برچسب آلایندگی صفر خودروهای الکتریکی کل واقعیت را نمیگوید؛ چرخه حیات این خودروها نشان میدهد تولید باتریشان بدهی سنگینی روی دوش زمین میگذارد.
خودروهای برقی معمولا موافقان و مخالفان سرسختی دارند؛ ولی تصور اینکه اتومبیلی مدرن بیصدا از کنار خیابان رد میشود و هیچ دودی از اگزوزش بیرون نمیآید، همیشه حس خوبی دارد. حالا اگر برچسب آلایندگی صفر را هم روی آن بچسبانیم، انگار بالأخره راه نجات زمین را پیدا کردهایم!
اما اگر لنز دوربینمان را بچرخانیم و به هزاران کیلومتر دورتر نگاه کنیم؛ با تصویر کاملا متفاوتی روبهرو میشویم؛ بیلهای مکانیکی که با موتورهای دیزلی، خاک سرخ کنگو را برای استخراج کبالت، زیر و رو میکنند و نیروگاههای عظیمی در مغولستان که برای تأمین برق کارخانههای تولید باتری، حجم عظیمی از زغالسنگ را میسوزانند.
واقعیت این است که برچسب آلایندگی صفر پشت خودروهای الکتریکی، فقط نیمی از واقعیت را نشان میدهد.
پژوهشگران و دانشمندان حوزهی انرژی برای رسیدن به یک تصویر کامل و واقعی، مجبورند نگاهشان را از لولهاگزوز ماشینهای برقی بردارند و تمام مسیر را قدمبهقدم و با استفاده از روشهای استاندارد و همهجانبه بررسی کنند؛ از زنجیرهی تأمین مواد اولیه و خطوط تولید گرفته تا سالها رانندگی در خیابانها و در نهایت، فرایند بازیافت.
آیا صنعت پرهیاهوی خودروهای برقی واقعا قرار است بحران آلودگی را برای همیشه حل کند یا اینکه صرفا مشکلات را از جایی به جای دیگر منتقل میکند؟
چرا خودروهای برقی یک قرن پیش فراموش شدند؟
شاید تصور کنید موج فراگیر خودروهای برقی پدیدهای نوظهور است و بهلطف پیشرفتهای قرن بیستویکم، ساختارهای صنعت دیرینهی خودروسازی را تغییر میدهد؛ اما اگر دفتر تاریخ را ورق بزنیم، میبینیم که ریشههای این فناوری به اواخر قرن نوزدهم میلادی برمیگردد.
در آن سالها، نخستین نسل از خودروهای برقی بیسروصدا، بدون بوی آزاردهنده و عاری از هرگونه دود، در خیابانهای شهرهای بزرگ پرسه میزدند و حتی در رقابت با موتورهای احتراقی تازهنفس، دست بالا را داشتند.
اما با فوران چاههای ارزانقیمت نفت و کشف این حقیقت که سوختهای فسیلی مایع، انرژی بسیار بیشتری را در حجم کمتری ذخیره میکنند، ورق برگشت. مهندسی موتورهای احتراقی گوی سبقت را ربود و خودروهای الکتریکی برای نزدیک به یک قرن، به حاشیه تبعید شدند.
رنسانس و بیداری دوبارهی خودروهای برقی در اوایل قرن حاضر، بهخاطر برتری مکانیکیشان نبود؛ بلکه واکنشی هماهنگ و جهانی به بحرانهای نفسگیر اقلیمی، دغدغههای امنیت انرژی و گرمایش زمین بود که از سوختن بیامان هیدروکربنها نشأت میگرفت.
وقتی تفکر توسعهی پایدار در محافل علمی و دانشگاهی جان گرفت، پژوهشگران متوجه شدند که برای قضاوت دربارهی آثار زیستمحیطی یک فناوری جدید، دیگر نمیتوان فقط به میزان دود خروجی از اگزوز در زمان مصرف بسنده کرد. همین تغییر نگاه، پایهگذار روشی شد که امروز آن را ارزیابی چرخهی حیات مینامیم.
در دهههای گذشته، استانداردهای دقیق و بینالمللی مثل ISO 14040 و ISO 14044 تدوین شدند تا چارچوبی علمی برای سنجش اثرات اکولوژیک فراهم کنند؛ سنجشی که از لحظهی شکافتن خاک معادن برای استخراج مواد خام آغاز میشود و تا زمان اسقاط و بازیافت خودرو ادامه مییابد.
در همین مسیر، آزمایشگاه ملی آرگون در ایالات متحده، مدل پیشگامانهای را طراحی کرد که به محققان اجازه میدهد میزان دقیق مصرف انرژی و آلایندگی وسایل نقلیه را شبیهسازی کنند.
تولد ابزارهای دقیق تحلیلی، به مجامع علمی قدرتی داد تا بهدنبال پاسخ یک پرسش بنیادین بگردند؛ آیا فناوریهای نوین واقعا قرار است بحران آلودگی را حل کنند یا اینکه صرفا محل تولید آلایندهها را از خیابان شهرهای توسعهیافته، به دودکش نیروگاهها و معادن کشورهای درحالتوسعه انتقال میدهند؟
روشهای علمی برای سنجش دقیق آلایندگی وسایل نقلیه
برای اینکه بتوانیم پشتپردهی دنیای خودروهای برقی را دقیقتر ببینیم؛ ابتدا باید با چند مفهوم پایهای اما جذاب آشنا شویم تا نگاهمان به ارزیابیهای زیستمحیطی کاملا تغییر کند.
نخستین مفهوم یعنی رویکرد از گهواره تا گور (Cradle-to-Grave) به چارچوب کلی ارزیابی چرخهی حیات اشاره دارد و مثل لنز واید تمام عمر یک محصول را به تصویر میکشد؛ از زمانیکه مواد خام از دل معادن استخراج و فرآوری میشوند تا زمانی که قطعات شکل میگیرند و در کارخانه رویهم سوار میشوند؛ مسیری که سالها رانندگی در خیابانها را در بر میگیرد و در نهایت به ایستگاه آخر، یعنی فرآیند اسقاط، مدیریت پسماند و بازیافت خودرو ختم میشود.
در کنار نگاه جامع Cradle-to-Grave، شاخص تخصصیتر به نام از چاه تا چرخ (Well-to-Wheel) هم ذرهبین خود را منحصرا روی مسیر تأمین و مصرف انرژی میاندازد. بیایید این شاخص را برای دو نوع خودرو مقایسه کنیم:
برای اتومبیل بنزینی سنتی، مسیر از پمپشدن نفت از چاه شروع میشود، به پالایشگاه میرود، در جایگاههای سوخت توزیع میشود و در نهایت درون موتور میسوزد؛ اما برای خودروی برقی، باید استخراج سوخت برای نیروگاهها، بازدهی تولید برق، هدررفت وسیع انرژی در شبکهها و خطوط انتقال و در نهایت، مصرف برق رسیده به موتور الکتریکی متصل به چرخها را محاسبه کنیم.
شاید با سومین مفهوم یعنی بدهی کربن آشنا باشید. شاید عجیب بهنظر برسد؛ اما ساخت هر خودروی الکتریکی، بهویژه بهخاطر فرآیند تولید باتریهای سنگینش، در همان مرحلهی کارخانه حجم عظیمی از گازهای گلخانهای را وارد جو زمین میکند که بسیار بیشتر از آلایندگی تولید هر خودروی بنزینی است؛ در واقع، خودروی برقی وقتی از خط تولید خارج میشود، بدهی بزرگی به طبیعت دارد.
اینجاست که به مفهوم نقطهی سربهسر میرسیم؛ یعنی مسافت یا مدتزمان مشخصی که باید با خودروی برقی رانندگی کنید تا صرفهجویی کربنیاش، آن بار سنگین و آلودگی اولیهی کارخانه را جبران کند. تازه از آن نقطه به بعد است که خودروی الکتریکی، بهمعنای واقعی کلمه، دوستدار محیطزیست محسوب میشود.
دانشمندان علاوهبر شاخصهای مبتنیبر کربن، از معیارهای دیگری مثل ارزیابی پتانسیل گرمایش جهانی، میزان مسمومیت برای انسان و آسیبهای محیطزیستی هم برای مدلسازی ریسکهای خودروهای برقی استفاده میکنند تا مشخص شود مواد شیمیایی و فلزات سنگین زنجیرهی تأمین چه خطراتی را بهسلامت جوامع انسانی و اکوسیستمهای آب شیرین تحمیل میکنند.
چالشهای زیستمحیطی و میزان مصرف انرژی در تولید باتری
اگر به دادههای علمی نگاه کنیم، متوجه تفاوت جالبی میان خودروهای برقی و بنزینی میشویم. خودروهای بنزینی یا دیزلی، در طول سالها رانندگی و با سوزاندن سوخت در جادهها، آلودگیشان را بهمرورزمان وارد هوا میکنند؛ اما خودروی برقی چطور پیشاز آنکه حتی یک متر روی آسفالت خیابان راه برود، بخش بزرگی از آسیب زیستمحیطیاش را در همان کارخانههای تولید باتری به طبیعت تحمیل کرده است.
تحقیقات نشان میدهند که تولید یک خودروی برقی معمولا بین ۵۰ تا ۷۰ درصد بیشتر از ساخت یک خودروی بنزینی همرده، گازهای گلخانهای روانهی جو میکند؛ درست بهدلیل ساختار پیچیدهی باتریها.
پیشاز هر چیز فرایندهای معدنکاوی، تصفیهی شیمیایی عمیق و پالایش حرارتی فلزاتی نظیر لیتیوم، کبالت، نیکل و گرافیت به مقادیر عظیمی انرژی و مواد شیمیایی نیاز دارد. پساز استخراج مواد اولیه، مرحلهی مونتاژ سلولهای باتری در کارخانههای بزرگ، یکیاز پرچالشترین مراحل کار از نظر مصرف برق و انرژی بهشمار میرود.
در مرحلهی مونتاژ، داخل سلولها باید در اتاقهایی موسوم به اتاقهای خشک رطوبتگیری شود. این اتاقها باید رطوبت نسبی زیر یک درصد و نقطهی شبنم بسیار پایینی داشته باشند و حفظ چنین شرایط دشواری، مصرف برق خیرهکنندهای را به شبکهی انرژی منطقه تحمیل میکند.
برآوردها میگویند تولید فقط یک پکیج باتری استاندارد ۷۵ کیلوواتساعتی، بهتنهایی باعث انتشار ۵ تا ۷ تن دیاکسیدکربن میشود.
البته ترکیب شیمیایی باتریها هم در بدهی کربنی نقش مهمی دارد. بررسیها نشان میدهند باتریهای لیتیوم آهن فسفات (LFP) چون نیازی به فلزات پردردسر و انرژیبری مثل کبالت و نیکل ندارند، در مقایسه با باتریهای لیتیوم نیکل منگنز کبالت (NMC)، انرژی کمتری مصرف میکنند و خطر کمتری برای گرمایش زمین دارند.
بااینحال حتی تولید همین باتریهای بهینهتر هم از تولید قطعات فلزی یک موتور احتراقی، آلایندگی بسیار بیشتری دارد و در یک نگاه کلی، تقریبا نیمی از کل ردپای کربنی برای تولید یک خودروی برقی، منحصرا به پکیج باتری آن مربوط میشود.
تأثیر منبع تأمین برق و اقلیم بر کارایی خودروهای الکتریکی
وقتی خودروی برقی وارد جاده میشود، ورق کاملا به نفع محیطزیست برمیگردد. اولین برگ برندهی غیرقابلانکار این خودروها، راندمان مکانیکی و ترمودینامیکی خیرهکنندهی موتورهایشان است. بهترین و پیشرفتهترین موتورهای احتراق داخلی در نهایت بین ۲۰ تا ۳۵درصد از انرژی سوخت را به حرکت تبدیل میکنند و مابقی را بهشکل حرارت، اصطکاک و گازهای داغ اگزوز هدر میدهند؛ درحالیکه سیستمهای محرکهی الکتریکی با بازدهی ۸۷ تا ۹۱درصدی کار میکنند.