Elektroauto není auto, to je ideologie - Daniel Kaiser, Echo 21/2021

Elektroauto není auto, to je ideologie

NIKDO Z ODBORNÍKU NENÍ PROTI ELEKTROMOBILITĚ, ZDŮRAZŇUJE PROFESOR JAN MACEK. ALE EU JI PODPORUJE TAK, ŽE TO DEFORMUJE CELÝ OBOR

Daniel Kaiser,

Týdník Echo 27/2021

Před dvěma týdny rozčeřil poklidné směřování EU k uhlíkově neutrální budoucnosti otevřený dopis 171 vědců, především z Německa, Rakouska a Švýcarska, kteří Evropskou komisi vyzývají, aby upustila od jednostranné podpory elektromobility. Jedním ze dvou českých signatářů dopisuje profesor Jan Macek z ČVUT.

Proč jste se k dopisu připojil? Co vás v něm nejvíc oslovilo?

Ten dopis v jádru říká, že složitá situace, ve které dnes jsme, vyžaduje, aby se ke snižování emisí skleníkových plynů používalo více cest, aby se ideologicky nediktovala jediná cesta. A zrovna elektromobilita není černobílá věc, vyloženě dobře nebo špatně. Je nesporně velice užitečná především pro dopravu po městě. Ve městě je elektromobil zajímavý: pro dojíždění do práce, jízdy v rozsahu 50-60 kilometrů, což je akční rádius, v němž vystačí poměrně malá baterie. Kromě toho elektromobily snižují úroveň lokálně škodlivých emisí, hlavně nespálené uhlovodíky, které vznikají předtím, než se spalovací motor zahřeje. Jenže celý ten proces výběru nejlepší varianty bezemisního auta není ani zdaleka hotov. Elektromobil je kvůli ceně baterie stále podstatně dražší, u malých aut to nebude daleko od dvojnásobku ceny adekvátního vozidla. U velkých aut, která jsou obecně dražší a těžší, se vyšší váha baterie a prostor i cena schovají do celkových vyšších nákladů. Tam dělá baterie asi jednu třetinu celkové ceny. My se v dopise dovoláváme technologické neutrality, což je chytrá věc zavedená Brity: politici mají předpisovat okrajové podmínky, to další už se má nechat na specialistech v oboru. Aby vyvinuli nějaká konkurenční řešení, z nichž pak se to nejvhodnější vybere přirozenou cestou.

Evropská komise zatím elektromobilitu prosazuje na sílu.

Základní nařízení Evropské komise pokutuje automobilku, pokud ve váženém průměru všech prodaných vozidel nedosáhne průměrných emisí oxidu uhličitého - metan se z toho zatím nějak vytratil -pod 95 gramů na kilometr. Toto nařízení plně platí od letoška. Pokuta je, nevím, jestli schválně, nebo shodou okolností, také 95, ovšem eur, za každý gram nad limit za každé prodané vozidlo. U automobilek, jako je třeba Škodovka, dělají takové pokuty dohromady mnoho miliard. Logická reakce podnikových ekonomů samozřejmě je pokuty minimalizovat. Proto bez ohledu na to, jestli členský stát z veřejných peněz dotuje, nebo nedotuje prodej elektroaut, jsou úplně všude elektroauta dotována vnitřně už výrobcem, který marži z prodeje standardních aut převádí na elektromobily. Chce podpořit jejich prodej a dělá to v míře, která umožní pokutu pro jeho firmu minimalizovat. Je to odhad jako v hazardní hře. O kolik mohu zdražit klasická vozidla a o kolik musím zlevnit elektromobily, aby byly v nějaké míře prodejné? Ten výpočet bych nechtěl dělat. No a paradoxním výsledkem tohoto vnitropodnikového přerozdělování je, že pro firmy se stalo výhodnějším sunout na trh SUV a obecně luxusní auta, samozřejmě elektrifikovaná. Protože do obecně vyšší ceny se lépe schová cena baterie a v těžkém autě se lépe schová hmotnost baterie. Navíc SUV mají vyšší podlahu, tím pádem i větší prostor pro baterii a s větší baterií navýšíte dojezd elektroauta. Zadruhé jsou u bohatší klientely, která je zvyklá kupovat si SUV, naděje na prodej elektroaut obecně vyšší. Takže zatím evropské nařízení vede k opaku toho, co bychom snad mohli očekávat: že se začnou kupovat elektroauta pro dopravu ve městě. Dnes v Evropě nenajdete automobilku, která by nabízela vyloženě malá elektrifikovaná auta. Jsou totiž špatně prodejná.

Když elektroauta dávají smysl ve městě, jaký smysl dávají na větší vzdálenosti?

SUV s dojezdem 150, 200 kilometrů si samozřejmě nikdo nekoupí. Čím delší dojezd, tím větší musí být hmotnost baterky. Elektrické SUV si s sebou vozí nejméně půl tuny baterií, což zvyšuje spotřebu energie. Má deklarovaný výkon řekněme 20 kilowatthodin na sto kilometrů. Ale toho v reálném provozu s reálným bržděním a zrychlováním rozhodně nedosáhne. SUV v reálném provozu, s topením atd., spotřebují cca 30 kilowatthodin na sto kilometrů. Běžná kapacita baterií je dnes kolem 0,2 kilowatthodiny na kilogram. Tedy pokud byste měl spotřebu 20 kilowatthodin na sto kilometrů a chtěl ujet sto kilometrů, stačí vám teoreticky stokilogramová baterie. Jenže pokud reálná spotřeba není 20, ale 30 kilowatthodin, a vy potřebujete dojet 500 kilometrů, dostáváte se přinejmenším na půltunovou baterii. A ta tvoří čtvrtinu až třetinu hmotnosti vašeho SUV.

V čem je problém? Že těžší auto má vyšší spotřebu, že se hůř ovládá?

Když přidám čtvrtinu hmotnosti, o čtvrtinu mi stoupne spotřeba energie na kolech. Odpor valení, odpor proti jízdě do kopce, odpor proti zrychlování - to všechno jsou síly přímo úměrné hmotnosti auta. Jediný významný odpor, který se neřídí hmotností, je odpor vzduchu. Těžší auto znamená vyšší spotřebu, je to taková záporná spirála. Čím delší dojezd, tím vyšší spotřeba. Řekl bych to asi tak, že dojezd není přímo úměrný velikosti baterie, roste sice, ale pomaleji. Kolem toho je v literatuře, na webu strašná spousta špatných informací. Váhám říct, že schválně špatných.

Udávané údaje o dojezdu nejsou spolehlivé?

Ta čísla se hodí pro vzájemné srovnávání různých značek. Rozhodně bych podle nich neplánoval třeba počet nabíjení, z tohoto hlediska realistické nejsou. Zkoušky dojezdů, spotřeby se u aut, i se spalovacími motory, dělají s jedním člověkem, po rovině, s předepsaným jízdním cyklem, který neobsahuje žádné velké zrychlení. Je to hodně idealizovaná hodnota. U auta se spalovacím motorem jsme tímhle výčtem snad řekli všechno, u elektromobilu malinko padá na váhu to, že i když pojedete do kopce nebo budete zrychlovat víc než při testu, můžete část energie využít zpátky do akumulátorů. To do nádrže auta se spalovacím motorem samozřejmě nejde. Bohužel je i u elektroaut tento efekt překvapivě malý, v jednotkách procent ze spotřeby. Pak výkon snižuje ještě energie na topení v autě. Auto se spalovacím motorem tu má výhodu, vnitřek si ohřívá z té spousty nevyužité tepelné energie, která odchází přes chladič, přes výfuk. Elektroauto topí částečně z baterie. Jasně, když si někdo koupí elektromobil, tak ten kožich na sobě už má taky. Jenže i řidič v kožichu musí ještě odmlžovat a odmrazovat čelní a postranní skla, aby viděl. A to samo o sobě i u poměrně malého auta v zimě kolem minus deseti stupňů je přes jeden kilowatt. Což řekněme v zácpě není proti příkonu trakční části vůbec zanedbatelné. Na jízdu ve městě deset kilowatt stačí, a teď k tomu ovšem máte kilowatt navíc na topení. A do třetice je v zimě využitelná kapacita baterie nižší. Ta elektřina se neztratí, bohužel bez ohřátí ji z baterie nedostanete.

O kolik může kapacita baterie v zimě spadnout?

Klidně o třetinu. Samozřejmě kdo má garáž nebo kdo si může auto předtopit tím, že v noci stojí na nabíječce, čímž si i baterku ohřeje, má výhodu. Pokud je ale baterka úplně studená, není výjimkou, když řidič hlásí, že auto místo dojezdu 150 mělo 50 kilometrů.

Když havarujete, může se elektroauto samo vznítit. Je to vážné nebezpečí, nebo to kritici elektromobility přehánějí?

Když havarujete, nebezpečí přímo pro řidiče, pokud tedy neporuší plomby a nezačne se v baterii vrtat, je malé. Největší nebezpečí po havárii hrozí těm, kdo vás zachraňují. V autě máte samozřejmě spoustu bezpečnostních systémů, které elektrické okruhy vozidla odpojí. Ale baterie sama o sobě zůstane živá. V baterii je spousta paralelně a sériově spojených článků, každý velký několik centimetrů na několik centimetrů. Po havárii by bylo potřeba všechny vzájemně oddělit, což by ale znamenalo strašnou spoustu bezkontaktních polovodičových spínačů. To je ohromně drahé, to takhle nikdo nedělá. Vyskytují se různá polovičatá řešení, ale v zásadě pořád platí, že baterie po nehodě zůstane živá. Že někde v baterii jsou nějaké terminály pořád pod napětím. Druhá věc: lithium-iontové baterie obecně mají tu nepříjemnou vlastnost, že elektrolyt uvnitř je vodivý jak z hlediska kladných lithiovych iontů, tak z hlediska záporných elektronů, které se ale mají posílat do vnějšího okruhu. Takže na jedné z těch elektrod musí být nainstalovaný takzvaný polopropustný separátor, který při vybíjení baterie pouští z jedné elektrody na druhou lithiové ionty, ale nepropustí elektrony. Separátor bohužel může mít poruchu, třeba tím, že vzniknou krystaly elektrolytu, které ho poruší. K poruše separátoru může samozřejmě dojít i při crashi, při mechanické deformaci baterie. V tu chvíli se ovšem baterie začne zahřívat vnitřním zkratem. Ten ani nemusí být nijak zvlášť intenzivní. Zahřívá se postupně, a když přesáhne určitou míru, začne v baterii chemicky reagovat jak elektrolyt, tak lithium s kyslíkem, který je vázaný na oné druhé elektrodě. A jakmile se baterie dostatečně ohřeje, uvádí se něco přes 100 stupňů, začne hořet. Klidně tři týdny po havárii. Baterie jsou dnes sice vybaveny vnitřním snímáním teploty, ale je otázka jdoucí až k základním lidským právům, jestli systém má růst teploty prásknout policii nebo nevím komu. Anebo jestli se má spoléhat na to, že majitel půjde s autem dobrovolně do karantény.

Co když nepůjde?

Pokud se baterie začne zahřívat někomu, kdo auto nabíjí v garáži u domu, ten si asi celkem logicky dá pozor. Protože to by pak byl skutečně neuhasitelný požár, který zlikviduje všechno možné v okolí. To není jako požár nádrže kapalného paliva, který uhasíme tím, že zamezíme přístupu kyslíku. V baterii je kyslík přítomen uvnitř, energie pro ohřívání taky. Jediná možnost je hodit auto do nádrže s vodou, ale to musí být velká nádrž, aby se do ní vešlo celé osobní auto, že. Samozřejmě že s originální baterkou bude celé riziko menší, výrobci si dávají velký pozor. Já se spíš obávám, co se stane, až sem ve větším začnou přicházet první elektrické ojetiny a až se najde levný zdroj méně kvalitních a méně zabezpečených baterií, které si lidé do těch ojetin začnou sami montovat. Zlaté české ručičky. Pak to rozhodně radši nabíjet venku, u sousedova plotu, než v garáži. O nabíjení v podzemních parkovištích ani nemluvě, tam pak vyhoří všechno.

V Echu jsme nedávno měli článek Pavla Tykače (viz č. 24/2021 - pozn. red.). Jeho hlavní teze zní, že už nejde o to, jak bude elektřina drahá, ale jestli vůbec bude. Zavírají se uhelné elektrárny, atomové skoro nelze obnovovat. Jak s poptávkou po elektřině zamávají ty miliony elektroaut?

My jsme teď byli obviněni ze strašení, když jsme spočítali, co by se stalo, kdybychom těch 5,5 milionu osobních aut a dodávek v České republice chtěli nahradit elektroauty. A jenom na noční nabíjení z toho vychází čtyři a půl Temelína. Devět gigawattových bloků. A pokud by značná část řidičů rychlonabíjela, což mimochodem taky bývá příčinou požárů, vyjde to ještě daleko hůř. Při rychlonabíjení jsou ztráty skutečně veliké, od 30 do 50 procent. Jako kdybyste čerpal benzin děravou hadicí a třetina benzinu vám vytékala na asfalt. Na náš výpočet s těmi devíti bloky Temelína nám odpověděli, že přece republika na 5,5 miliónu elektrických aut tak rychle nepřejde. Ale když si hergot stanovím takový cíl, tak snad musím počítat s tím, že ho chci splnit. A ne že to nějak ošvejkuju, že elektrovozů bude pár, Unie se nažere a automobilový park zůstane celý.

Váš otevřený dopis volá i po tom, aby se zabránilo dvojímu počítání u emisí. Emise u elektroaut, to je další velké téma.

Zmíněná směrnice Evropské komise s těmi 95 gramy CO₂ na kilometr počítá vážený průměr z prodaných vozů tak, že z automobilů, které mají deklarované emise pod 60 gramů na kilometr, což jsou dneska elektromobily a plug-in hybridy, případně vodíková vozidla s palivovým článkem, se do váženého průměru počítá nula gramů. U elektromobilů se vůbec nepočítá s tím, že jejich elektřinu musel někdo vyrobit.

Bonmot praví, že elektroauta mají výfuky v Počeradech.

Ale to není bonmot, jen záleží na tom, jaký je energetický mix dané země. Ve Francii mají víc než tři čtvrtiny mixu zajišťované z jaderných elektráren a díky tomu jsou jejich emise z energetiky pod 0,1 kilogramu CO₂ na kilowatthodinu. My máme o něco nad 0,5. Němci v tom dělají upřímně řečeno zkreslení, započítávají jen výrobce silové elektřiny, a přesto dnes mají jen těsně pod 0,5. Teď jsou o něco lepší než my, ale brzy na tom budou o něco hůř, poněvadž se chystají odstavovat poslední jaderky. Nikde v Evropě se emise na pořízení primární energie automobilkám do jejich mixu nezapočítávají. Vím, že je snaha teď rozjet byznys s elektromobilitou, takže určité zvýhodnění je žádoucí. Nicméně takové podmínky nám připadají příliš deformující. A to se pořád bavíme jen o provozní spotřebě a nezahrnujeme do energetické bilance nároky na výrobu baterie. Lithium je velmi energeticky náročné, stejně tak všechny ty vzácné, velmi rozptýlené prvky, které vyžadují zpracování obrovských objemů suroviny. Kobaltová metalurgie taky není žádná legrace. My jsme to počítali, a i když jsme se drželi konzervativních odhadů, vycházelo nám, že na každou kilowatthodinu v baterii se spotřebuje přes 100 kilowatthodin při výrobě. Ovšem i Evropská komise kdesi prohlásila, že tohle započítávat se nehodí. Nově se prý o tom aspoň uvažuje. Uvidíme.

Kde se ta ohromná preference Evropské komise a Evropského parlamentu a Evropské rady pro elektroauta bere?

Nevím. Já prostě nevím. Nikdo z nás proti elektromobilitě v principu není, ovšem jak říká jeden kolega: Elektromobil není auto, ale ideologie. Čím dál víc slýchám, že manažeři v autoprůmyslu to považovali za tak hloupou věc, že předpokládali, že k tomu nemůže dojít. Dnes je z toho hra vabank, která třeba vyjde. Já už se asi nedožiju toho, abych viděl výsledek, a ani bych se snad nechtěl dožít okamžiku, kdy se zjistí, že to byla špatná cesta. Protože my si tady cíleně likvidujeme vlastní autoprůmysl.

A má to geopolitický rozměr. V EU se pořád musíme sjednocovat, abychom hráli rovinku s Čínou, přitom se s bateriemi ženeme do závislosti na Číně.

Čína už má dnes skoupenou většinu kobaltových nalezišť, Afrika, speciálně Kongo - a hlavně pod sebe soustředila kobaltovou metalurgii. Kobalt je strategická surovina i kvůli žárupevným slitinám, pro spalovací turbíny, raketovou techniku a stíhačky. Lithium se Číňané taky snaží zvládat, nicméně toho jsou velké zásoby v Peru a Andách obecně. Nevím, kolik vazeb má Čína vybudovaných tam.

Může mít elektromobilita i vnitropolitické dopady uvnitř Evropy? Přece jen to je velký zásah do životního stylu stovek milionů lidí.

Dnes přímá i nepřímá podpora elektromobilů znamená podporu bohatých. Druhé nebo třetí auto do rodiny. Případně velká auta, která jsou právě teď provozně o něco levnější, poněvadž zatímco u paliv dělá spotřební daň kolem 40 procent, elektřina do aut spotřební daní zatížená není. Cena elektřiny samozřejmě jde nahoru a půjde nahoru velmi strmě. Děsím se okamžiku, až někdo zaměřený brutálně populisticky tohle zvedne.

Co jsou ty alternativy, kterým chce váš otevřený dopis zjednat rovné zacházení s elektroauty?

Žádná z těch alternativ není bez výhrad, ale rozhodně třeba plug-in hybrid v mnoha ohledech vychází líp než elektromobil. Taky se hybridy líp prodávají. Pokud ho někdo chce na těch 60 kilometrů, jako pendler, baterka v plug-in hybridu mu stačí. Pokud s ním chce dojet dál, nebude to příliš účinné, ale v každém případě nemusí mít strach z dojezdu. V zimě si může bez obav přitopit.

V očích Evropské komise jsou ale hybridy nebezpečný kompromis, protože pořád nějaké emise z výfuku emitují.

Já už jsem důchodce, i když pořád zaměstnaný na ČVUT, tudíž mám možnost být pravdomluvný. My všichni technici, lidé z výzkumu, jsme kvůli projektům, kvůli tomu, abychom získali granty, zkorumpovaní, všichni trochu prostituujeme. Člověk často balancuje mezi objektivní pravdou a smlouvami pro průmysl. A ne vždycky se dá všechno otevřeně říct, aniž by se někdo naštval. Prostě je to tak - my bez výzkumných projektů nepřežijeme. V           Evropě dneska chtějí zero tailpipe emissions, nulové emise z výfuků, tečka. My jsme zkoušeli otevřít debatu mockrát v různých nevládních organizacích evropského automobilového průmyslu, tam probíhají dost otevřené diskuse. Ale zatím je to neprůstřelné, zatím platí, že projekty musí být zero tailpipe, jinak se na ně peníze nedají. Uvědomte si také, že Evropská komise těch peněz nemá tak strašně moc, a z emisních povolenek jí kyne velikánský příjem.

Zpátky k alternativám. Co vodík?

Ten se samozřejmě nabízí, byť není jediný. Vodík stojí na začátku syntetických paliv. Záleží samozřejmě na investici, jak velký elektrolyzér se postaví, ale když je dimenzován tak, aby to vycházelo investičně rozumně, je zase proudově víc zatížený. Neboli vznikají větší ztráty. Při elektrolýze samotné obnášejí ztráty 15-20 procent. Oproti baterkám má vodík tu výhodu, že se dá skladovat neomezeně. Nevýhodu má v tom, že se ještě další energie musí věnovat do jeho stlačení, sám o sobě je totiž vodík velmi řídký. Na ČVUT děláme pokusy s přidáváním vodíku k fosilním palivům. U benzinových motorů je to zcela bez problémů. U dieselového motoru nás až překvapilo, že i do něj se dá vodíku přidávat hodně, aniž by se snížil kompresní poměr na hodnoty, kdy už by to jako diesel nefungovalo. Čili kdyby byl obnovitelný vodík, já v dieselu umím nahradit klidně 80 procent nafty. S tou obrovskou výhodou, že dokud není dostatečná infrastruktura, já do cíle na tu naftu klidně dojedu. Zatím ve výzkumu vodíku nejsou moc peníze. V každém případě by to znamenalo, že by se musela začít stavět vodíková infrastruktura, bez ohledu na to, jestli si lidé budou kupovat vodíková auta, která jsou několikanásobně dražší - i proti elektromobilům. Protože je v nich hodně platiny, palivový článek a samozřejmě tlaková nádrž.

Co když představa, že budou daleko dražší auta, a tím pádem se bude méně jezdit, plánovačům v Evropské komisi vlastně vyhovuje?

To je možné. Jsme asi moc rozmařilí. Žijeme pohodlně. Ale tak ať to řeknou rovnou.

Ten otevřený dopis začíná jakýmsi výchozím předpokladem, že klimatická změna je vážná. Pro alternativní paliva se v něm horuje s argumentem, že času už moc nezbývá, a proto je třeba rychle zkoušet všechno. Ale je to s klimatem opravdu tak dramatické?

Já vyznávám zásadu: Ševče, drž se svého kopyta. Takže: Nevím. Je pravda, že jsem zrovna tento týden na konferenci v Senátu, iniciované europoslancem Alexandrem Vondrou, slyšel vystupovat paleoekologa Petra Pokorného. Ten říká, že dlouhodobě, skutečně dlouhodobě, se Země naopak ochlazuje. Žijeme v interglaciálu. Nicméně k tomu dopisu: Když je určený k podpisu desítkám signatářů, není asi reálné, že by každý přinesl svůj koncept a z těch by vzniklo konečné znění. My jsme už dopis dostali hotový k podpisu. Teď mi jeden z iniciátorů psal, že v Německu dopis vyvolal negativní ohlasy v tisku, pročež bude třeba sepsat ještě jedno prohlášení, kde se znovu zdůrazní, že situace s klimatem je naléhavá. I v Německu jsou špičkoví inženýři a vědci zřejmě tak trochu zbabělí. Tak to je.

Proč zrovna v Německu zelené dogma a elektromobilita našly tolik přívrženců?

Vzpomínám si na rčení dnes už nežijícího inženýra Tučka z generálního ředitelství ČKD: Francouzi jsou příjemný národ složený z nepříjemných lidí, Němci příjemní lidé, z nichž se skládá nepříjemný národ. Je to trochu nadsázka.

I u nás v debatách o energetice a dopravě chybí hlas technické inteligence. Čím to?

My nejsme žádní piaristé, náš úkol je úplně jiný. A tohle je časově náročné, děláte to mimo svůj úvazek. Navíc moje žena říká, že debatu je třeba vést tak, aby tomu rozuměla i bába Dymákova. Ale u nás se čísla nerada slyší. Nicméně, když u elektřiny máme půl kila CO₂ na kilowatthodinu, přičemž uhlíková povolenka překročila 50 eur na tunu, vychází z toho, že za oné půl tuny zaplatíme 25 eur na mega-watthodinu. Dnes se megawatthodina silové elektřiny prodává v průměru za 50 eur. Těch 25 je už dnes ve výši poloviny ceny silové elektřiny navíc k oněm 50. Emisní povolenka stávala míň, kdysi pět eur. Do ceny elektřiny za pohon elektromobilu se to započte úměrně, při 20 kWh /100 km tedy 0,5 eura. To jsou čísla, která by snad i ta bába Dymákova pochopit mohla. Že to je potenciálně pořádný průšvih. Ještě v roce 2015 v Německu ministr dopravy, když se jednalo o zákazech pro spalovací motory, říkal, že větší pitomost nikdy neslyšel. No a za pět let... Evropa jako kdyby se totálně zbláznila. Zdá se, že společnost potřebuje šok. Že buď musí přijít blackout, nebo nějaké šílené zdražení energie, aby se všichni chytili za hlavu. Pak je otázka, koho označí za viníka.        ■

JAN MACEK (1949)

Narodil se v Praze, vystudoval strojní inženýrství na Českém vysokém učení technickém. Od 70. let pracoval ve Výzkumném ústavu ČKD, k práci výzkumníka si od roku 1982 přibral ještě výuku na své alma mater. Katedru automobilů a spalovacích motorů na Fakultě strojního inženýrství ČVUT později, až do roku 2015, vedl. Je profesorem energetických strojů a zařízení. Přestože je v důchodu, dál učí na ČVUT a vede Národní centrum kompetence Josefa Božka pro pozemní dopravní prostředky.