Škodí více životnímu prostředí provoz, nebo výroba automobilů?

Pokud se mluví o zatěžování životního prostředí automobilovou dopravou, téměř vždy se týká provozu aut a emisí skleníkových plynů, které vznikají při spalování nafty nebo benzínu během jízdy. Spotřeba energie a tím i produkce skleníkových plynů je ale navázaná na výrobu auta, těžbu surovin, zpracování ropy nebo likvidaci nepojízdného vraku. Výroba paliv prodělala za posledních 150 let neuvěřitelný pokrok. Technologie pro vylepšení výroby paliv byla vyvinutá až v poválečné době.

Palivo z ropy

Základem je tradiční destilace. Tou se z ropy získávalo palivo vlastně od samého počátku. Principem je, že destilací se dostávají z ropy jednotlivé uhlovodíkové substance podle jejich bodu varu. Z ropy se tak postupně získá benzín (teploty 30–180° C), kerosin a petrolej (nad 180° C), nafta (nad 220° C), naftalen a těžké frakce ropy. Nad 360° C už nelze normálně destilovat, a tak musí nastoupit vakuová destilace. Jenže ani ta nezvýší výtěžnost v maximální míře 25 % z původního objemu ropy. A to je dost málo. Navíc vydestilovaný benzín a nafta nemají dostatečné vlastnosti, které by jim umožnily práci v současných motorech.

Vznik škodlivin ze spalování v motoru

Za všechno může kyslík a teplota, ať už se jedná o benzínový, nebo naftový motor. Každý z nich ale působí tak trochu jinak. Prostě nemůžeme souhrnně říct, že když je méně kyslíku, tak se celá chemie hoření zblázní a z výfuku nám vypadají uhelné brikety s jedovatými ampulemi plnými karcinogenů. Navíc, ať se snažíme, jak se snažíme, stále nám do toho mluví příroda. Ta se snaží neustále něco zredukovat do takzvaného rovnovážného stavu. Sama se třeba brání stálému nárůstu teplot ve válci tím, že mění chemii přeměny CO na CO₂ apod. U zážehových motorů mají oxidy dusíku svůj vrchol v mírně bohaté směsi. Jde o to, že tvorba NO_x má zřejmou závislost na teplotě plamene. Takže NO_x jsou také tradiční průvodci zatížení motorů. S klesajícím zatížením také klesá jejich produkce.

Naftový motor je na rozdíl od zážehového regulován kvalitativně. S vyšším výkonem prudce vzrůstá podíl sazí a NO_x. CO je v naftovém motoru najednou jen nedůležitou součástí, která má malý podíl na celkových emisích. U naftových motorů je potřeba k dokonalému spalování zvyšování objemu vzduchu, ve kterém by se nehomogenní směs mohla spálit. Jak toho docílit? Jako ideální se v tomto případě ukazuje přeplňování s chlazením stlačeného vzduchu.

Spalování

Při spalování je důležitý kyslík, který se do motoru dostává ze vzduchu, kde je většinou přítomno cca 21 % podle objemu, nebo 23,2 % podle hmotnosti. Zbytek je dusík, oxid uhličitý CO₂, vzácné plyny a vodní páry. U benzínu a nafty je zapotřebí 14,5 až 15 kg vzduchu na shoření jednoho kilogramu paliva. Každá práce ve spalovacím motoru závisí na míře tepla dodaného palivem. O tom, kolik má v sobě směs obsaženého tepla, podává informaci takzvaná výhřevnost paliva, nebo ještě lépe výhřevnost směsi.

Ve válci se palivo nejdříve zahřívá a vytváří co největší kontaktní plochu s okysličovadlem, tedy se vzduchem. Toho se dociluje především jemným rozprášením. Čím menší kapičky, tím větší styčná plocha se vzduchem, a tedy i větší plocha na odpaření. Následuje právě odpařování paliva. Při něm se mísí odpařené páry s kyslíkem a ohřívají se látky na takzvané předplamenné reakce. Dále probíhají předplamenné reakce. Jde vlastně o přípravu směsi na samotnou chemickou reakci. Vznikají volné radikály. Následuje samotné hoření směsi a následné dohořívání směsi. Zde dochází k pomalejším chemickým reakcím a také k reakcím, na které se už nedostal kyslík či jiná chemická látka. Zde jsou reakce výrazně ovlivněny ochlazováním od stěn, kdy za nižších teplot se už nedokáže palivo tak dokonale spalovat.

Výroba, nebo provoz?

Výrobci aut uvádějí jen emise navázané na přímou výrobu. Jenže ani tady si „zelený“ řidič moc nepomůže. Mnoho součástí aut se do továrny dováží už hotových od externích dodavatelů, nebo může jít o subdodávky v rámci jednoho podniku. Ani ty se pak nemusejí započítávat do výroby, navíc může jít o podniky vzdálené desítky kilometrů. Typicky se montují jako hotové součásti například kola nebo sedačky, ale můžou to být i některé menší části karoserie a další komponenty. Například Škoda Auto vyrábí pouze jeden typ motoru a většina motorů je součástí dodávek. V automobilkách se lisují velké karosářské díly jako bočnice, střecha, dveře nebo části podlahy. Potom následuje svařování celé karoserie vozu a nalakování. Posledním krokem je finální montáž celého auta včetně elektroniky, motoru a kompletního vybavení.

Přečtěte si také

Auto, letadlo nebo cyklista – kdo nejvíce škodí ovzduší?

Podle Zprávy o trvale udržitelném rozvoji automobilky Škoda Auto vycházejí emise do ovzduší na jeden vyrobený vůz na hodnotu 5,57 kilogramu. To jsou veškeré emise z provozu výrobního závodu. Nejde tedy jen o CO₂. Jde o emise z teplárny, svařoven, ŠKO-ENERGO a podobně. Přesněji jde o všechny emise uváděné dle povinnosti dané zákonem o ochraně ovzduší. Naproti tomu průměrné auto vyrobené v závodech TPCA, kde se na uhlíkovou stopu dívají komplexněji, vykazuje na jeden automobil 201,9 kilogramů CO₂. Do této hodnoty je započítána spotřeba zemního plynu, elektrické energie, benzinu a nafty u služebních vozidel, technologického plynu na svařovně, benzinu a nafty v procesu výroby automobilů a benzinu a nafty při testování vozidel.

Regulace

Moderní automobily mají spalovací motory, ve kterých je pomocí různých mechanismů omezován vznik CO₂ při spakování, což je vlastně produkt dokonalé chemické oxidace. Jeho detekce ve spalinách nám ukazuje na kvalitní proces hoření. Omezování CO₂ tak nakonec padá na hlavu spotřeby paliva. A právě proto byl také politiky vybrán jako vhodný nástroj pro snižování energetické závislosti na ropných produktech. O tom, co CO₂ dokáže, nemusíme pochybovat, ale oxid uhličitý byl vzat na pranýř za všechny ostatní emise a je bičován. Přitom příspěvek metanu k celkovému ohřívacímu potenciálu je 30× vyšší než u CO₂. Proto také zemědělská výroba produkuje několikanásobně větší množství skleníkových plynů než doprava.

Pranýřování CO₂ má ovšem za následek to nejhorší, co se mohlo stát. Ostatní složky emisí jsou dnes na okraji zájmu a nehovoří se o nich. Emisní normy sice pamatují na NO_x, HC a saze, ale problém je, že se o nich nehovoří. Nedávno například Mezinárodní rada pro čistou dopravu vzala patnáct soudobých vozů s naftovými motory a nedala je na motorovou brzdu, ale jezdila s nimi v reálném provozu. S každým bylo najeto 6 400 kilometrů. Jen jediný vůz by prošel. Ostatní překračovaly limity, a to dost výrazně. Průměr vypouštěných NO_x ve spalinách byl 560 mg/km, což je sedminásobek povoleného limitu. Nejhorší z testovaných vozidel mělo naměřeno dokonce 2 000 mg/km NO_x!