Možnosť pre spaľovacie autá, ktorú by sme mali mať k dispozícii

V ostatnom čase sa najmä v Európe veľa diskutuje o tzv. syntetických palivách pre automobily. Niektoré krajiny EÚ na čele s Nemeckom a Talianskom totiž vytvorili blokačnú menšinu a odmietli podporiť nové emisné normy, ktoré fakticky zakážu predaj nových áut so spaľovacím motorom po roku 2035.

Záväzná zmienka o technologickej otvorenosti a možnosti využívať spaľovacie motory so syntetickými palivami aj po tomto termíne je podmienkou tejto skupiny krajín, aby nové emisné normy podporili.

Čo sú teda syntetické palivá?

Chemicky sa takmer nelíšia od klasického benzínu a nafty vyrábaných z ropy. Spaľovací motor si tak ani nevšimne, že využíva syntetický benzín alebo naftu. Popritom však syntetické palivo neobsahuje rôzne nečistoty, ktoré sa do fosílnych dostávajú, resp. zostávajú po procese rafinácie.

Na rozdiel od klasických palív, ktoré sa vyrábajú oddeľovaním rôznych uhľovodíkov z primárnej suroviny, ktorou je ropa, syntetické palivá, ako už naznačuje ich pomenovanie, vznikajú syntézou, zlučovaním prvkov, ktoré tvoria uhľovodíky – teda vodíka a uhlíka.

Na ich výrobu tak stačí voda, vzdušný CO2 a elektrina. Využíva teda dostupné a teoreticky hojné zdroje. Na prvý pohľad sú tak syntetické palivá jednoduchou, dostupnou a ešte aj ekologickou náhradou za fosílne palivá, a to bez potreby vymýšľať novú pohonnú jednotku, ktorá by ich využívala.

Bližší pohľad je však, ako opisuje odborný text z portálu tzb.info, zložitejší.

Výhody

Nejaké výhody už sme naznačili, poďme si ich však rozobrať podrobnejšie.

Syntetické palivo postavené na vodíku z vody a uhlíku z atmosférického CO2 je teoreticky nízkouhlíkové palivo. Nie však bezemisné, keďže pri spaľovaní syntetických palív takisto vznikajú emisie. Keďže však ide o uhlík zo vzduchu, celkové čisté emisie sú zanedbateľné – uhlík, ktorý sme zo vzduchu odčerpali, resp. odfiltrovali, spálením vrátime späť.

Ide tiež o veľmi dobrý spôsob skladovania prebytkov elektriny vyrobenej z obnoviteľných zdrojov – ak priveľa fúka vietor alebo svieti slnko a v danej chvíli nie je v sieti dopyt po vyrobenej elektrine, môže sa jej využitím na výrobu syntetických palív energia uložiť a využiť neskôr.

Ďalšou výhodou je to, že ich výroba nie je závislá od dovozu žiadnej suroviny, resp. len teoreticky v prípade vody (voda však nemusí byť nijako upravená, môže ísť aj o odpadovú či morskú vodu). Poskytuje tak možnosť energetickej bezpečnosti a istej miery sebestačnosti.

Ďalšou výhodou, ktorá však už nesúvisí s dopravou, je, že tak ako ropu okrem výroby palív využívame aj v ďalších sektoroch, napr. pri výrobe plastov, kozmetiky, liečiv atď., podobne by sme potrebné uhľovodíky vedeli vyrobiť aj syntézou vodíka a atmosférického uhlíka – stačí len pripraviť správny vzorec. Dekarbonizácia, resp. zníženie emisií CO2, by sa tak okrem dopravy dala výrobou syntetických uhľovodíkov rozšíriť aj do priemyslu.

Popri tomto všetkom majú syntetické palivá alebo uhľovodíky aj tú výhodu, že sú ľahko skladovateľné, prepravovateľné a distribuovateľné. A keďže sa tieto palivá dajú voľne miešať so svojimi fosílnymi verziami, netreba vymýšľať novú technológiu pohonu, existuje bohatá sieť čerpacích staníc a zároveň už nemusíme skúmať ani to, za akých okolností je ich používanie bezpečné a kedy už nie.

Nevýhody

Ak hovoríme o alternatíve k elektrickému pohonu, v prípade syntetických palív je zásadnou nevýhodou ich energetická účinnosť. Vyrobená elektrina sa do akumulátora auta dostáva s minimálnymi stratami a minimálne sú aj straty únikom tepla pri prevádzke auta.

Syntetické palivá prechádzajú viacerými štádiami prípravy. Kým sa teda vložená elektrina premení na syntetické palivo, stratí väčšinu svojej energetickej účinnosti.

Zásadnou nevýhodou je preto v skutočnosti náročnosť výroby napriek teoreticky jednoduchému princípu.

Syntetické palivá, podobne ako elektromotor či biopalivá, nie sú žiadnou technologickou novinkou spomedzi alternatív k doprave poháňanej fosílnymi zdrojmi.

Syntetické palivo bolo dokonca technologicky úspešne a hojne využívané v druhej svetovej vojne. Keď Hitlerova Tretia ríša prestávala mať prístup k dodávkam ropy, pričom pre vedenie vojny je pohon armád kľúčovou vecou, nemeckí inžinieri vymysleli spôsob, ako vyrábať syntetický benzín z uhlia, ktorého malo Nemecko, naopak, nadostač. Keďže kvalitné uhlie je prakticky čistý uhlík, o tento zdroj mali postarané, menej kvalitné uhlie sa spaľovalo na výrobu elektriny, ktorá bola potrebná na získavanie vodíka. No a uhlík a vodík dohromady, ako vieme, vytvárajú uhľovodíky.

Z dnešného pohľadu však takýto spôsob nedáva zmysel. Ak z uhlia vieme vyrobiť elektrinu, je neefektívne ju využívať na elektrolýzu vody, ak ňou môžeme priamo nabiť elektroautá. Navyše nedôjde ani k úspore emisií, práve naopak.

Ak majú byť syntetické palivá ekonomickou aj ekologickou alternatívou nielen k fosílnym typom, ale aj k elektropohonu, mali by byť vyrábané z elektriny získanej z obnoviteľných alebo nízko emisných zdrojov – teda z jadra, vody, slnka alebo vetra.

Prvým problémom je teda dostatok čistej elektriny. Ak chceme dospieť k dekarbonizácii celej spoločnosti, tá musí pokryť nielen súčasnú celkovú spotrebu elektriny, ale aj nahradiť fosílne zdroje využívané v iných sektoroch, teda v doprave, priemysle či poľnohospodárstve. A to už teda nehovoríme o prírastkoch inštalovaného výkonu, ale o jeho násobkoch.

Odhaduje sa, že na efektívnu výrobu syntetických palív by bolo potrebné, aby továreň vyrábala minimálne tri- až štyritisíc hodín ročne. A takáto spotreba sa už z prebytkov obnoviteľných zdrojov vykryť nedá. Navyše túto energiu treba k továrni na syntetické palivá dopraviť, čo naráža na kapacity prenosovej siete. Do masívnejšieho rozšírenia ich výroby tak treba započítať aj náklady na rozšírenie prepravných kapacít elektriny.

Tu sa ponúka možnosť stavať fabriku priamo pri zdroji energie – teda ju postaviť vedľa jadrovej či vodnej elektrárne alebo ju umiestniť do geograficky vhodného prostredia s celoročným dostatkom slnka alebo vetra. To prakticky až na malé výnimky vylučuje väčšinu územia Európy, v prípade jadrovej energie ide nielen o časovú a finančnú náročnosť výstavby, ale aj o politickú otázku. A ak by sme aj na syntetické palivá vyhradili existujúce elektrárne, ich výrobu by sme museli pokryť inými zdrojmi.

Ideálne podmienky pre obnoviteľné zdroje sú v zemepisných šírkach okolo rovníka. Na ľudoprázdnej Sahare by napríklad mohli byť na získavanie solárnej energie využívané desiatky, ba stovky štvorcových kilometrov. Otázkou je prípadná politická nestabilita v týchto krajinách, ktorá by nás ako spotrebiteľov od tohto zdroja odstrihla.

Okrem samotného získavania vodíka elektrolýzou z vody by sme ďalšiu energiu potrebovali na jeho skladovanie a prepravu (udržiavanie tlaku a veľmi nízkych teplôt). Navyše, keď už budeme mať vodík, prečo ho rovno nevyužiť ako samostatné „palivo“ pre vodíkové autá, ale ďalej s ním pracovať a strácať energetickú účinnosť?

Potrebujeme však aj uhlík. Zachytávanie uhlíka z atmosféry ako preferovaný zdroj suroviny pre syntetické palivá si takisto vyžaduje veľké množstvo energie. Na zachytenie tony CO2 treba okolo dve MWh elektriny. Skladovanie a preprava CO2  však už nie sú také energeticky náročné ako v prípade vodíka.

Energetickú náročnosť však opäť prináša zlučovanie uhlíka s vodíkom, a teda výroba uhľovodíkov. Tento proces sa deje pri vysokých teplotách a produkuje veľa odpadového tepla. To by sa však dalo teoreticky využiť na výrobu elektriny.

No a napokon je tu energetická účinnosť. Podľa prepočtov nemeckého inštitútu AgoraEnergiewende a po zarátaní všetkých strát v prenose, výrobe a spotrebe energie vychádza najlepšie auto poháňané elektrinou, ktoré efektívne na pohon využije 69 percent elektriny, ktorá putuje pri nabíjaní do jeho akumulátora. Vodíkové auto, v prípade, že je elektrina vyrobená z obnoviteľných zdrojov, využije na pohon 26 percent vstupnej energie. No a pokiaľ ide o auto poháňané syntetickým palivom (opäť pri využití výlučne elektriny z OZE), je na pohon využitých len 13 percent.

Výroba v praxi

Na konci minulého roka spustila veľkovýrobu syntetického paliva automobilka Porsche. Továreň otvorila v odľahlej časti Čile neďaleko mesta Punta Arenas. Továreň je poháňaná veternou energiou, vietor tu fúka prakticky celý rok, má však okrem iného aj vhodné podmienky na výrobu elektriny zo solárnych zdrojov.

Ide zatiaľ o pilotnú fázu, v rámci ktorej je plánovaná výroba asi 130-tisíc litrov ročne. To je z hľadiska celosvetovej spotreby absolútne bezvýznamné množstvo. Automobilka ho však chce najprv využívať vo vlastných továrenských automobilových pretekoch a tzv. zážitkových centrách.

V polovici desaťročia by už fabrika mala vyrábať 55 miliónov litrov ročne, a skôr ako sa skončia 20. roky, by mala produkovať 550 miliónov litrov. Na porovnanie, napríklad v roku 2019 spotrebovali autá na Slovensku viac ako 765 miliónov litrov.

Vzhľadom na náklady sa cena litra syntetického benzínu pohybuje okolo tri a pol eura za liter.

Výroba aj ceny zatiaľ nie sú lákavé, povedať však, aké budú v roku 2035, si nikto z praxe netrúfne. Takéto predpovede dokážu dávať len bruselskí úradníci.

Mobilita

Syntetické palivo má však oproti elektrine a (pre chýbajúcu infraštruktúru) vodíku jednu zásadnú výhodu. Flexibilné používanie.

Pri výrobe energie totiž nejde o statický objekt, povedzme solárne panely na streche domu, ktoré vám dokážu pokryť časť potreby elektriny, prípadne tepla.

Tu ide o dopravu a podstatou dopravy je dostať sa z bodu A do bodu B, prípadne do bodu C atď. Ide teda o „spotrebič“, ktorý sa pohybuje, čo priamo vylučuje spotrebu energie v mieste jej výroby. Energiu si teda veziete so sebou a spotrebúvate ju v pohybe. Z tohto pohľadu je potom v zásade jedno, či ju máte ako palivo v nádrži alebo ako elektrinu v akumulátore.

Ďalším znakom dopravy je, že by mala byť flexibilná a aj samotný dopravný prostriedok by mal byť navrhnutý tak, aby túto flexibilitu zvládal pri zachovaní svojej podstatnej vlastnosti. Doviezť vás tam, kam chcete či potrebujete. Môžete mať síce pripravený plán cesty, no realita je vždy silnejšia ako plán. Na trase sa napríklad môže vyskytnúť nečakaná prekážka a potrebujete využiť obchádzku. Tým sa vám nielen predĺži trasa, ale spotrebujete aj viac paliva, ako ste pôvodne plánovali.

Preto je vhodné mať po trase k dispozícii miesta, kde môžete palivo doplniť – či už do nádrže, alebo do akumulátora. A úplne najlepšou poistkou je, ak si nejaké to palivo môžete viezť so sebou aj mimo kapacity nádrže či akumulátora.

Mať so sebou navyše batériu do elektroauta (ktorá je najdrahšou časťou tohto typu vozidla) je dosť bizarná predstava nielen pre jej cenu, ale povedzme aj hmotnosť, nehovoriac o tom, že vymeniť kdesi pri ceste v pustatine jeden akumulátor za druhý nie je práve jednoduchá vec. Na rozdiel od toho, ak máte v kanistri aspoň zopár litrov benzínu, nafty či syntetického paliva, ktoré vám umožnia dostať sa minimálne do najbližšieho miesta civilizácie.

V takej chvíli vám môže byť ukradnuté, že jeho energetická účinnosť sa ani v najmenšom nemôže porovnávať s čistou elektrinou.

Na tomto mieste treba (už po niekoľkýkrát) zopakovať, že tu nejde o brojenie proti elektroautám. Iba o to, aby mali ľudia k dispozícii niekoľko alternatív a sami si mohli zvoliť, aký spôsob dopravy si vyberú, aké vozidlo si zaobstarajú a kam sa ním vyberú.

Nadiktovaná elektromobilita je niečo podobné, akoby niekto kedysi dávno pred desaťročiami politicky nadiktoval, že ľudia smú používať len spaľovacie motory poháňané naftou, lebo tá je energeticky účinnejšia ako benzín, a rozhodol o zákaze predaja benzínových áut.

Preferencia spotrebiteľa

Ponechanie možnosti, aby ľudia mohli využívať aj iné druhy pohonu ako elektrinu, neznamená explicitný odpor voči elektroautám. Je vždy dobré mať k dispozícii alternatívu.

A napriek tomu, že syntetické palivá sú v súčasnosti príliš drahým špásom, technologický vývoj môže ich používanie do veľkej miery zreálniť. Ak, pravda, necháme tomu technologickému vývoju dvere otvorené.

Napokon do celej hry ešte vstupuje aj preferencia spotrebiteľa. A tá sa nie vždy riadi prísnymi matematickými prepočtami výhodnosti a zohľadnením konečného prospechu. Ekonómia, podobne ako psychológia, nie je exaktná veda, čo znamená, že nedokáže zmerať jednotlivca ani predpokladať jeho budúce konanie.

Ako píše nemecký profesor ekonómie Jan Schnellenbach z Brandenburskej technickej univerzity v Cottbuse, ekonomická efektívnosť je omnoho širší pojem ako technologická efektívnosť a pre niektorých môže mať zmysel využívať aj menej efektívne či drahšie technológie.

Rovnako niektorým vodičom sa autá so spaľovacím motorom môžu jednoducho viac páčiť. Ak navyše podľa Schnellenbacha hovoríme o ekologických aspektoch, mali by sme brať do úvahy aj to, že v súčasnej Európe, zvlášť v Nemecku, je väčšina elektriny vyrábaná z fosílnych palív.

Zákaz spaľovacích motorov znamená koniec súťaže technologických alternatív a zásah do slobody človeka.