Arhiva

Archive for the ‘Ecologice’ Category

O scurtă analiză asupra impactului ecologic al unei mașini Tesla

(English version at: http://wp.me/pCYnV-6E)

Toate sursele vor fi listate la sfîrșitul articolului.
Notă explicativă: numerele din poze sunt exprimate în engleză și folosesc , drept separator ordinal și . drept separator zecimal. Numerele folosite în text sunt exprimate în română și nu folosesc separator ordinal, iar drept separator zecimal este folosit ,

N’am intenția să disput nici un fel de teorii legate de aspectul antropologic al încălzirii globale. Am de gând să joc jocul după regulile lor și am de gând să mă folosesc de aceleași numere de care se folosesc și ei, dar vreau să pun în pagină o analiză corectă a impactului pe care îl are o mașină Tesla asupra mediului prin comparație cu o mașină normală pe benzină. Motivul pentru care vreau să fac toate astea este pentru că am observat o grămadă de “subtilități” statistice atunci când vine vorba de cele mai multe dintre studiile ce ajung să promoveze mașina ca fiind “verde” și să promoveze energia verde ca fiind singura treaptă către viitor. Să fim înțeleși, societatea noastră, de când s’a cățărat și a ieșit din peșteri a devenit o societate dependentă de generarea de energie. De la pompele și morile lucrate de sclavi și pînă la turbinele electrice, societatea a avut mereu nevoie de energie pentru a funcționa. Astăzi pare să se fi instituit o echivalență între energie și electricitate (probabil are legătură cu conservarea energiei și ăsta este modul cel mai eficient de a o transfera) și dacă ne vom găsi drumul către orizonturile viitorului, vom avea nevoie de o metodă eficientă și ecologică de a genera electricitate. Dar chiar și supuși acestei nevoi, trebuie să rămînem sceptici și să ne concetrăm mai mult pe date și mai puțin pe propagandă. De ce? Pentru că toată greutatea mașinăriei de propagandă a Uniunii Sovietice n’a putut hrăni nici măcar un singur cetățean înfometat și asta a făcut ca toată șandramaua să se prăbușească. Tesla se prezintă fie drept mai eficace fie drept mai ecologică decât o mașină obișnuită așa că e cazul să ne uităm mai îndeaproape la numere și să vedem ce spun.

Mai întîi să ne uităm la reclamă (din [1] ):

Poza 1

Poza 1

Cel mai eficient model din 2016 care nu este hibrid și rulează doar pe benzină (dintr’o clasă de mărime comparabilă – sedan) pus lîngă cel mai bun Tesla Model S în termeni de eficiență de combustibill. Numai priviți numerele 101 vs 32… S’ar zice că lupta s’a terminat înainte de a începe, dar exact la asta mă refeream atunci când vorbeam despre subtilități statistice. Da, impactul în folosință e mai mic, dar ne interesează să măsurăm tot impactul ecologic, iar adevărul este că o mașină Tesla are un impact ecologic mai mare decât o mașină normală în timpul procesului de producție. Acest lucru se datorează naturii diferite a componentelor care intră într’o mașină electrică, producția baterieie și a sistemelor de conversie a energiei. Din fericire există un studiu efectuat în 2015 de către “Uniunea Oamenilor de Știință Preocupați” (traducere ad literam) ce caută să adreseze și acest puct [2]. Studiul a descoperit că este realizată o reducere a emisiilor cu 53% pe parcursul întregii vieți a autoturismului Tesla (BEV) atunci când este comparată cu un sedan obișnuit chiar și după ce au fost luate în calcul emissile de carbon din procesul de manufactură.

Poza 2

Poza 2

Caz clasat, nu? Nu. Pentru că și acest studiu face niște subtilități statistice pentru că ei definesc durata de viață și modul de operare ale vehiculelor, iar acest lucru afectează direct lungimea coloanei gri. Dar acest studiu este un excelent punct de pornire în analiză pentru că ne pune la dispoziție niște date în stare pură pe care să le putem procesa. Esențialul îl reprezintă cantitatea de emisii în plus generate de construcția unei mașini electrice și asta se găsește la pagina 21:

screen-shot-2016-11-12-at-16-01-31

De asemenea, studiul ne confirmă care dintre statele SUA este cel mai favorabil pentru Tesla datorită make-up-ului surselor de energie: California (pagina 23).

screen-shot-2016-11-12-at-16-01-52

Acest lucru ne pune pe drumul de a afla emissile generate din producția de energie necesară să încarce o baterie Tesla. Pentru asta trebuie să descompunem după sursele de generare de energie din California și să luăm în calcul procentual emisiile generate de fiecare dintre surse. În acest fel vom afla cantitatea de emissi de carbon generată în medie pentru un 1 kWh de energie. Mai jos se regăsește o poză a acestui calcul și dedesubt vor urma sursele pentru numerele luate în calcul la emisiile fiecărei surse:

Poza 3

Poza 3

Sursa pentru procentaje o reprezintă Wikipedia [3]:

Tabel 1

Tabel 1

Emisiile pentru cărbuni sunt luate din tabelul de mai jos [4] și convertite în grame alegînd cel mai “curat” cărbune. Același lucru este efectuat și pentru gaze naturale.

Tabel 2

Tabel 2

Emisiile pentru biomasă sunt determinate după procesarea numerelor prezentate în acest slideshow prezentat la UC Berkley [5] în 2010 despre generarea electricității din biomasă în California.

4

Tabel 3

Tabel 3

Transformări din tone în kilograme și din MWh în kWh au fost aplicate pentru a extrage numărul relevant din datele de mai sus.

Pentru categoria “altele” unde avem de-a face cu energie importată din sursă nespecificată, cel mai probabil aceasta a fost importată din Mexic. Deoarece e imposibilă determinarea emisiilor pentru acest tip de energie, am decis asignarea arbitrară a unei cantități de emisii de 700 de grame per kWh generat, undeva între cea mai curată sursă fosilă (gazul natural) și cea de-a doua cea mai curată (cărbunele). Dacă această energie chiar vine din Mexic, cel mai probabil este generată mai “murdar” de atît, dar putem trăi cu această aproximare. Dacă ne uităm din nou la Poza 1 vom descoperi că o mașină Tesla consumă 33kWh/100 mile astfel încât putem calcula emissile echivalente pentru această sarcină la 14226,92898 de grame de carbon din emisii de CO2 pentru 100 de mile.

Să aflăm și emisiile Mazdei din Poza 1. Pentru asta extragem emisiile de carbon pentru arderea unui galon de benzină conform EPA [6]:

6

Asta înseamnă că emisiile generate de Mazda 6 pentru 100 de mile parcurse cu o eficiență de 3,1 galoane per 100 de mile (Poza 1) sunt 27549,7 grame de carbon din CO2. Hai să ducem lucrurile un pic mai departe și să includem în analiză un sedan generic cu randamentul mediu pentru clasă ce are o eficență de 4 galoane la 100 de mile (Poza 1, 25MPG). Acest tip de autoturism ar emite 35548 de grame de cărbune din CO2. În continuarea analizei ne vom referi doar la acest autoturism generic pentru a acoperi mai bine distribuția de cumpărare (în fond nimeni nu e obligat să’și ia o Mazda 6, nu?). Diferența între emisii este un simplu calcul pe care îl vom normaliza în Kg/100 mile pentru a lucra cu numerele mai ușor. Această diferență constă în 21,321 Kg de carbon pentru 100 de mile. Acest lucru înseamnă că Tesla va ajunge la paritate ecologică cu o mașină obișnuită (luînd în calcul diferența de 6 tone de carbon în plus generate la producție) după 281,412 cicluri de 100 de mile. Ca să ne referim mai ușor transformăm în kilometri liniari și avem 45279,151 km. Priviți din nou la acest număr. Nu e imens, dar e semnificativ. De asemenea nu este adus niciodată în discuție atunci când se vorbește despre impactul ecologic al mașinilor Tesla. Dar o întrebare poate și mai semnificativă este, după atingerea acestui punct de paritate, de câtă poluare scutim pămîintul conducând o Tesla, față de o mașină generică model 2016? Avem deja acel răspuns în Kg/100 de mile, dar hai să’l normalizăm pentru o referință mai facilă, la 1000 de km. Răspunsul e că o mașină Tesla va fi responsabilă pentru 132,511 kg de carbon mai puțin la mia de kilometri decât un model generic de sedan pe benzină din 2016.

Chestia asta pare ceva semnificativ, pînă îl convertim într’o valoare financiară. Pentru asta luăm prețul din Schema de carbon trading a Noii Zeelande [7] cu cât mai multă generozitate de 20 de dolari NZ pentru o tonă de carbon.

7

Aș fi luat un preț unitar din SUA, dar sunt de negăsit astfel încât va trebui să convertim cei 20 NZD în 16,62 USD. Acest lucru rezultă într’o economie realizată de Tesla la mia de kilometri de 2 dolari și 20 de cenți. Și chestia asta se întîmplă abia după ce a fost rulată preț de mai bine de 45000 de kilometri ca să obțină paritate cu autoturismele pe benzină. Whooopdy doooo….

Din păcate povestea nu se termină aici. Pentru că, după ce am aruncat o privire pe site-ul Tesla, ‘mi-am dat seama că mai avem o dimensiune de luat în calcul. Mai sus am folosit puterea consumată de un autoturism Tesla pentru a călători 100 de mile, dar în realitate, există o diferență de eficiență între puterea dată de o baterie reîncărcabilă și puterea consumată pentru a încărca acea baterie cu sarcină. În termeni simpli, puterea consumată de încărcătorul Tesla din rețea pentru a încărca 33 de kWh în baterie este mai mare de 33kWh. Cu cât e mai mare, depinde de sursa de curent așa cum este și evidențiat pe site-ul Tesla [8] – aceste numere sunt date în mile generate pe ora de încărcare:

8

Acum, pentru a calcula necesarul de kWh care să genereze o sarcină capabilă să propulseze autoturismul 100 de mile aplicăm regula de 3 simplă și obținem următoarele rezultate (în chenare):

9

Introducând aceste noi consumuri de kWh determinate în calculele de mai sus rezultatele se schimbă după cum urmează:

10

Și continuînd refacerea calculelor de mai sus pentru fiecare ipoteză de încărcare:

11

Asta înseamnă că pentru o Tesla încărcată de la un încărcător special pentru campere va lua peste 46000 de kilometri să fie atins punctul de paritate, iar economiile de după acest punct vor fi de 2,14 USD la mia de kilometri. Pentru o Tesla încărcată dintr’o priză standard de tip nou va lua peste 59000 de kilometri să fie atins punctul de paritate, iar economiile vor fi de 1,67 USD la mia de kilometri. Iar pentru o Tesla încărcată dintr’o priză standard de tip vechi numerele vor fi 62000 de kilometri și 1,59 USD la mia de kilometri. Iar acest lucru se întîmplă în California, statul cu cea mai curată energie din SUA. Aceste numere reprezintă date în stare pură, nu sunt dependente de parcurgerea unui anumit număr de mile în durata de viață a unei mașini, ci calculate de la kilometrul zero încolo. Presupunerile și aproximările făcute au fost făcute în favoarea Tesla (nu am luat în calcul îmbătrînirea bateriei și pierderea din eficiență la încărcare, am folosit pentru calcule cel mai curat cărbune și cel mai curat biofuel, am stabilit o rată a emisiilor pentru componenta nespecificată între cea mai curată sursă și a doua cea mai curată sursă, am luat unul dintre cele mai mari prețuri unitare pentru emisii de carbon din ultimii 6 ani și am comparat cel mai eficient model Tesla cu un model mediu generic de mașină pe benzină), dar rezultatul ne arată că e foarte mult hype și foate puțină substanță atunci când vine vorba de reducerea amprentei de carbon generate și de valoarea aceste reduceri sub schema de trading de emisii de carbon definite în urma acordului de la Kyoto.

Dar am analizat SUA. Sistemul lor energetic e un dinozaur. Tehnologia e antică, cu siguranță în Europa situația emisiilor e mai bună. Să luăm de exemplu o țară precum Danemarca, o țară cu multă publicitate făcută recent în mass media pentru sistemul energetic verde pe care îl are. Cu siguranță numerele pentru Tesla ar arăta diferit pentru o țară precum Danemarca!

Ok, plecăm la vînat procentajele pentru Danemarca și acestea sunt de găsit pe Mecometer și sunt bazate pe datele colectate de World Bank: World Development Indicators [9]:

12

Lipsește din procentaje biomasa care este inclusă la regenerabile, dar o căutare pe Wikipedia ne dă un răspuns [10]:

13

ceea ce tradus prin algoritmul determinat mai sus pentru convertirea biomasei în energie și calculată proporția vizavi de energia totală generată ( 30403000000 kWh [9] ) găsim proporția generată de biomasă ca fiind 6.9%. Folosim cel mai bun tip de petrol din punct de vedere al emisiilor din Tabelul 2 și energia generată în Danemarca arată așa:

15

Dacă v’ați dat seama că e o problemă că acest indicator e mai mare decât cel de 423 de grame determinat pentru California, aveți dreptate. Se pare că energia generată în “curata” Danemarcă e de fapt mai “murdară” decât cea din California. Dar să mergem cu calculele pînă la capăt și să vedem ce “damage” rezultă din ele.

screen-shot-2016-11-06-at-01-51-54

Partea bună este că prizele standard Europene sunt la același nivel cu încărcătoarele pentru campere din SUA, dar, din cauză că energia generată e mai murdară, îi ia unei mașini Tesla 53760 kilometri să atingă punctul de paritate iar economia făcută după acest punct la mia de kilometri este de 1,86 USD.

Deci care e concluzia? Este Tesla mai puțin dăunător mediului decât o mașină obișnuită pe benzină model 2016? Numai după un număr semnificativ de kilometri conduși, și chiar și atunci, doar marginal. Tesla este călare pe un val de popularitate al energiei verzi și al tehnologiilor verzi și deși nu fac nici un fel de afirmații nesubstanțiate ei înșiși despre impactul emisiilor propriilor mașini, se găsesc destui “oameni de știință” și statisticieni care să amestece numerele pentru a prezenta Tesla într’o lumină mult mai favorabilă decât ar merita. Toate aceste lucruri sunt făcute în numele luptei împotriva încălzirii globale. Este oare un lucru bun să ne mințim pe noi înșine despre cât de eficace sunt de fapt metodele cu care luptăm cu încălzirea globală? Mă tot întreb…

Resurse:
[1] – http://www.fueleconomy.gov/feg/Find.do?action=sbs&id=35982&id=36126
[2] – http://www.ucsusa.org/sites/default/files/attach/2015/11/Cleaner-Cars-from-Cradle-to-Grave-full-report.pdf
[3] – https://en.wikipedia.org/wiki/Energy_in_California
[4] – http://www.eia.gov/tools/faqs/faq.cfm?id=74&t=11
[5] – http://ucanr.edu/sites/WoodyBiomass/files/79012.pdf
[6] – https://www.epa.gov/sites/production/files/2016-02/documents/420f14040a.pdf
[7] – https://en.wikipedia.org/wiki/Emissions_trading
[8] – https://www.tesla.com/models-charging?redirect=no#/outlet
[9] – http://mecometer.com/whats/denmark/electricity-production-by-source/
[10] – https://en.wikipedia.org/wiki/Energy_in_Denmark#Biomass