Korzystanie z pojazdów mechanicznych ma pewne konsekwencje: ekonomiczne, społeczne i ekologiczne. W ostatnich latach szczególną uwagę zwraca się na aspekty ekologiczne związane z użytkowaniem samochodów. Wynika to z faktu, że składniki takie jak tlenki węgla, tlenki azotu czy węglowodory emitowane przez silniki spalinowe są toksyczne dla organizmów żywych. Jednakże wydaje się, że najważniejszym długoterminowym problemem może być emisja ditlenku węgla, którego nadmiar stanowi zagrożenie ekologiczne dla całej planety.

Wzrost stężenia ditlenku węgla w atmosferze jest przyczyną wielu niekorzystnych zjawisk, w tym globalnego ocieplenia. Globalne emisje CO2 w latach 1990–2010 wzrosły o około 49%. W tych samych latach średnie zmniejszenie emisji CO2 dla krajów Unii Europejskiej wyniosło 12%. Urzędnicy Unii Europejskiej odpowiedzialni za transport i politykę środowiskową wprowadzają coraz bardziej restrykcyjne normy, dotyczące emisji spalin z układu wydechowego. Od 1 września 2018 roku samochody osobowe zarejestrowane w Unii Europejskiej muszą spełniać normę emisji Euro 6dTemp i być homologowane zgodnie z procedurą testową WLTP (Worldwide Harmonized Light-duty vehicles Test Procedure), obejmującą cykl jazdy WLTC (Worldwide harmonized Light-duty vehicles Test Cycle) oraz pomiary emisji w warunkach ruchu drogowego.

W ostatnich latach możemy obserwować działania koncernów motoryzacyjnych w produkcji nowych modeli pojazdów elektrycznych, hybrydowych i wodorowych, a konwencjonalne samochody są wyposażane w coraz bardziej ekonomiczne i niskoemisyjne silniki. Jest to oczywiście związane z nowymi normami emisji UE. Jednak zarówno urzędnicy, jak i przede wszystkim nabywcy samochodów i społeczeństwo jako całość nie dostrzegają faktu, że emisja pojazdu podczas jego użytkowania przez nabywcę jest tylko jednym z wielu, nie najważniejszym składnikiem całkowitego wpływu środowiskowego pojazdu przez cały cykl życia produktu.

Należy zauważyć, że produkcja nowych pojazdów wyposażonych w nowoczesne, skomplikowane silniki spalinowe i urządzenia elektroniczne wiąże się z bardzo wysoką emisją ditlenku węgla. Wysoka emisja tego gazu cieplarnianego jest szczególnie duża w przypadku produkcji samochodów hybrydowych i elektrycznych wyposażonych w baterie o dużej pojemności. Ekologiczny wpływ nowego pojazdu na środowisko zaczyna się znacznie wcześniej, niż wówczas gdy gotowy produkt opuszcza linię produkcyjną firmy. Już na etapie pozyskiwania surowców niezbędnych do produkcji samochodu mamy do czynienia z poważną emisją ditlenku węgla, poprzez cały proces produkcji, aż do transportu gotowego samochodu do salonu dealerskiego. Powyższa sytuacja jest korzystna z punktu widzenia ekonomicznego dla producentów – przedstawiają oni masową produkcję nowych samochodów osobowych i wymianę parku samochodowego przez nabywców jako działanie proekologiczne. W rzeczywistości może to być jedynie chwyt reklamowy lub procedura w dziedzinie public relations, ponieważ emisja ditlenku węgla związana z wytworzeniem nowego samochodu osobowego jest niezwykle wysoka. Warto również zauważyć, że łączna emisja CO2 w fazie produkcji samochodu osobowego jest wprost proporcjonalna do jego własnej masy. Należy podkreślić, że pomimo coraz większego stosowania lekkich materiałów do konstrukcji samochodów, własna masa kolejnych modeli w latach 1990–2019 wzrosła o kilkanaście lub nawet ponad 20 procent. W 1990 roku średni samochód klasy kompakt ważył 1000 kg – obecnie zazwyczaj oscyluje wokół 1200 kg i więcej. W 1990 roku średni samochód klasy średniej ważył około 1100–1200 kg, a obecnie zazwyczaj wynosi około 1400 kg. Łączne emisje CO2 występujące w fazie konstrukcji samochodu klasy VW Golf w 1990 roku wynoszą 4,1 tony, podczas gdy ich odpowiednik w 2000 roku to 4,3 tony CO2/ pojazd. Przyjmuje się, że emisja CO2 związana z produkcją nowoczesnego samochodu klasy B/C wynosi 5,6 tony CO2/pojazd.

Warto również zauważyć, że łączne zużycie energii występujące w fazie konstrukcji samochodów osobowych z lat 1990 i 2000 zmalało, jednak podsumowanie łącznych emisji CO2 występujących w tej fazie wskazuje na ich rosnącą tendencję (przy tej samej masie porównywanego samochodu osobowego). Kumulacyjne emisje szkodliwych gazów SO2 i NOx, występujące w fazie konstrukcji samochodu osobowego, porównując modele z lat 1990–2000, również wzrosły (o 10% w przypadku SO2 i ponad 25% w przypadku NOx).

Sytuacja dotycząca emisji CO2 związanej z produkcją pojazdów jest przede wszystkim wynikiem istotnych zmian materiałowych, które zauważono w ostatnich dekadach w dziedzinie konstrukcji samochodów. Przede wszystkim chodzi o zwiększenie stosowania aluminium i jego stopów oraz bardzo duże zwiększenie udziału tworzyw sztucznych i gumy w masie kolejnych modeli wprowadzanych do produkcji samochodów osobowych. Ten wzrost nastąpił kosztem redukcji udziału stali, żeliwa i stali odlewanej. Takie zmiany dotyczyły i dotyczą samochodów wszystkich marek i klas. Tendencje wykazane powyżej na przykładzie samochodów z 1990 i 2000 roku w kolejnych latach nie tylko nie zatrzymały się, ale nawet przyspieszyły. Coraz więcej nowych projektów samochodów jest w całości lub prawie w całości wykonanych z aluminium i jego stopów. Dotyczy to nie tylko, jak wcześniej, poszczególnych elementów, ale także całej struktury samochodów, ich szkieletów i wszystkich elementów nadwozia. Przykładem jest seria BMW 5 F10 wprowadzona w 2010 roku. Technika budowy całych samochodów z aluminium i jego stopów, zarezerwowana w latach dziewięćdziesiątych dla supersamochodów i najdroższych limuzyn (np. Audi A8d2 wprowadzony do produkcji w 1994 roku) jest obecnie coraz częściej stosowana w popularnych samochodach niższych klas.

Analiza cyklu życia (LCA – Life Cycle Assesment) to powszechnie stosowana metodyka szacowania wpływu środowiskowego każdego produktu, począwszy od fazy pozyskiwania niezbędnych surowców, poprzez fazę produkcji, fazę użytkowania, aż po fazę utylizacji. Poprawność wyników takich analiz zależy oczywiście zarówno od przyjęcia analogicznych zakresów przeprowadzonych szacunków, jak i od podobnych parametrów technicznych i eksploatacyjnych badanych pojazdów oraz analogicznych metod ustalania wprowadzanych danych do obliczeń. W przypadku pojazdów mechanicznych konieczne jest wprowadzenie danych operacyjnych dla porównywanych pojazdów uzyskanych tymi samymi metodami, czyli zarówno z badań laboratoryjnych, jak i z badań w rzeczywistym ruchu drogowym. Dlatego konieczne jest wykorzystanie wyników badań przeprowadzonych zgodnie z jednolitą metodologią w analizie porównawczej badanych pojazdów. W przypadku samochodów z silnikami spalinowymi konieczne jest dodanie do parametrów technicznych porównywanych samochodów współczynnika produkcji ditlenku węgla w przeliczeniu na jednostkę masy wytworzonego samochodu. Ten współczynnik (parametr) jest trudny do uzyskania z powodu różnych technologii produkcji stosowanych przez producentów samochodów, a także braku dostępnych danych publicznych o stężeniu ditlenku węgla w gazach odpadowych w procesie produkcji kolejnych modeli samochodów, niezbędnych do obliczeń. Parametr ten można określić, przede wszystkim na podstawie publikowanych danych o emisji CO2 związanej z produkcją poszczególnych marek i modeli samochodów, które opisują zarówno strukturalne, jak i technologiczne zmiany produkcji w ostatnich dziesięcioleciach. Podsumowanie tych danych na potrzeby analizy porównawczej, w celu uzyskania parametru dla poszczególnych marek i modeli, jest bardzo trudne i niepraktyczne. W praktyce stosuje się jednolitą metodologię obliczeń parametru dla każdego kolejnego badanego modelu samochodu na podstawie danych opublikowanych przez producenta samochodów. Wyniki badań dotyczących emisji ditlenku węgla związanej z produkcją samochodów osobowych, w tym analiza cyklu życia (LCA), potwierdzają fakt, że emisje CO2 występujące w tej fazie mają istotne znaczenie. Jednak wyniki takich analiz są różne w zależności od przeprowadzanych badań, metodologii i przyjętych założeń. Wpływ środowiskowy emisji CO2 związanej z produkcją nowego samochodu osobowego jest nieco mniejszy w stosunku do całkowitej emisji tego gazu cieplarnianego związanego z całym cyklem życia pojazdu. Emisja CO2 związana z produkcją jednego nowego samochodu osobowego stanowi około 15–30% całkowitej emisji CO2 związanej z eksploatacją samochodu przez okres 15 lat. Przykładowo, w przypadku samochodu klasy B/C (np. Ford Focus, Opel Astra, VW Golf, Audi A3) wartość ta wynosi około 25%. W przypadku samochodów wyższych klas (np. BMW serii 5, Mercedes klasy E) wartość ta wynosi około 20%.

Opis przeprowadzonych badań i wnioski

W artykule przedstawiono wnioski z analizy porównawczej emisji CO2 samochodów Ford Fiesta 1.0 EcoBoost i Toyota Corolla E12 1.6, opartej na cyklu jazdy WLTC, który jest integralną częścią normy homologacji Euro 6d-Temp, obowiązującej od 1 września 2018 roku. Przed przeprowadzeniem testów emisji sprawdzono stan techniczny obu samochodów. Zarówno Toyota Corolla, wyprodukowana w 2006 roku, jak i nowo wyprodukowany Ford Fiesta, przeszły przegląd techniczny, a w kontrolerach silnika nie odnotowano żadnych błędów, co potwierdziło prawidłowe działanie układu spalinowego.

Rys. 1. Pojazdy badawcze – Toyota Corolla E12 1.6 oraz Ford Fiesta 1.0 EcoBoost

Nie da się zaprzeczyć, że nowo wyprodukowane samochody osobowe charakteryzują się niższymi emisjami CO2 niż auta wyprodukowane 10 czy 15 lat temu. Jednak, wbrew temu, co próbują przekazać potencjalnym nabywcom działania reklamowe i działy PR dużych koncernów motoryzacyjnych, różnice te nie są duże. Artykuł opisuje przypadek dwóch samochodów o podobnej mocy silnika i podobnej masie. Okazuje się, że najnowszy produkt motoryzacyjny spełniający normę Euro 6.2 ma emisję sprawdzoną w teście WLTC na poziomie 130,82 g CO2/km, podczas gdy Toyota Corolla z rocznika 2006, spełniająca normę Euro 4, charakteryzuje się emisją wynoszącą 160,1 g CO2/km. Warto zauważyć, że model Toyota Corolla z tym silnikiem był w produkcji od 2002 roku i utrzymany w dobrym stanie powinien wykazywać emisję podobną do tej, która została stwierdzona podczas testów.

Z przeprowadzonych testów i obliczeń wynika, że ekologiczny zysk z zakupu i użytkowania nowoczesnego samochodu spełniającego normę emisji Euro 6.2 i zastąpienie nim starszego samochodu spełniającego normę Euro 4 pojawia się dopiero po przejechaniu nowym pojazdem 187 000 km. Wynika to bezpośrednio z faktu, że proces produkcji nowego samochodu ma poważny negatywny wpływ na środowisko naturalne w wyniku wysokich emisji CO2, a różnica pomiędzy poziomem emisji obecnie produkowanych samochodów a poziomem emisji aut sprzed kilkunastu lat nie jest zbyt duża.

Przedsiębiorstwa motoryzacyjne, które reklamują zakup nowych samochodów jako działanie proekologiczne, nie biorą pod uwagę faktu, że produkcja nowego samochodu stanowi duże obciążenie dla środowiska. Przedstawione badania pokazują, że dla szerokiej grupy użytkowników samochodów osobowych, którzy rocznie pokonują kilka tysięcy kilometrów, bardziej ekologicznym zachowaniem będzie korzystanie z wcześniej używanego samochodu, pod warunkiem utrzymania go w dobrym stanie technicznym. Jego wymiana na zupełnie nowy pojazd wiąże się bowiem z emisją kilku ton ditlenku węgla do atmosfery. 

dr inż. Piotr Wiśniowski
Instytut Transportu Samochodowego

Artykuł ukazał się w wydaniu 4/2023 "Paliw Płynnych"

Kopiowanie i rozpowszechnianie bez zezwolenia PIPP jest zabronione.