Některé důsledky hromadného rozšíření elektromobilů pro ČR

Od roku 2015 platí v Evropě limit 130 g/km CO₂, od roku 2021 bude platit hodnota 95 g/km CO₂ a Evropská komise odsouhlasila další snížení emisí CO₂ o 37,5 %, tj. na cca 60 g/km v roce 2030. Situaci dále komplikují požadavky na měření emisí podle procedury WLTP (Worldwide Harmonized Light-Duty Vehicles Test Procedure) pro každou modifikaci vozidla a od roku 2020 na měření emisí i v reálném provozu. Aby tyto požadavky, zejména limit CO₂, mohly být splněny a automobilky se vyhnuly pokutám 95 eur za každý gram CO₂, navíc násobeno počtem prodaných vozidel, jsou nuceny vyvíjet a prodávat elektrifikovaná vozidla, především elektromobily a hybridy dobíjené ze sítě (plug-in). Tento článek se zabývá posouzením globálních důsledků pro ČR za hypotetické situace,  kdy  by  se  nahradily  všechny  osobní  automobily  a užitková vozidla do 3,5 t elektromobily v souladu s trendem nastupující legislativy. Podrobně se analyzují jak energetické nároky na dobíjení, tak reálné možnosti dostupných obnovitelných i neobnovitelných zdrojů elektrické energie, celková produkce emisí CO₂, ekonomické důsledky pro státní rozpočet, ale i praktické důsledky pro uživatele prezentované na několika modelových příkladech.

Úvod

Přesto, že je emisními předpisy dlouhodobě vyvíjen tlak na vývoj spalovacích motorů a snižování emisí CO₂, které řadu let klesaly, tento pokles se v posledních dvou letech zastavil a v letech 2017  a 2018 došlo k jejich mírnému nárůstu. To je přičítáno jednak oblibě vozidel SUV, která zpravidla mají vyšší hmotnost, a tím i vyšší spotřebu, a dále neuváženému tažení proti vznětovým motorům, které obecně mají nižší emise CO₂ než motory zážehové.

Je zřejmé, že dosavadní represivní přístup se v poslední době míjí účinkem, a to nahrává názorům, že budoucnost automobilů je čistě elektrická. Základním problémem emisních předpisů je skutečnost,  že se zabývají jenom emisemi vznikajícími při jízdě vozidla a zcela pomíjejí skutečnost, že emise vznikají i při výrobě paliva (ať již benzinu, nafty, biopaliva nebo elektřiny), při výrobě baterií a při výrobě   i údržbě zařízení pro produkci elektřiny z obnovitelných zdrojů. Často se argumentuje nižší cenou elektrické energie, která však dosud není v ČR zatížena spotřební daní, jež do jisté míry doplňuje daň silniční. Pokud tedy dojde k náhradě automobilů elektromobily, bude nutné potřebné množství elektřiny někde vyrobit. Současně bude nutné vybudovat potřebnou infrastrukturu k distribuci energie a dobíjení elektrických vozidel. Při  současném  malém  počtu  elektromobilů  se mnohé otázky jeví jako banální nebo snadno řešitelné, mohou však mít zásadní vliv, pokud dojde ke hromadnému rozšíření vozidel  s elektrickým pohonem.

Spotřeba energie vozidel se spalovacími motory

Abychom získali představu o celkové spotřebě energie pro elektro- mobily, můžeme vyjít z toho, kolik energie spotřebují automobily. V úvahu jsou vzata všechna osobní vozidla s benzinovým nebo naftovým motorem, dodávky a další užitková vozidla do 3,5 t, která jsou v ČR v provozu. Nákladní automobily nad 3,5 t nejsou v tomto případě uvažovány, protože pro jejich provoz by byly potřeba jednak značně větší baterie, jednak mnohem silnější nabíjecí infrastruktura. Jako zdroj jsou použity podklady [1, 2 a 3], ve kterých jsou podrobně rozpracovány informace o počtech vozidel, jejich spotřebě, počtu ujetých km a další údaje. Použity jsou údaje platné pro rok 2016. Z těchto hodnot byly váženým průměrem vypočteny sumární údaje o počtu vozidel, jejich ročním proběhu a průměrné spotřebě uvedené v tab. 1.

Benzin	Nafta
Počet vozidel: 3 415 419	Počet vozidel: 2 432 645
Roční proběh [km]: 7538	Roční proběh [km]: 17 800
l/100 km: 7,4	l/100 km: 5,8

Z těchto údajů lze snadno určit spotřebu benzinu uvažovanými vozidly, která v roce 2016 byla 1 897 920 100 l (tj. 1 424 000 t). Celková spotřeba benzinu v ČR v roce 2016 činila 1 605 000 t [4].  Rozdíl může být způsoben nezahrnutou spotřebou motocyklů, zahradního  a lesního nářadí apod. i nevyrovnaným čerpáním benzinu cizími vozidly v ČR a tuzemskými vozidly v zahraničí.

Podobně spotřeba nafty uvažovanými vozidly byla 2 519 430 000 l (tj.  1  890  000  t).  Celková  spotřeba  nafty  v  roce  2016  byla vyšší, 4 733 000 t [4], což zahrnuje nejen silniční dopravu včetně nákladních vozidel, ale i železnici, říční dopravu, stavebnictví, zemědělství a lesnictví. Vliv má i tranzit, kde lze pouze odhadovat rozdíl, zmíněný u benzinu. Ze spotřeby lze přes výhřevnosti paliv stanovit energii spotřebovanou automobily se zážehovými motory, která je 60 506 TJ, a energii spotřebovanou naftovými motory, 80 722 TJ.

Pouze část této energie  se  využije  pro  pohon  vozidel,  větší  část  se odvede chladičem a výfukovými plyny, část se spotřebuje na mechanické ztráty (včetně pohonu rozvodu, vstřikování paliva atp.)   a část na vlastní spotřebu automobilu (klimatizace, palubní řídicí elektronika, osvětlení, zábavní elektronika apod.). Podle dostupných údajů z literatury je průměrná účinnost zážehového motoru cca 24 % (viz obr. 3, kde jsou jednotlivé ztráty vztaženy na celkovou energii v ropě). Účinnost převodů uvažujeme 96 %. S použitím těchto účinností pak vychází energie skutečně využitá pro pohon vozidel s benzinovými motory 13 941 TJ.

Podobně se pro pohon vozidel s naftovým motorem spotřebuje 22 473 TJ, přičemž průměrná účinnost vznětového motoru je 29 % a účinnost převodů 96 %. Celkem tedy za rok 2016 osobní a lehká nákladní vozidla spotřebovala 36 414 TJ energie pro samotnou jízdu (spotřeba na kolech vozidel).

Spotřeba energie elektromobilů

V dalším předpokládáme, že pro pohon elektromobilů bude potřeba stejné množství energie na kolech vozidla jako na pohon vozidel se spalovacím motorem. Ve skutečnosti bude tato hodnota poněkud vyšší, neboť elektromobily jsou v důsledku váhy baterií obecně těžší než běžné automobily, zejména v případech, kdy se požaduje dojezd srovnatelný s klasickým automobilem.

Tuto energii je nutné přepočítat na baterii, tj. zahrnout ztráty vznikající nabíjením a vybíjením baterie, ztráty v měničích, elektromotoru a v převodech. Podle Asociace pro elektromobilitu v ČR [7] je celková účinnost elektromobilu od procesu nabíjení po jízdu větší než 60 %. Jiný zdroj [8] udává interval účinnosti 59–62 %. Při uvažování účinnosti elektromobilů 61 % by bylo potřeba do baterií elektromobilů dodat 59 695 TJ ročně.

Část této energie získá elektromobil zpět rekuperací při brzdění elektromotorem, který v této fázi pracuje jako generátor. Tento podíl výrazně závisí na druhu provozu a stylu jízdy řidiče. Zdroj [6] udává, že ztráty brzděním jsou 4 % původní energie v ropě (obr. 3), při rekuperaci můžeme zpět do baterie získat pouze část těchto ztrát. Jiný zdroj [9] udává, že rekuperací se vrací 5 % energie, ve městském provozu bývá tato hodnota vyšší. Uvažujeme-li návratnost energie rekuperací 4 %, bude celková roční spotřeba pro pohon elektromobilů korigována na 57 307 TJ.

V zimních měsících je nutné ve vozidle topit, jednak kvůli pohodlí posádky, jednak kvůli odmlžení skel. Ve vozidle se spalovacím motorem je k vytápění používáno odpadní teplo motoru. Pokud toto teplo zahrneme do účinnosti, pak účinnost spalovacího motoru bude vyšší než dříve uváděných 24 %. Naproti tomu u elektromobilu je nutné topit elektřinou z baterie (případně využít odpadní teplo z elektromotoru a z baterie, které však k vytápění vozidla nestačí a je nutno jej doplnit např. tepelným čerpadlem), účinnost elektrického pohonu bude tedy nižší než výše uváděných 61 %. Pro stanovení vlivu topení na  spotřebu  energie z baterie je možné vyjít například  z údajů o spotřebě elektromobilu Nissan Leaf v reálném provozu při různých venkovních teplotách [10].

 

Emise

Nespornou předností elektrických pohonů vozidel je eliminace oxidů dusíku NO_x a částic PM, pocházejících z výfukových plynů automobilů se spalovacím motorem, emitovaných ve městech v přímém kontaktu s obyvateli. I když v současnosti dostupné technologie dokáží množství těchto škodlivých látek snížit na minimum, jejich úplné odstranění by zlepšilo ovzduší zejména ve městech. Tepelné elektrárny však také emitují jak částice, tak oxidy dusíku, byť rovněž ve velmi omezeném množství po čištění spalin.

Nicméně aktuálně problematickou a nejvíce sledovanou složkou emisí jsou plyny, jimž je připisován skleníkový efekt. Z nich nejvíce produkovanou složkou je oxid uhličitý CO₂. Ostatní skleníkové plyny emitované provozem vozidel, jako např. metan, se přepočítávají na ekvivalentní množství CO₂. Pokuty, které budou automobilky platit od roku 2021 za nesplnění limitu CO₂, mohou být pro výrobce až likvidační.

CO₂ je přirozenou součástí atmosféry (dnes kolem 0,04 %) a v běžných množstvích není zdraví škodlivý, pokud pomineme jeho nedýchatelnost při velkých koncentracích v řádu procent a vyšších. Je mu však připisován významný podíl na globálním oteplování. Naprostá většina CO₂ pochází z přírodních zdrojů, pouze asi 3 % až 5 % z lidské činnosti, i když tento podíl pomalu roste. Z toho největší část tvoří výroba elektrické energie, průmysl a domácnosti, na dopravu připadá přibližně 1/5 až 1/4 a z ní zhruba 3/4 tvoří silniční doprava. Údaje z jednotlivých zdrojů se poněkud liší, avšak z výfuků automobilů vychází zlomek procenta z celkové produkce CO₂ ve světě. Navíc Evropa se na ní podílí pouhými 15 % (obr. 8). Množství oxidu uhličitého, vyprodukované osobními a užitkovými automobily v ČR, lze spočítat z jejich spotřeby a v roce 2016 z jejich výfuků vyšlo 11 195 900 t CO₂. Pokud dojde k náhradě zde uvažovaných automobilů elektromobily, výše uvedené emise CO₂ zmizí. To by byl beze sporu pozitivní výsledek a údaj, jímž mnozí aktivisté argumentují. Pro provoz elektromobilů však bude nutné vyrobit přibližně 20 000 000 MWh elektrické energie (viz výše). V České republice se zhrubapolovinaelektrickéenergievyrábíspalovánímuhlí(obr. 9). Množství vyprodukovaných emisí oxidu uhličitého při výrobě elektřiny lze spočítat jako součin vyrobené energie a emisního faktoru ef_co2 = 0,52 t CO2/MWh (obr. 10), jenž je pro energetický mix ČR (obr. 9) uváděn v [19] s odvoláním na statistická data Mezinárodní energetické agentury. Při výrobě elektřiny tedy vznikne (a „z komína elektrárny“ vyjde) 10 400 000 t CO₂. Porovnáme-li emise, vzniklé při provozu automobilů (11  195 900 t CO₂), a emise vytvořené při výrobě elektřiny pro ekvivalentní množství elektromobilů (10 400 000 t CO₂), je zřejmé, že při náhradě automobilů se spalovacími motory elektromobily se při zachování současného energetického mixu ČR neušetří téměř nic. Rozdíl je pouhých několik procent.

Je nutné poznamenat, že toto neplatí obecně. V zemích, kde velký podíl elektrické  energie  pochází z vodních elektráren (např. Norsko, Švýcarsko apod., viz obr. 10), dojde přechodem na  elektromobilitu k významné úspoře emisí CO₂. Podobně  ve  Francii,  kde  zhruba ¾ elektřiny pocházejí z jaderných zdrojů, dojde k úspoře emisí. Naopak v Polsku  (a  podobně  např. v Číně), kde se podstatná část elektřiny vyrábí z uhlí, by přechodem  na  elektomobilitu  došlo  kezvýšení emisí CO₂.

Z hlediska globálního  oteplování je lhostejné, zda je oxid uhličitý vyprodukován z výfuků automobilů ve městě nebo z komínu elektrárny vzdálené např. 100 km či dokonce v jiné zemi. K emisím vznikajícím při provozu automobilů je proto potřeba přičíst emise vznikající  při  výrobě  paliv  (cca  12 %) [6] a pro provoz elektromobilů připočítat i jednorázové množství emisí vznikajících při výrobě baterií. Toto množství není zanedbatelné, údaje v literatuře se liší a odpovídá množství  emisí  vyprodukovaných srovnatelným  automobilem  za několik let provozu.

S uvážením těchto skutečností lze konstatovat, že bez výrazné změny energetického mixu ČR ani přes vysoké náklady vložené automobilkami do vývoje a výroby elektromobilů a státem do nabíjecí infrastruktury nedojde v ČR při přechodu na elektromobily ke snížení emisí CO₂.

Tento závěr platí obecně pro každý počet elektromobilů, a tedy i pro nadcházející období postupného nahrazování automobilů se spalovacími motory bateriovými elektromobily.

■ při spotřebě 15 kWh/100 km, využitelná kapacita baterie = 45 kWh, potřebná jmenovitá kapacita = cca 55 kWh;

■ při spotřebě 25 kWh/100 km, využitelná kapacita baterie = 75 kWh, potřebná jmenovitá kapacita = cca 90 kWh.

Dobíjení

Obecně lze možnosti dobíjení baterií rozdělit do tří kategorií:
■ rychlé dobíjení;
■ pomalé dobíjení;
■ dobíjení rekuperací.

Rychlé dobíjení probíhá stejnosměrným proudem u veřejné rychlodobíjecí stanice nebo u pouličního dobíjecího stojanu a v závislosti na typu může být v širokém rozsahu výkonů cca od 20 kW do 350 kW. Na výkonu dobíjecí stanice závisí čas dobíjení. Avšak s rostoucím výkonem roste dobíjecí proud, tím výrazně rostou ztráty a ztrátová energie se mění na teplo. Navíc je třeba si uvědomit, že rychlonabíjecí stanice zpravidla končí nabíjení při 80 % stavu nabití baterie. Příčinou je výrazně rostoucí odpor při stavu nabití baterie blížící se 100 %, který zvyšuje ztráty při dobíjení a výrazně prodlužuje čas do plného nabití. Pokud jsou tedy vozidla závislá na dobíjení v rychlodobíjecích stanicích, při dobíjení do 80 % kapacity baterie se jejich dojezd snižuje na cca 3/4, nebo potřebná velikost baterií musí být o 20 % vyšší. S velikostí baterie ovšem roste i její váha a cena.

Pomalé dobíjení probíhá střídavým proudem z běžné zásuvky, třífázové zásuvky nebo nástěnné dobíječky, tzv. wallboxu. Vlastní dobíječka je ve vozidle a mění střídavý proud na stejnosměrný, kterým dobíjí baterii. Dobíjecí výkon je však vždy omezen výkonem dobíječky ve vozidle. Malým výkonem je možné dobíjení až do 100 % kapacity baterie bez výrazného prodloužení poslední fáze dobíjení.

Rekuperací se dobíjí každý elektromobil automaticky při zpomalování a brzdění. V některých případech lze úroveň rekuperace (a tím zpo- malování rychlosti jízdy) nastavit na více úrovní. V žádném případě však nelze rekuperací vrátit do baterie celou energii, která byla použita pro rozjezd vozidla.

Samostatnou otázkou, přesahující rozsah tohoto článku, je zajištění bezpečnosti při manipulaci s vysokým napětím při případné poruše nebo při vzniku požáru baterie, zejména v podzemních garážích.

Modelový příklad 1 – byt nebo rodinný dům

Je-li v blízkosti parkovacího místa elektromobilu běžná elektrická zásuvka, lze z ní dobíjet kterýkoliv elektromobil. V bytech je rozvod střídavého proudu 230 V a hlavní bytový přívod je obvykle jištěn buď jednofázovým jističem 25 A, nebo třífázovým jističem 20 A. Jednotlivé bytové zásuvkové okruhy jsou jištěny v obou případech obvykle jističi 16 A. Z toho vyplývá, že pro dobíjení ze zásuvky lze použít maximálně výkon 3,7 kW, pokud není na stejném okruhu zároveň využíván jiný spotřebič s velkým příkonem – např. pračka, trouba nebo rychlovarná konvice, jinak hrozí vypadnutí jističe. Dobíjecí čas z nuly na 100 % při výše uvedených využitelných kapacitách baterie 45 kWh a 75 kWh by byl minimálně 12,2 až 20,3 hodin. Pokud bychom chtěli dosáhnout kratšího času, je nutné použít třífázový rozvod elektrického proudu, což v řadě případů znamená podstatný zásah do elektroinstalace domu. Pak je možné použít např. wallbox s výkonem 11 kW a proudem 16 A, což zkrátí nabíjecí časy na 4,1 až 6,8 hod. nebo wallbox s výkonem 22 kW a proudem 32 A, kdy budou dobíjecí časy poloviční, tj. 2,1 až 3,4 hod.

Přes relativně dlouhé časy, které lze využít zejména v noci, by měl být tento způsob dobíjení používán přednostně všude, kde je to možné, neboť je nejlevnější jak z hlediska nákladů na elektřinu, tak i nákladů na potřebné investice. Cena domácí třífázové dobíječky včetně instalace přijde na několik desítek tisíc Kč [23]. Limitem ovšem bude příkon bytu či domu, závislý na venkovní infrastruktuře (trafostanicích, kabeláži), která by při zapojení většího počtu elektromobilů v dané oblasti musela být rekonstruována!

Modelový příklad 2 – dobíjení u dobíjecí stanice

Současné čerpací stanice mají tu výhodu, že u nich lze natankovat rychle, což u dobíjecích stanic neplatí. V tomto případě již musí být použity rychlodobíječky se stejnosměrným proudem a dobíjení omezené na 80 % kapacity baterie. Standardním výkonem takové dobíječky je v současné době 50 kW. Dobíjecí čas pak bude 0,72 až 1,2 hod. I když budeme předpokládat, že k dobíjecí stanici budou přijíždět elektromobily s neúplně vybitou baterií, budou se časy dobíjení pohybovat v rozmezí 0,5 a 1 hod. Uvážíme-li, že čas tankování benzinu nebo nafty včetně zaplacení je přibližně 5 min., pak čas dobíjení elektromobilu bude 6× až 12× delší. Pokud by tedy došlo k úplné náhradě automobilů se spalovacím motorem elektromobily a tyto by byly závislé na rychlodobíjecích stanicích, pak by na místě běžné čerpací stanice s osmi výdejními místy (čtyři stojany) – pokud by měla obsloužit stejný počet vozidel – muselo být 48 až 96 dobíjecích míst, které by zabraly plochu 6 až 12 běžných čerpacích stanic plus příjezdové a obslužné plochy. Je zřejmé, že na to zejména ve městech není v okolí současných čerpacích stanic dostatek prostoru. Příkon takové dobíjecí stanice by byl bez uvažování ztrát 2,4 až 4,8 MW. Navíc vzhledem k tomu, že rychlonabíjení dobije baterie jen do 80 %, bude frekvence dobíjení ještě o cca 20 % vyšší a úměrně tomu budou potřeba vyšší počty dobíjecích míst a příkony stanic.

Zmiňovaný příkon mnohostojanové dobíjecí stanice již nelze zajistit nízkonapěťovým vedením a každá taková dobíjecí stanice by musela být připojena na vysokonapěťový rozvod elektřiny se všemi souvisejí- cími důsledky (přívod, trafo, požární zabezpečení, …). Alternativou je vybavení takové stanice kapacitními akumulátory, které by se dobíjely z běžné sítě v čase mezi dobíjením jednotlivých elektromobilů. Toto řešení ovšem dává smysl jen u velmi málo zatížených stanic nebo pro období, kdy elektromobilů bude ještě málo.

Pokud bychom požadovali dojezd 600 km, srovnatelný s dojezdem běžných automobilů na plnou nádrž, byly by potřebné velikosti baterií, a tedy i dobíjecí časy, počty dobíjecích míst, potřebná plocha a celkový příkon dobíjecích stanic dvojnásobné.

Dalším problémem by bylo požární zabezpečení této stanice. Podle dostupné literatury [24] je pro uhašení případného požáru baterie potřeba až 12 000 l vody, a poté je třeba elektromobil ponořit do nádrže s vodou nebo zasypat pískem pro zamezení přístupu vzduchu a opakovaného vznícení. Znamená to, že by dobíjecí stanice musela být vybavena silným přívodem vody a požární nádrží.

V ČR je v současné době přibližně 4000 čerpacích stanic. Uváží- me-li nároky na počty dobíječek, jejich cenu, prostor potřebný pro takové dobíjecí stanice a jejich příkon, je obvyklé tvrzení, že „problém s dobíjením elektromobilů bude odstraněn, až bude dostatek rychlodobíječek“, platné jen po dobu, dokud je elektromobilů málo. Rychlodobíjecích stanic prakticky nikdy nemůže být dostatek.

Jedinou možností, jak snížit neúnosné počty dobíjecích míst, je zvýšení výkonu dobíječek. Pomineme-li zvýšené nároky na vlastnosti baterií a elektroinstalace ve vozidlech, je možnou cestou zvyšovat napětí (což má svá omezení) anebo proud. Avšak s druhou mocninou proudu rostou ztráty. Celkový příkon dobíjecí stanice se tím nesníží, ale ztráty při dobíjení vozidel výrazně vzrostou, změní se na teplo  a pro vysoké dobíjecí výkony (např. 350 kW) může být ztracená energie srovnatelná s energií uloženou do baterie. Navíc bude další energie potřeba na chlazení všech částí nabíjecího řetězce. Vzniká tak paradox – čím více zkracujeme čas dobíjení, tím větší jsou ztráty, tím více elektrického proudu (o ztráty a chlazení) musíme vyrobit a tím větší jsou emise při jeho výrobě. Z ekologického i ekonomického hlediska je zkracování času dobíjení kontraproduktivní.

Modelový příklad 3 – sídliště

Jako příklad typického panelového sídliště bylo vybráno pražské sídliště Barrandov s 8489 byty a 29 700 obyvateli [25]. Při současné hustotě automobilů blížící se hodnotě 2 osoby/1 vůz bude na tomto sídlišti parkovat cca 15 000 vozidel. Budou-li to elektromobily, je nutno zajistit jejich dobíjení. Lze předpokládat, že běžně bude elektromobil parkovat na sídlišti několik hodin denně, postačí tedy malý dobíjecí výkon.

Na druhou stranu lze těžko předpokládat, že by se řidiči u dobíjecích míst pravidelně střídali, takže optimálním řešením by bylo, aby každý elektromobil měl své parkovací místo vybavené dobíječkou, tj. wallboxem nebo pouličním stojanem. Připustíme-li za vyhovující dobíjení na dojezd 300 km přes noc za 8 až 10 hod., bude s ohledem na výše uvedené výsledky potřebný výkon každé dobíječky 4,5 až 9,4 kW. Pokud by došlo k současnému zapojení všech nabíječek (např. před prodlouženým víkendem, na začátku prázdnin apod.), pak by potřebný příkon těchto dobíječek na celém sídlišti  byl  67,5  až  114  MW. Pokud bychom požadovali dobíjení na dojezd 600 km, byly by po- třebné výkony dobíječek i jejich celkový příkon dvojnásobné. Kromě toho by bylo vhodné vybavit sídliště určitým počtem rychlodobíjecích stanic pro případy potřeby rychlého dobití vozidla.

Pro porovnání – předpokládáme-li u každého bytu jistič 25 A, je maximálně možný příkon všech bytů na sídlišti cca 49 MW. Lze předpokládat, že přibližně na tento příkon (plus odběry pro další infrastrukturu) bude dimenzován  příkon  sídliště. I když lze očekávat, že ve stejnou dobu nebudou úplně všechny nabíječky zapojeny, je zřejmé, že instalací dobíjení elektromobilů se požadovaný příkon sídliště násobně zvýší a bude nutné celou infrastrukturu elektroinstalace na sídlišti (kabeláž, rozvody v garážích apod.) rekonstruovat. To přirozeně neplatí jen pro modelové sídliště Barrandov, ale pro jakékoli jiné sídliště nebo hustě obydlenou část města.

Ekonomické důsledky

Benzin i nafta jsou v ČR zatíženy spotřební daní, která činí u benzinu 12 840 Kč/1000 l a u nafty 10 950 Kč/1000 l [26]. Dále jsou tato paliva zdaněna 21% DPH. Vyjdeme-li z průměrné ceny benzinu a nafty ke konci května 2019 [27], je celková daň u benzinu 18,58 Kč/l a u nafty 16,53 Kč/l. Pokud by se nezměnila daň, náhradou všech uvažovaných vozidel elektromobily by státní rozpočet přišel o částku 72 906 000 000 Kč za rok.

Elektřina je zdaněna ekologickou daní 28,30 Kč/MWh [28] a 21% DPH. Daň z elektřiny při náhradě automobilů elektromobily by při současné sazbě činila 685 000 000 Kč za rok. Rozdíl daně z paliva a daně z elektřiny představuje ztrátu v příjmech státního rozpočtu   72 221 000 000 Kč ročně. To není zanedbatelná částka a stát by musel zasáhnout, nejpravděpodobněji zdražením elektřiny pro nabíjení elektromobilů.

Jízda na elektřinu je v současné době zpravidla výrazně levnější než jízda na benzin nebo naftu, většinou však za předpokladu používání karty vybraného distributora. Nízká cena je ovšem marketingovou záležitostí, která se distributorům elektřiny při velmi malém počtu elektromobilů vyplatí. To však nemusí platit při vyšší spotřebě elektřiny, kdy již ceny budou reálné. Pro ilustraci: 20 kWh stojí     u veřejného dobíjecího stojanu v Německu 5 eur, což v přepočtu při kurzu 25,86 Kč/euro ke konci května 2019 je 129,30 Kč. Tato energie v průměru stačí na cca 100 km jízdy (viz kapitola Spotřeba a dojezd elektromobilů). Také při jednorázovém nabíjení u nabíječky ČEZ (bez smlouvy s ČEZ) zaplatíte 5,95 Kč a DPH za 1 min. [38], tj. 432 Kč za hod. dobíjení. Kolik za tu dobu dobijete, záleží na výkonu nabíječky, nabíjecí soustavy vozidla a stavu nabití baterie. Podobně u Superchargeru Tesla [39] je cena 7 Kč/kWh, čili 140 Kč za 20 kWh plus 10,90 Kč za šestou a každou další minutu dobíjení! Moderní automobil splňující emise 95 g CO₂/km může mít spotřebu benzinu maximálně 4 l/100 km (jinak emisní limit nesplní), což při ceně benzinu ke stejnému datu 33,06 Kč/l je 132,24 Kč. Při vyšším zdanění elektřiny již nemusí být „tankování“ elektřiny u rychlonabíječky levnější než tankování benzinu či nafty.

Elektromobily dosud nejsou a v dohledné době zřejmě nebudou plnohodnotnou náhradou za automobily se spalovacím motorem, zejména z hlediska dojezdu, času dobíjení, dále vysoké hmotnosti, v některých případech omezení počtu sedadel na čtyři a zmenšení prostoru pro zavazadla, nevhodnosti pro použití střešního nosiče nebo tažení přívěsu a zejména z důvodu vyšší ceny. Stále se zpřísňující emisní předpisy nutí výrobce nahradit část produkce automobilů elektromobily (uvažuje se cca 15–20 %). Jejich prodej výrazně závisí na dotacích, neboť výrobní cena je značně ovlivněna cenou baterií, roste tedy s požadovaným dojezdem. Aby se dostatečný počet elektromobilů prodal, je nutné jejich cenu snížit dotací, a tedy deformovat tržní prostředí.

Dotace může mít a v praxi má celou řadu různých forem – od přímého peněžního příspěvku při nákupu vozidla přes nižší daně, levnější dobíjení až po různé další výhody jako vyhrazená parkoviště apod.    V zemích, kde jsou dotace výrazné, z evropských států například ve Francii nebo v Německu a především v Norsku, je prodej elektromobilů relativně vysoký. V ČR mohou o dotaci žádat při splnění určitých podmínek pouze podnikatelské subjekty [30], resp. města a obce. Pro soukromé osoby kromě zvýhodněného parkování v Praze nejsou poskytovány žádné další benefity, a proto je prodej elektromobilů velmi nízký.

Pokud dotaci nezaplatí stát (a tedy daňoví poplatníci), budou ji muset nepřímo, tj. nižší prodejní cenou elektromobilů, zaplatit automobilky. Ty však musí někde získat k takovému kroku potřebné finanční prostředky. Prakticky jedinou dostupnou možností je zvýšení ceny běžných automobilů [33], [34]. To bude bohužel v nejbližších letech reálný výsledek nuceného prosazování elektromobility.

Závěr

Elektrické bateriové pohony by měly být používány tam, kde jsou jednoznačně vhodné. Je to celá řada aplikací počínaje elektrokoly, elektrickými skútry, vozidly pohybujícími se převážně  po  městě,  jako jsou vozy městských úřadů, půjčoven a car-sharingových firem. Dále vozidla firem,  která  rozvážejí  zboží  (pečivo  apod.)  po  městě v pravidelných trasách, vozidla různých městských služeb a samozřejmě městská doprava, případně i druhý vůz v rodině, pokud bude dostupný za rozumnou cenu. Náhrada univerzálních automobilů elektromobily vynucovaná emisními předpisy se jeví poměrně snadná, dokud je jich malý počet. Při hromadném rozšíření, i v případě, že   by elektromobilů byla třeba jen polovina všech automobilů, přinášejí řadu problémů. Čísla uvedená výše v textu jsou alarmující a v řadě případů se řešení těchto problémů dostává mimo dostupnou realitu. Jde především o zajištění potřebného množství energie i výkonu pro nabíjení těchto vozidel a počtu nabíjecích míst.

Tato  otázka se řeší v literatuře často zapojením elektromobilů do  tzv. smart grids (chytrých sítí). To je však dlouhodobější záležitost vyžadující zapojení opravdu velkého počtu elektromobilů a přinášející řadu dalších problémů, jejichž řešení je mimo rozsah tohoto textu. Dobíjení elektromobilů by mělo být zajištěno především pomalým dobíjením s malým výkonem v době, kdy vozidlo stojí (v noci, na parkovišti u zaměstnavatele apod.), a nabíjecí infrastruktura by měla být budována především pro tento účel. Rychlonabíjecí stanice by měly být doplňkem na dálkových tazích a tam, kde bude obtížné infrastrukturu pro pomalé dobíjení vytvořit, např. v husté staré zástavbě. Sázka na jednu kartu, tedy na bateriové elektromobily, je riskantní. Avšak současné emisní předpisy a zejména předpisy pro budoucí roky nerespektující stav technického vývoje nutí přejít na elektromobily, anebo alespoň na plug-in hybridy. Otázkou zůstává jejich prodejnost, což ukáže čas. Logické řešení by spočívalo v diverzifikaci typů pohonů vozidel (tj. na elektřinu, tekutá paliva, hybridní pohony, CNG a v budoucnu i vodík), v závislosti na účelu použití vozidla a druhu jeho provozu. Aby celá elektromobilita vůbec dávala smysl z hlediska zlepšení životního prostředí a omezování vlivu na změny klimatu, je naprosto nezbytné, aby souběžně s ní byly budovány zdroje elektrické energie s minimálními emisemi a bez záboru zemědělské půdy, které reálně pokryjí výkon a spotřebu elektrických vozidel.

Poděkování

Tato práce byla zpracována s podporou Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy, programu NPU I (LO), projektu # LO1311 Rozvoj Centra vozidel udržitelné mobility) spolu s programy TAČR, NCK 1 a BETA, projekty Národního centra kompetence Josefa Božka, TN0100 0026 a Optimální využití obnovitelných paliv v dopravě, TIT SMZP 713. Za tuto podporu patří upřímné poděkování. Rovněž je vysoce oceňována spolupráce s kolegy prof. Ing. Milanem Pospíšilem, CSc., prorektorem Vysoké školy chemicko-technologické v Praze, Ing. Janem Mikulcem, CSc., z ČAPPO, Mgr. Vojtěchem Mácou, PhD., a Mgr. Lukášem Rečkou z Centra životního prostředí UU v Praze.

Tabulky, schémata a zdroje k článku naleznete v archivu čísel (č. 11/2019)