Hybrydy lekarstwem na smog?

Tekst opublikowany 13.02.2019 w Gazecie Wyborczej pod tytulem „"Powstrzymaj smog, przesiądź się do hybrydy". Czyżby?”; tu wersja oryginalna.

Wielki billboard przy drodze zachęca: „Stop smog, go hybrid” – „powstrzymaj smog, przesiądź się do hybrydy”. To w sumie oczywiste, że nowe auto hybrydowe nie zatruwa powietrza tak, jak stary diesel. Okazuje się jednak, że rzeczywistość wcale nie wygląda tak różowo.

Badania emisji niepożądanych substancji przeprowadzono na przełomie maja i czerwca 2017 r. w rzeczywistych warunkach ruchu drogowego (RDE, real driving emissions) na tej samej trasie o długości około 75 km. Zgodnie z zaleceniami Komisji Europejskiej dla RDE, trasa składała się z trzech odcinków o charakterze miejskim (27 km), pozamiejskim (25 km) i autostradowym (22 km), na których utrzymywano średnią prędkość odpowiednio ok. 50, 80 i 110 km/h. Podczas jazdy za pomocą mobilnego analizatora spalin mierzono stężenie tlenku i dwutlenku węgla oraz tlenków azotu, a za pomocą spektrometru masowego – koncentrację cząstek stałych.

Oszczędność nie za darmo

Jak można się było spodziewać, największe zużycie paliwa (średnio ok. 7 l na 100 km; wszystkie podane tu wyniki zostały wyliczone tzw. metodą EMROAD) i związaną z tym emisję dwutlenku węgla odnotowano dla samochodu z klasycznym silnikiem benzynowym, który również emitował najwięcej tlenku węgla (0,377 g/km). Mniejszym zużyciem benzyny wykazała się hybryda, spalająca średnio 5,87 l na 100 km przy emisji CO równej 0,15 g/km. Najoszczędniejszy okazał się diesel, który zużywał średnio 4,4 l oleju napędowego na 100 km i emitował zaledwie 0,02 grama tlenku węgla na kilometr (!).

Niskie zużycie paliwa przez diesla wynika wprost z tego, że ten rodzaj silnika odznacza się dużo wyższą sprawnością, niż benzynowe silniki o zapłonie iskrowym – jak widać, niewiele pomaga tu asysta silnika elektrycznego w hybrydzie. Niestety, konsekwencją bardziej efektywnego procesu spalania w dieslu jest także powstawanie dużej ilości tlenków azotu. Testowane auto z silnikiem wysokoprężnym emitowało ich aż 0,588 g/km, podczas gdy hybryda ok. 0,02 g/km. O dziwo, pojazd z klasycznym silnikiem benzynowym okazał się tu czystszy od hybrydy, emitując 0,013 g tlenków azotu na kilometr.

Kto tu tak kopci?

Prawdziwym zaskoczeniem okazały się jednak wyniki pomiarów emisji cząstek stałych, czyli sadzy. Otóż najwyższą emisją PM wykazał się... pojazd z napędem hybrydowym, emitujący średnio 8,4*10E11 cząstek na kilometr! Emisja auta z silnikiem benzynowym wyniosła 8,2*10E11 cząstek na kilometr, a diesla – 8,1*10E11 (przy wyliczeniach bez użycia metody EMROAD samochody o napędzie klasycznym zamieniły się „miejscami na podium” z podobnie nieznaczną różnicą).

Jak wytłumaczyć tak kiepski wynik uznawanego za ekologiczny napędu hybrydowego w stosunku do diesla i konwencjonalnego silnika benzynowego? Najprawdopodobniej dieslowi przewagę daje skuteczny filtr cząstek stałych (DPF), zaś na wyższą emisję cząstek stałych hybrydy wpływa zapewne częste włączanie i wyłączanie silnika spalinowego.

Powstrzymać smog

W podsumowaniu poznańscy naukowcy zaznaczają, że zmierzona w warunkach drogowych średnia emisja niepożądanych substancji mieściła się w normach dla testów na hamowni, za wyjątkiem emisji tlenków azotu przez auto z silnikiem wysokoprężnym. Niepokojące jest jednak to, że zarówno w przypadku hybrydy, jak i diesla tzw. wskaźnik emisji CF, określający akceptowalne odchylenie od maksimum wyznaczonego przez normę dla pomiarów na hamowni, był przekraczany w warunkach miejskich – a więc właśnie tam, gdzie kumulują się zanieczyszczenia tworzące smog.

Jak temu zaradzić? Hybrydę można wyposażyć w filtr cząstek stałych – w autach z silnikami benzynowymi o wtrysku bezpośrednim instaluje się już filtry GPF (Gasoline Particulate Filter). Emisję tlenków azotu przez diesla można wyeliminować metodą katalityczną z użyciem roztworu mocznika, czyli tzw. AdBlue – ta metoda, stosowana od dawna w ciężarówkach i autobusach, trafiła już do samochodów spełniających normę emisji Euro 6.

Rozwiązania te powodują jednak dalszy wzrost i tak już ogromnej złożoności jednostek napędowych, a zatem i cen samochodów oraz kosztów ich utrzymania. Tymczasem samochody elektryczne, nie emitujące jakichkolwiek zanieczyszczeń, stają się coraz bardziej przystępne i funkcjonalne. Według nowego raportu firmy Deloitte całkowity koszt posiadania auta elektrycznego w Wielkiej Brytanii zrówna się z kosztem posiadania pojazdu z silnikiem spalinowym w roku 2022, zaś autorzy opracowania opublikowanego w Applied Energy twierdzą, że na niektórych rynkach, dzięki ulgom podatkowym, już to nastąpiło. Postępujący spadek cen akumulatorów sprawi wkrótce, że samochody z silnikami spalinowymi nie będą już w stanie konkurować z elektrycznymi pod żadnym względem.

A więc – stop smog, go electric!

P.S.
W czwartym kwartale ubiegłego roku w USA po raz pierwszy sprzedaż samochodów elektrycznych przekroczyła sprzedaż aut z napędem hybrydowym.