De uitlaatpijp van een elektrisch voertuig? Die bestaat natuurlijk niet echt. Maar dat betekent niet dat een elektrische wagen geen CO2 uitstoot. Confused much? YERA probeert het in dit artikel te verduidelijken. De uitstoot die we hier bedoelen is niet de directe maar de indirecte uitstoot. Hieronder verstaan we de uitstoot die gepaard gaat met de productie en het transport van de elektriciteit. Verder maken we de balans op tussen een bestaande elektrische wagen en diesel-aangedreven voertuig. De vergelijking is deze tussen een Tesla Model S en een Audi A7 3.0 TDI. Om af te sluiten werpen we een blik op de toekomst.
Ook elektriciteitsproductie brengt CO2 met zich mee
Laat ons eerst eens nagaan hoeveel CO2 een wagen uitstoot per gereden kilometer. We brengen zowel de productie en het transport van de brandstof als de uitstoot tijdens het gebruik van de wagen in rekening. We bekijken eerst de ‘klassieke’ verbrandingsmotor.
Een verbrandingsmotor gebruikt diesel of benzine als brandstof. Om die brandstof te bekomen, moet men eerst ruwe olie oppompen en die verwerken tot een bruikbaar eindproduct. Het ICCT (International Council on Clean Transportation) rapporteert dat de verwerking van ruwe olie gemiddeld een uitstoot van 12 g CO2/MJ met zich meebrengt [1]. Als we voor diesel en benzine een energie-inhoud van respectievelijk 36 MJ/liter en 32 MJ/liter aannemen, resulteert dit in een CO2-uitstoot van 432 g CO2/liter voor diesel en 384 g CO2/liter voor benzine. De processen die het rapport in rekening brengt om deze uitstoot te bepalen zijn: het oppompen van de ruwe olie; het affakkelen en ontluchten van de ruwe olie; de vluchtige emissies; het transport van de ruwe olie; de raffinage tot diesel of benzine.
Natuurlijk stoot een wagen met een verbrandingsmotor ook CO2 uit tijdens het rijden. Bij het verbranden van één liter diesel of benzine, wordt respectievelijk 2680 en 2350 g CO2 uitgestoten. Voor diesel hebben we dus een totale CO2-uitstoot van 3312 g CO2/liter, voor benzine is dit 2734 g CO2/liter.
Ook bij de productie van elektriciteit wordt er CO2 uitgestoten. Onderstaande figuur toont per type brandstof hoeveel elektriciteit er in 2013 in de EU-28 geproduceerd werd. (Gegevens van Eurostat.) Kernenergie, hernieuwbare energie en vaste brandstoffen (vooral steenkool) hebben elk een aandeel van ongeveer 27%. Aardgas is goed voor zo’n 16%. Ruwe olie en petroleum, afval en anderen vullen de overige 3% in.
Om de CO2-uitstoot van elk van deze technieken te bepalen, baseren we ons op een rapport van het IPCC uit 2011 [2]. Onderstaande tabel toont de resultaten. Het is opvallend dat steenkool en aardgas, waarmee 43% van de elektriciteit opgewekt wordt, verantwoordelijk zijn voor meer dan 90% van de CO2-uitstoot. Om de CO2-uitstoot van ruwe olie en petroleum te bepalen, baseerden we ons op de redenering die we maakten bij de verbrandingsmotoren en veronderstelden we een rendement van 30% voor de centrales. Omdat het moeilijk is om een juiste waarde te geven voor de categorieën ‘afval’ en ‘anderen’, kiezen we 1000 ton CO2/GWh.
In totaal werd in 2013 in de EU-28 3260 TWh elektriciteit opgewekt. Hierdoor werd 1.24 miljard ton CO2 uitgestoten. Dit betekent dus dat er 380 g CO2/kWh geproduceerde elektriciteit uitgestoten werd. Als we daarbij ook nog een verlies van 5% in het transmissie- en distributienet in rekening brengen, komen we voor elektriciteit tot een uitstoot van 400 g CO2/kWh.
Audi vs Tesla, wie doet beter?
Laat ons nu eens even de vergelijking maken tussen een Audi A7 3.0 TDI en een Tesla Model S. De gegevens die we gebruiken zijn samengevat in onderstaande tabel. Het verbruik van de Tesla werd bepaald op basis van de energie-inhoud van de batterij die 70 kWh bedraagt en de het rijbereik van 386km.
De Audi verbruikt 6 l/100km en we hadden berekend dat hij hierbij 3312 g CO2/liter uitstoot. Na wat rekenwerk vinden we dat de Audi een totale uitstoot heeft van bijna 199 g CO2/km. Voor de Tesla kunnen we dezelfde redenering maken en vinden we een uitstoot van 72.4 g CO2/km.
Het is duidelijk dat je ook door met een elektrische wagen te rijden nog steeds CO2 uitstoot. Toch is dit heel wat minder dan wanneer je dezelfde rit met een auto met een diesel- of benzine motor zou maken. Zelfs in de winter, wanneer een Tesla heel wat van zijn elektrische energie zal gebruiken om de temperatuur in je wagen comfortabel te houden, zal hij nog steeds minder CO2 uitstoten dan een Audi, die je wagen kan verwarmen met de restwarmte van de motor.
Zolang een groot deel van onze elektriciteit opgewekt wordt door steenkool- en gascentrales, zullen ook elektrische wagens hun steentje bijdragen aan de klimaatopwarming. Al doen ze het beter dan de vele diesel- en benzinewagens die er vandaag de dag rondrijden.
Hieruit blijkt nog maar eens dat ook in de energiesector heel veel zaken samenhangen en dat men goed moet opletten bij de conclusies die men trekt.
Een blik op de toekomst
Is de reikwijdte van een elektrische wagen een probleem? Over het algemeen niet. Het grootste deel van de ritten is namelijk korter dan 100km. Die afstand kan je met een elektrische wagen probleemloos afleggen. En als je dan toch eens op reis gaat, kan je de wagen na 200 à 300 km opladen tijdens een korte pauze. Zeker met de fast-charging laadstations die er aankomen, zal ook je elektrische wagen in de toekomst snel terug op de baan zijn.
Een alternatief voor de versie met batterijen is de elektrische wagen met brandstofcellen. Het klinkt misschien niet ecologisch, maar er komt geen verbranding aan te pas. In tegenstelling tot een batterij, wordt bij een brandstofcel de primaire energie (waterstof) in de wagen omgezet naar elektrische energie. Deze wordt weliswaar ook gestockeerd in een batterij vooraleer de elektromotor de elektronen verorbert en mechanische energie naar de wielen brengt. Maar de batterij dient hier eerder als buffer dan als opslag. Verschillende autofabrikanten hebben al enkele voertuigen als deze op de markt gebracht. BMW met zijn Hydrogen 7-reeks, Honda met de Clarity…..Het (huidige) grote nadeel is dat het rendement van een brandstofcel nog de wensen overlaat.
(Fijne) stof om over na te denken dus!
Door Jan Kapteijn Den Bouwmeester en Jelle Jaubin voor YERA
Bronnen
[1] http://www.theicct.org/sites/default/files/ICCT_crudeoil_Eur_Dec2010_sum.pdf
[2] http://srren.ipcc-wg3.de/report/IPCC_SRREN_Annex_II.pdf