Tesla: 88% zachování kapacity po 320 tisících km i 92% recyklace

Společnost Tesla informuje o svých environmentálních dopadech, a to ať těch pozitivních, tak i negativních. Její tradiční Impact Report předkládá několik velmi zajímavých informací, které mohou mnohdy nabourat obecně vžité představy o stavu, ve kterém se nachází dnešní technologie. Je dost obsáhlá a jestli chcete, můžete se prohrabat jejími 144 stránkami (příp. loňskou téměř 100stránkovou verzí). My se zde podíváme na to nejzajímavější a veřejností nejčastěji diskutované. Nejkontroverznější jsou rozhodně lithiové akumulátory.

 

 

Hodně často se mluví o krátké životnosti akumulátorů i problému, který to nese pro dalšího majitele. Výměna akumulátoru rozhodně není levná a mohla by snadno přesáhnout cenu ojetého auta. Je faktem, že zejména u vozů se vzduchem chlazenými akumulátory (namátkou třeba Leaf, e-Golf, Zoe,...) není poměrně rychlá degradace kapacity akumulátorů zřídkavým jevem a tam jsou drahé výměny docela obvyklé. Jenže většina výrobců používá kapalinové chlazení včetně pokročilého SW teplotního managementu. A to se pak můžeme bavit o výrazně odlišné životnosti, která se s životností klasických lithiových článků v telefonech nebo noteboocích nedá moc srovnávat. Navíc není lithiový článek jako lithiový článek.

 

Tesla k dnešnímu dni vyrobila okolo 2,4 milionu vozů a několik set tisíc z nich jsou Modely S/X s NCA akumulátory, o nichž je výše zobrazený graf. Díky připojení vozů na Internet má Tesla velmi dobrý základ pro poměrně kvalitní statistiku toho, jak se dojezd vozů snižuje s najetými kilometry. Jak vidíme, kapacita nejprve během prvních pár desítek tisíc km klesne o několik jednotek procent, ale pak jde dolů jen velmi pomalu. Dle toho má průměrná Tesla po ujetí 200 tisíc mil (to je 320 tisíc km) ještě cca 88% dojezd ve srovnání se zbrusu novým vozem. To je stále velmi pěkné číslo na to, aby nebylo potřeba měnit akumulátor.

 

Uvážíme-li, že průměrný nájezd evropského vozu je dle statistik 7450 mil (12000 km) ročně v Evropě a 12000 mil (19300 km) ročně v USA, znamenalo by to, že by běžnému řidiči akumulátor vydržel na 26, resp. 16 let s 88% kapacitou. Tahle čísla je ale potřeba brát trochu s rezervou, protože otázkou je, jak moc se kapacita degraduje samotným stářím akumulátoru (jak moc se bude lišit např. 5letý akumulátor po ujetí 200 tisíc km a jak moc 20letý po stejné vzdálenosti). Tato statistika zahrnuje nanejvýš auta, která mají na hrbu 10 let a otázkou je, jak s tím v budoucnu zamávají Tesly s LFP články, které mají výrazně vyšší životnost než NCA a NCM.

 

Jak vidíme, 88% kapacity dosáhnou po tak dlouhé vzdálenosti (a době), že výměnu akumulátoru patrně nebudou akutně potřebovat ani další majitelé vozu jako ojetého. Tesla sama říká, že výměny baterií sice na vozech provádí, ale zpravidla jde o specificky využívaná vozidla, jako např. ty od taxislužeb, kde hovoříme o nájezdech přes půl milionu km. Stává se to pochopitelně také u defektních článků.

 

 

S tím souvisí i recyklace. Často se tvrdí, že se lithiové články nerecyklují, je to drahé a málo efektivní. To je částečně pravdou, nicméně na tomto poli se dějí pokroky, loni se otevřelo několik nových pilotních projektů různých firem, případně bylo ohlášeno několik investic do nových center, a sama Tesla už na konci roku 2020 dokončila první fázi recyklačního zařízení v Gigafactory v Nevadě. Dosud se musela spoléhat na externí firmy, nyní si ale recyklaci začíná řešit sama, takže se usnadní cesta potřebných materiálů z vysloužilých akumulátorů do těch nových. Podle Tesly se vyřazené baterie se zbývajícími 1000 kWh mohou recyklovat natolik, že firma získá materiály pro výrobu nových akumulátorů s 921 kWh (dosáhne tedy 92% efektivitu). Pokud takto vyřazuje akumulátory, které jsou třeba v onom 88% stavu (jako nové by měly 1136 kWh), dostáváme se k 81% efektivitě od jednoho nového článku k druhému. Otázkou je však energetická náročnost této recyklace.

 

Současně nás recyklace vede zpět k výdrži akumulátorů. Dle Tesly se dnes moc nerecykluje nejen proto, že je to drahé a nepříliš efektivní, ale i proto, že takřka není co. Většina aut má stále původní baterie, které nepotřebují výměnu, a tak se k automobilce dostává jen omezené množství článků (především z výše zmíněných vozů taxislužeb). Sama Tesla v Nevadě zrecykluje 50 tun materiálů týdně.

 

Velmi překvapivé jsou i údaje o vyrovnání vyšší emisní stopy výroby Tesly Model 3 a podobného vozu se spalovacím motorem. Tesla upozorňuje na nesrovnalosti v jiných studiích, které např. berou do úvahy papírovou spotřebu a nikoli reálnou (nicméně v dalších místech zprávy s těmito údaji vesele operuje), nereflektují lepší efektivitu těchto vozů (tu potvrdily i nezávislé srovnávací testy z poslední doby), předpoklad výměny akumulátoru (což, jak se ukázalo výše, u většiny vozů asi nebude nikdy potřeba), započítávají emise při výrobě elektřiny, ale nezapočítávají emise při výrobě benzínu a nafty, nebo mají neaktuální data o emisní stopě výroby akumulátorů. Zajímavým postřehem je i to, že v průběhu času (s najetými km) se emise vozů se spalovacím motorem spíše zhoršují, zatímco výroba elektřiny je stále čistější, takže nepřímé emise elektromobilů budou zítra patrně nižší než dnes.

 

 

Tesla tvrdí, že díky různým optimalizacím při výrobě se podařilo emisní stopu Tesly Model 3 stáhnout natolik, že je sice její výroba stále větší zátěží pro životní prostředí (kvůli akumulátoru), ale emise GHG srovná s podobným ICE už za 6500 mil (10500 km) se započtením globálního energetického mixu. Vysvětlení metrik najdete ve zprávě, takže můžete sami zjistit, nakolik si kde Tesla čísla "přiohýbá" nebo nikoli. Nové továrny v tomto budou ještě lepší, protože vše integrují do jedné velké budovy a linky. Toto má snížit potřebu energie (kWh) o 17 % na vyrobené auto, pokud se má srovnat např. Fremont a Šanghaj. Výroba nových článků 4680 má být energeticky dokonce o 70 % úspornější. 

 

 

Tesla snižuje své emise i tím, že pro své továrny používá více solární energie než ostatní, také se snaží co nejvíce součástek vyrábět lokálně. Solární panely Tesla za celou svou historii vyprodukovaly 25,39 TWh energie, všechny vozy Tesla a továrny společnosti pak prý spotřebovaly 25,27 TWh (asi 90 % připadá na auta). Přijde mi to být jako trochu podceněné číslo, znamenalo by to necelých 10 MWh na vůz, což by bez započítání ztrát byl průměrný nájezd cca 45 tisíc km na auto (s nimi méně než 35 tisíc km). Tesla nicméně v tomto měla započítat právě i ony ztráty.

 

Na druhou stranu je nutno uznat, že většina Tesel byla vyrobena v posledních letech (v podstatě téměř polovina, přesněji okolo 40 % veškerých Tesel bylo vyrobena v loňském roce - 0,93 z celkových 2,4 milionu), a tedy mají malý nájezd, nicméně i tak bych čekal o něco více. Hodně se soustředí také na snižování spotřeby vody a továrny Tesly pokrývají solární panely s instalovaným výkonem 21,405 MW.

 

 

 

Výsledkem je, že pro Model 3 společnost Tesla odhaduje emise od 100 do 130 gramů CO2e/míli (62 až 81 gramů CO2e/km) přepočtených na energetický mix v Evropě, zatímco u podobného ICE to má činit až 464 gramů CO2e/míli (288 gramů CO2e/km). CO2e je označení souhrnně pro skleníkové plyny, tedy nejen CO2. Tohle číslo možná vypadá na první pohled podezřele. Pojďme se podívat nejprve na ono ICE.

 

Když jsem do Spritmonitoru dal několik posledních sedanů s výkony mezi 200 a 300 kW, u benzínových mi vyšla spotřeba 9,9 l/100km a u nafty 8,4 l/100 km. To znamená emise 230, resp. 223 gramů CO2/km. Když k tomu připočteme výrobu samotného vozu (47 gramů na míli, resp. 29 gramů na km v přepočtu na životnost vozu) a výrobu paliva, těch 288 gramů přestává znít až tak nereálně. Vždyť jen výroba auta a spotřeba už nám dává dohromady 259, resp. 252 gramů na km. Nezapomínejme dále, že na výrobu litru benzínu je potřeba asi 1,5 kWh energie (ne nutně elektrické), takže na výrobu oněch 9,9 litru (pro ujetí 100 km v ICE srovnatelné velikosti a výkonu) potřebujeme zhruba 15 kWh energie, což jsou další emise vedle spálení tohoto paliva. To je téměř na úrovni spotřeby Tesly na ujetí cca 80 km jen pro výrobu paliva pro ICE na 100 km. Najednou to vypadá, že Tesla číslo pro ICE dokonce podhodnotila.

 

Teď k Tesle. Stále zůstaneme na reálnějším "personal use" (ride-sharing s nižšími emisemi zanedbáme), a tam máme hodnoty výroby vozu 81 až 100 gramů na míli (50 až 62 gramů na km). Tesla tedy opět přiznává, že výroba vozu je náročnější než u ICE. Dle Tesly má mít Model 3 nabíjený ze sítě emise 48 g CO2e/míli, tedy 30 gramů na km. Dá se tomu věřit? Na SM má Model 3 reálnou spotřebu 19 kWh/100 km.

 

Použijeme-li energetický mix EU28, který činí okolo 430 gramů CO2e/kWh, vychází mi 82 gramů na km. Tesla údajně započítala i veškeré ztráty, moje výpočty by ale se ztrátami mířily asi někam ke 110-115 gramům. Ve výsledku máme s výrobou auta cca 160 až 180 gramů CO2e km u Modelu 3. Tak hezky (100-130 gramů) jako Tesle mi to tedy nevyšlo, každopádně to vypadá, že elektromobil je v tomto emisně opravdu znatelně lepší a na méně než polovině toho, co má ICE. Podle Tesly je to zhruba 70 tun CO2e za životnost ICE, zatímco u elektromobilu to má činit cca 30 tun (celosvětový mix výroby elektřiny). Nesmíme však zapomínat na další problémy spojené s těžbou materiálů pro akumulátory, které to svými chemickými zásahy zase posouvají někam jinam.

 

 

Zajímavostí je i vysoká efektivita. V tomto případě Tesla sáhla k papírovým číslům EPA, kdy Model Y i 3 dokážou na jednu kWh ujet více než 4 míle (4,1 míle pro Model Y AWD), zatímco konkurence jen kolem 3 mil. Nicméně i praktické testy z poslední doby ukazují, že v efektivitě patří elektromobily Tesla k těm nejlepším a nejde jen o hezká čísla na papíře.

 

 

Pokud jde o Tesla Semi, tak automobilka zmiňuje, že v EU mají elektrické nákladní vozy povoleno být až o 2 tuny těžší, v USA jde o 0,9 tuny, takže by se těžké baterie neměly až tak moc projevit na nosnosti vozů. Ta by  díky tomuto legislativnímu kroku měla být dle Tesly srovnatelná s naftovými vozy. Teoreticky. Semi by měl ujet na jedno nabití 500 mil (800 km) a hovoří se o možnosti ujet půl míle na jednu kWh (spotřeba cca 124 kWh/100 km). To napovídá, že by vůz měl mít 1MWh akumulátor. To mi vychází, že by jen články měly mít cca 3,5 tuny a s obalem, chlazením a managementem bychom mluvili možná tak o 4,5tunovém akumulátoru. Chybět sice bude naftový motor, několikasetlitrové nádrže a další příslušenství potřebné pro pohon spalovacím motorem, patrně Tesla ušetří hmotnost na dalších detailech, ale nějak tady nevidím, jak by to auto mohlo být max. jen o 2 tuny těžší, aby mělo stejnou nosnost.

 

 

Tesla se zabývá také zdroji kontroverzních materiálů. Nejčastěji se zmiňuje především těžba kobaltu a dětská práce v dolech v Kongu. V poslední době tak už vyžaduje certifikaci RMI (Responsible Minerals Initiative) a po svých dodavatelích chce zmapování těžebního a dodavatelského řetězce, přičemž provádí náhodné inspekce a audity. Lithium by si Tesla chtěla v budoucnu těžit a zpracovávat sama na území USA. Díky postupnému náběhu recyklace tím, jak se budou vyřazovat starší články, chce vytvořit více uzavřený řetězec, který nebude tak dramaticky navyšovat potřeby další těžby. Prozatím se to snaží řešit tak, že materiály nakupuje častěji přímo od těžařských firem bez dalších prostředníků (přes 95 % LiOH, 50 % kobaltu a 30 % niklu).

 

Zdroj: Tesla Impact Report 2020, Tesla Impact Report 2021