De ce tot mașinile electrice ar fi de preferat dacă s-ar folosi doar gazele naturale în transporturi?

Pornim de la ideea că gazele naturale înlocuiesc petrolul, dar și cărbunii (pentru obținerea energiei necesare mașinilor electrice). În aceste condiții, partizanii mașinilor alimentate cu gaz vor fi neplăcut surprinși să afle că tot mașinile electrice sunt mai bune. Iată de ce.

PE SCURT – Studiul celor de la Carnegie Mellon University se concentrează pe șase tipuri de propulsie:

  • motoare alimentate cu gaz natural compresat (CNG)
  • electricitate obținută din arderea gazului natural – pentru bateriile mașinilor electrice
  • hidrogen obținut din gazul natural – pentru mașinile cu tehnologie fuel-cell
  • carburanți pe bază de gaze naturale
  • metanol obținut din gaze naturale
  • etanol obținut din metan

Comparația este făcută cu motoae convenționale pe benzină și diesel, fiind realizată pe două categorii de vehicule: autoturisme de persoane, respectiv SUV-uri. Studiul ia în considerare emisiile totale de gaze cu efect de seră, de la producția combustibililor/energiei până la consumul în utilizare. O particularitate a studiului o reprezintă atenția la emisiile necontrolate de metan – acest gaz produce în 20 de ani efectele pe care dioxidul de carbon le produce în 100 de ani.

Conform studiului, cel mai puțin poluant sistem de propulsie este cel electric – energia obținută din arderea gazelor naturale asigură cele mai mici niveluri de emisii de gaze cu efect de seră. La polul opus se situează motoarele convenționale, care utilizează carburanții pe bază de gaze naturale ca alternativă la combustibilii petroliferi. În plus, SUV-urile sunt mai poluante decât autoturismele mai mici.

Mai multe detalii, în continuare

În SUA asistăm, de câțiva ani încoace, la o adevărată frenezie a celor din lumea transporturilor, care consideră gazul natural drept combustibilul viitorului. În mare parte datorită ”shale-gas revolution”, adică a faptului că SUA are mari rezerve de gaze (în special de șist), deci nu ar mai trebui să importe petrol și nici să folosească așa mult cărbune.

În ultimii 25 de ani, sectorul transporturilor din SUA a înregistrat o creștere de 40% a emisiilor de CO2, ceea ce periclitează obiectivele americanilor de reducere a gradului de poluare. Cum gazul natural e considerat ceva mai puțin poluant decât petrolul, nu este de mirare interesul major al companiilor auto – mai ales în urma eșecului popularizării peste ocean a motoarelor diesel în domeniul autoturismelor.

gaze naturale combustibil masini - ecoprofit 3
Gazul natural – combustibilul eco al viitorului? NOT SO FAST!

Dată fiind această situație, cercetătorii de la Universitatea Carnegie Mellon s-au hotărât să întreprindă un studiu comparativ, între mai multe sisteme de propulsie pentru autovehicule, luând ca sursă principală de producere a energiei (carburant sau curent electric) doar gazele naturale.

Prin urmare, au fost luate în calcul mai multe sisteme de propulsie, candidate la ”Miss Reducerea Gazelor cu Efect de Seră”. Care au fost raportate la motoare convenționale pe benzină (”Conv. gasoline”) și diesel (”Conv. diesel”) din punct de vedere al poluării. S-a considerat tot ciclul de producere și utilizare a sursei de energie pentru propulsie, dar și factorul suplimentar de risc al emisiilor necontrolate de metan, care au efecte mult mai severe decât dioxidul de carbon în ce privește producerea efectului de seră.

Iată despre ce combustibili este vorba, respectiv tipuri de motoare:

  • CNG (gaz natural compresat, care e diferit de GPL), pentru un motor cu ardere internă adaptat funcționării cu așa ceva
  • carburanți Fischer-Tropsch (”F-T gasoline”, benzină și motorină obținute din gaze naturale), tot pentru motoare cu ardere internă (care se regăsesc și pe mașini hibride și hibride plug-in)
  • metanol (”M85”)obținut din gaze naturale, utilizat în motoare cu ardere internă de tip flex-fuel
  • etanol (”E85”) derivat din etan, utilizat tot în motoare cu ardere internă de tip flex-fuel
  • hidrogen obținut din metan, pentru propulsie de tip fuel-cell (”GH2” și ”LH2”)
  • electricitate obținută prin arderea gazelor naturale, pentru mașini electrice (”BEV”) și mașini hibride plug-in cu autonomie electrică de câteva zeci de kilometri (”PHEV 30” și ”PHEV 60”).

De asemenea, studiul se referă și la două mari categorii de autovehicule: autoturisme normale pentru transport persoane, respectiv SUV-uri – fiind vorba, practic, de cele mai populare tipuri de mașini comercializate în SUA.

gaze naturale combustibil masini - ecoprofit 1
Ciclul de viață al emisiilor cu efect de seră (GHG), provenite din producerea și utilizarea gazului natural, în cazul autoturismelor (sus), respectiv a SUV-urilor (jos). Sunt luați în considerare trei factori pentru valorile emisiilor (în gCO2 echivalent/km): fabricarea vehiculului, producerea și transportul combustibilului, respectiv folosirea combustibilului pentru propulsie. În fiecare grafic sunt făcute comparațiile între diversele sisteme de propulsie, pentru ciclul de viață de 20 de ani a emisiilor, respectiv cel de 100 de ani. Graficele din partea dreaptă prezintă viziunea pesimistă (adică scăpările necontrolate de metan sunt de 2,0%, nu de 1,3%, ca în scenariul optimist)

După cum se poate observa, mașinile electrice stau cel mai bine în privința emisiilor totale de gaze cu efect de seră, în cazul în care gazele naturale sunt folosite pentru producerea curentului electric. Față de un motor convențional pe benzină, emisiile sunt mai scăzute cu 40%. O situație apropiată se înregistrează și în cazul mașinilor hibride plug-in, cu autonomii de circa 30 km, respectiv 60 km, care înregistrează emisii mai scăzute cu 30% față de un motor convențional pe benzină.

gaze naturale combustibil masini - ecoprofit 4
Credeți că gazul natural comprimat (CNG) e o soluție mai bună decât benzina? THINK AGAIN!

Nici mașinile hibride (care combină un motor pe benzină cu unul electric) nu stau rău, economisind circa 22% din emisiile cu efect de seră față de motoarele pe benzină convenționale. În rest, însă, sistemele fuel cell sau motoarele CNG au rezultate la același nivel cu motoarele pe benzină normale, iar restul soluțiilor de combustibili derivați din gazele naturale sunt mai poluante decât ”benzinarul” chiar și cu aproape 30%.

Considerentele de mai sus sunt valabile pentru ipoteza în care ciclul de viață al emisiilor este de 100 de ani. Dacă se ia în considerare ipoteza mai drastică, a unui ciclu redus la doar 20 de ani (ceea ce înseamnă și un efect mai puternic de seră), mașinile electrice rămân cel mai bine plasate, dar emisiile totale ale acestora cresc cu 13%, ceea ce înseamnă că economia la nivelul poluării, față de motoarele convenționale pe benzină, se reduce de la 40% la 34%.

gaze naturale combustibil masini - ecoprofit 5
Da, hidrogenul este nepoluant, dar cum rămâne cu obținerea lui din gaze naturale? BAD CHOICE!

Și în cazul propulsiei hibride plug-in și a celei hibride normale se înregistrează creșteri similare, dar, față de motoarele pe benzină, aceste soluții prezintă în continuare avantajul reducerii gradului de emisii cu efect de seră, între 22 și 27%. În schimb, sistemele fuel-cell devin chiar ceva mai poluante decât motoarele pe benzină, producerea hidrogenului din gazele naturale contribuind cel mai mult la aceste rezultate proaste.

În rest, motoarele CNG și celelalte motoare care utilizează diverști carburanți bazați pe gazele naturale devin vizibil mai poluante și mai ineficiente decât motoarele pe benzină normale în acest scenariu, a cicului de viață al emisiilor de numai 20 de ani. Iar dacă luăm în considerare varianta pesimistă, cu scăpări necontrolate mai mari de metan, sistemele fuel-cell și toate celelalte soluții de motoare cu ardere internă ajung la emisii mai mari cu până la 60%!

gaze naturale combustibil masini - ecoprofit 6
SUV-urile electrice sunt cu 40% mai poluante decât autoturismele electrice? UNBELIEVABLE, BUT TRUE!

O altă concluzie importantă este legată de diferențele de poluare între autoturismele normale și SUV-uri. Dacă în cazul motoarelor cu ardere internă este deja cunoscut faptul că SUV-urile prezintă un consum mai mare decât autoturismele, în principal din cauza unui gabarit superior și a unei mase mai mari, sunt surprinzătoarele diferențele mari când vine vorba de sistemele de propulsie neconvenționale.

De exemplu, un SUV cu sistem fuel-cell are emisii cu efect de seră mai mari cu 20% decât un autoturism cu un sistem similar, iar, în cazul propulsiei electrice, această diferență ajunge să depășească 40%, în detrimentul SUV-ului. Este, practic, dovada că moda explozivă a SUV-urilor nu va ajuta în viitor la scăderea poluării, chiar dacă se adoptă soluții mai puțin poluante pentru propulsie.

Citiți tot studiul Carnegie Mellon University

gaze naturale combustibil masini - ecoprofit 7
Soluții de propulsie bazate pe gaze (mai ales de șist)? NO THANKS!

În concluzie, acest studiu ne arată că nici măcar gazele naturale, care sunt cel mai mic ”rău” dintre combustibilii fosili (deci mai puțin poluante decât cărbunii sau petrolul), nu sunt o soluție viabilă pentru a reduce semnificativ poluarea din sectorul transporturilor. În plus, devine foarte clar că tehnologia propulsiei electrice este mult superioară tehnologiilor motoarelor cu ardere internă, care pur și simplu au atins niște limite insurmontabile în materie de scădere a poluării. Iar în momentul când curentul electric pentru baterii va fi obținut doar din surse regenerabile, și sistemele de propulsie hibridă și hibridă plug-in vor fi depășite categoric.