Jakie źródła energii wykorzystać w procesie dekarbonizacji transportu?

Obecnie dostępne są cztery główne źródła energii wykorzystywane do napędu pojazdów ciężarowych:

• Olej napędowy
• Gaz
• Wodór
• Energia elektryczna

Przeanalizujmy każde z nich, aby sprawdzić, które rozwiązania najlepiej wspierają ograniczenie emisji CO₂ w transporcie drogowym.

Wszystkie wartości emisji CO₂ przedstawione poniżej zostały obliczone w ujęciu „od kołyski do grobu” – oznacza to, że uwzględniają cały cykl życia produktu: od produkcji energii i pojazdu, aż po zakończenie jego eksploatacji. Analizy dotyczą pojazdu ciężarowego o masie 16 ton.

Biopaliwa i paliwa alternatywne dla silników wysokoprężnych

Biodiesel – ester metylowy kwasów tłuszczowych produkowany między innymi z olejów roślinnych, takich jak olej rzepakowy – pozwala ograniczyć emisję CO₂ o około 65% w porównaniu z konwencjonalnym olejem napędowym. Może on stanowić uzupełnienie działań na rzecz dekarbonizacji transportu drogowego, a obecnie jest jednym z najtańszych dostępnych rozwiązań.

Jednocześnie wykorzystanie biodiesla w transporcie drogowym jest ograniczone ze względu na jego dostępność. Jego produkcja może wiązać się z ryzykiem wylesiania oraz konkurować z innymi sektorami gospodarki, między innymi z produkcją żywności. Szacuje się, że do 2040 roku nie więcej niż 10% samochodów ciężarowych będzie wykorzystywać tego rodzaju paliwo.

Paliwa syntetyczne i biopaliwa drugiej generacji

Paliwa syntetyczne (XTL, HVO) oraz biopaliwa drugiej generacji pozwalają na jeszcze większą redukcję emisji CO₂. Są produkowane między innymi z tłuszczów zwierzęcych, zużytych olejów oraz odpadów leśnych, dzięki czemu nie konkurują bezpośrednio z produkcją żywności. Ich dostępność pozostaje jednak obecnie bardzo ograniczona i prawdopodobnie będzie taka przez kolejne dekady, ponieważ ilość możliwych do wykorzystania surowców jest ograniczona.

E-diesel

E-diesel, produkowany z wykorzystaniem odnawialnej energii elektrycznej, wody oraz CO₂ wychwytywanego z atmosfery, również umożliwia redukcję emisji o około 65% w porównaniu z konwencjonalnym olejem napędowym.

Jednak wdrożenie tego rozwiązania na szeroką skalę wymaga ogromnych inwestycji, których realizacja nadal pozostaje niepewna.

Gaz wykorzystywany w transporcie występuje przede wszystkim w dwóch formach:

• kopalnego gazu ziemnego,
• biogazu / biometanu produkowanego poprzez fermentację lub zgazowanie materii organicznej (biomasy).

Gaz ziemny

Kopalny gaz ziemny pozwala ograniczyć emisję CO₂ jedynie o około 5% w porównaniu z olejem napędowym.

Z tego względu nie stanowi realnej ścieżki prowadzącej do pełnej dekarbonizacji transportu.

Biometan i biogaz

Biometan oraz biogaz produkowany z materii organicznej pozwala ograniczyć emisję CO₂ o około 75% w porównaniu z olejem napędowym.

Ich dostępność jest jednak ograniczona i w przyszłości prawdopodobnie pozostanie na podobnym poziomie. Transport będzie konkurował o wykorzystanie tego źródła energii z innymi sektorami gospodarki. Dodatkowo cena biogazu może wzrosnąć – w 2019 roku była już około 4 razy wyższa niż cena gazu ziemnego, a dalszy wzrost może być związany z ograniczeniem publicznego wsparcia dla jego produkcji. Biogaz generuje również emisję tlenków azotu (NOx), co ogranicza możliwość jego stosowania w obszarach miejskich.

Ponadto metan ma bardzo wysoki potencjał cieplarniany – jego wpływ na globalne ocieplenie jest około 86 razy większy niż CO₂ w perspektywie 80 lat. Z tego powodu konieczne jest bardzo dokładne monitorowanie procesu produkcji i transportu, aby ograniczyć ryzyko wycieków.

Szacuje się, że w 2040 roku około 10% samochodów ciężarowych – głównie pojazdów ciężkich, dalekobieżnych oraz wykorzystywanych w budownictwie – może być napędzanych biogazem.

Energia elektryczna produkowana z odnawialnych źródeł energii lub energii jądrowej pozwala obecnie ograniczyć emisję CO₂ średnio o 55% w porównaniu z kopalnym olejem napędowym. W niektórych krajach, takich jak Francja, redukcja ta przekracza 80%. Technologia elektrycznych układów napędowych jest już dostępna, a wydajność oraz pojemność akumulatorów stale rosną. Elektryczne samochody ciężarowe, dzięki brakowi lokalnej emisji spalin, są jednym z najbardziej efektywnych rozwiązań ograniczających zanieczyszczenie powietrza w miastach.

Mogą być ładowane w nocy – poza godzinami szczytu – zarówno przy wykorzystaniu przemysłowych przyłączy trójfazowych, jak i standardowych punktów ładowania.

Zapewniają również:

• cichszą pracę,
• większy komfort jazdy dla kierowcy,
• lepsze warunki pracy podczas codziennej eksploatacji.

Choć obecnie pojazdy elektryczne są nadal droższe od odpowiedników z silnikiem Diesla, różnica ta systematycznie maleje.

Niektóre zastosowania, takie jak wywóz odpadów, już dziś osiągają konkurencyjność ekonomiczną.

Od 2025 roku całkowity koszt posiadania i eksploatacji elektrycznej ciężarówki zasilanej akumulatorami, wykorzystywanej w transporcie miejskim, będzie niższy niż w przypadku pojazdu z silnikiem Diesla.

Do tego czasu wszystkie zastosowania miejskie mają być możliwe do realizacji przy wykorzystaniu elektrycznych samochodów ciężarowych.

Analiza całego cyklu życia samochodów ciężarowych („od kołyski do grobu”), całkowitych kosztów eksploatacji, łatwości użytkowania oraz dostępności niskoemisyjnych źródeł energii pozwoliła określić przewidywany udział poszczególnych technologii w przyszłości transportu.

Prognozowany kierunek zmian:

0% ciężarówek wykorzystujących kopalny olej napędowy lub gaz ziemny

Transport będzie stopniowo odchodził od paliw kopalnych.

Do 20% samochodów ciężarowych wykorzystujących biopaliwa

Dotyczy to przede wszystkim najbardziej wymagających zastosowań, takich jak:

• transport dalekobieżny,
• ciężki sprzęt budowlany.

Około 80% samochodów ciężarowych wykorzystujących napędy elektryczne

Większość pojazdów będzie wyposażona w:

• akumulatory elektryczne,
• lub wodorowe ogniwa paliwowe w najbardziej wymagających zastosowaniach.

Dokładny udział obu technologii nie jest jeszcze możliwy do określenia, jednak kierunek transformacji jest jasny – przyszłość transportu ciężkiego będzie oparta na rozwiązaniach niskoemisyjnych i bezemisyjnych.