjet dopravní síť.
  4. Podporovat elektromobilitu především u služebních aut nebo tzv. city logistiky, tedy pro vozidla s předvídatelnými trasami, které lze pokrýt malým počtem nabíjecích stanic.
  5. Připravit se co nejlépe na náraz, až se začne proměňovat struktura českých dodavatelských řetězců. Vytvářet prostředí, kde bude možné otevřeně vyměňovat názory dodavatelů s výrobci a korigovat východiska uvedená výše, v závislosti na vývoji tržní situace.

K těmto podnětům k širší diskusi na závěr přidávám komentář jednoho strýce z veřejné debaty o budoucnosti automobility, na který jsem těžko hledal odpověď: „Mladíku, máme skoro milion lidí v exekuci, protože si neuměli spočítat splátky. Polovina národa neumí hospodařit s penězi, našetřit si na pračku – a vy po nich chcete, aby si plánovali dojezd a spotřebu energie?“

Ing. Jan Lička
Člen týmu Dopravy a specialista auto-mobility v Pirátské straně

zdroj grafů: USGS

Sdílet na Facebooku Tweet

Autor: Jan Lička

Štítky: #doprava #elektromobil #energetika #fyzika #životní prostředí

Zobrazit diskusi
Facebook Pirátské listy Twitter Pirátské listy Redakce Pirátských listů Česká pirátská strana
Redakce | Kontakt | Piráti | Facebook | Twitter | RSS články | RSS aktuality

Copyleft Pirátské listy. Publikování nebo další šíření obsahu serveru Pirátské listy je umožněno i bez písemného souhlasu. Všechna práva vyhlazena.