Ποιό συμφέρει την τσέπη μας και ποιό το περιβάλλον; Πώς μετράμε την απόδοση; Αλλο όχημα για την πόλη και άλλο για ταξίδια; Απλές απαντήσεις σε σύνθετα ερωτήματα.
Μόλις πριν από τρεις ημέρες η εταιρεία Volvo ανακοίνωσε ότι, εντός τριετίας, προχωρεί στην κατάργηση κάθε αυτοκινήτου με συμβατικό κινητήρα. Τα νέα της μοντέλα θα είναι εφεξής είτε αμιγώς ηλεκτρικά είτε υβριδικά. Ηταν ο πρώτος κολοσσός της αυτοκινητοβιομηχανίας που είπε επισήμως «αντίο» στον παραδοσιακό κινητήρα εσωτερικής καύσεως.
Η αλήθεια είναι ότι ο πυρετός προετοιμασίας για την εποχή της ηλεκτρικής αυτοκίνησης έχει χτυπήσει κόκκινο. Ποιες είναι όμως σήμερα οι επιλογές για όποιον θέλει να αποκτήσει ένα καινούργιο αυτοκίνητο; Ποια είναι τα πλεονεκτήματα και ποια τα μειονεκτήματα του βενζινοκινητήρα, του ντιζελοκινητήρα, της ηλεκτροκίνησης ή των υβριδικών συστημάτων; Διαβάστε σχετικά με την ενεργειακή απόδοση της κάθε επιλογής, τις επιπτώσεις της στην τσέπη μας και στο περιβάλλον και τους υπόλοιπους παράγοντες που πρέπει να έχουμε υπόψη μας προτού προβούμε σε μια αγορά.
Το αυτοκίνητο έχει γίνει εδώ και καιρό αναπόσπαστο κομμάτι της καθημερινής ζωής μας: το χρησιμοποιούμε για τη δουλειά μας, για ψώνια, για εκδρομές ή και απλά για διασκέδαση. Ποιο άραγε είναι το πιο κατάλληλο αυτοκίνητο για τον καθένα μας; Η απάντηση δεν είναι εύκολη, γιατί το πρόβλημα έχει πολλές πλευρές, όπως είναι η απόδοση, ο εξοπλισμός, η αξιοπιστία και, πάνω απ' όλα, η οικονομική πλευρά -δηλαδή η τσέπη μας. Πώς όμως μπορούμε να υπολογίσουμε το κόστος της επιλογής μας, πέρα από το απολύτως προφανές, που είναι η τιμή αγοράς του αυτοκινήτου; Και, πέρα από αυτό, δεν θα έπρεπε να λάβουμε υπόψη μας και την οικολογική πλευρά του προβλήματος, δηλαδή τις συνέπειες της επιλογής μας στον κόσμο στον οποίο ζούμε και τον οποίο θα αφήσουμε στις επόμενες γενιές; Για την απάντηση των δύο παραπάνω ερωτημάτων, βασικό στοιχείο αποτελεί το είδος της ενέργειας που χρησιμοποιεί ένα αυτοκίνητο για να κινείται. Οι σημερινές δυνατές επιλογές είναι δύο: ο ηλεκτρισμός και τα ορυκτά καύσιμα, δηλαδή βενζίνη, πετρέλαιο, υγραέριο και φυσικό αέριο. Ποια από τις δύο επιλογές συμφέρει περισσότερο, ο ηλεκτρισμός ή κάποιο από τα ορυκτά καύσιμα - ή μήπως ένας συνδυασμός;
Ηλεκτρικά αυτοκίνητα: ιδέα ή πραγματικότητα;
Σε ένα τόσο πολύπλοκο πρόβλημα όσο είναι η επιλογή ενός αυτοκινήτου, θα πρέπει να προσπαθούμε να ιεραρχήσουμε τα κριτήρια που χρησιμοποιούμε. Οπως ήδη ανέφερα, τα πιο σημαντικά ίσως είναι το συνολικό κόστος λειτουργίας και οι συνέπειες της χρήσης του στο περιβάλλον, και ειδικότερα στη μόλυνση της ατμόσφαιρας των πόλεων και στην ενίσχυση του φαινομένου του θερμοκηπίου. Αυτά τα δύο στοιχεία δεν είναι ανεξάρτητα μεταξύ τους, επειδή κάποιος πρέπει να πληρώσει για τη ζημιά στο περιβάλλον! Αρχίζοντας λοιπόν με την οικονομική πλευρά του προβλήματος, παρατηρούμε ότι το βασικό στοιχείο του κόστους χρήσης ενός αυτοκινήτου είναι η κατανάλωσή του, που είναι στενά συνδεδεμένη με τον βαθμό απόδοσης του κινητήρα, δηλαδή με το πόση ενέργεια χρειάζεται να καταναλώσουμε για να μετακινηθεί το αυτοκίνητο σε μια συγκεκριμένη διαδρομή.
Από αυτή την πλευρά η επικράτηση του ηλεκτροκινητήρα είναι απόλυτη: πρακτικά όλη η ηλεκτρική ενέργεια που καταναλίσκει ο κινητήρας μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια του αυτοκινήτου, ενώ το ίδιο δεν συμβαίνει με τους κινητήρες εσωτερικής καύσης, που χρησιμοποιούν ορυκτά καύσιμα. Μια πιο προσεκτική εξέταση όμως των στοιχείων δείχνει ότι έτσι μεταθέτουμε το πρόβλημα: η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται από τα εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρισμού, τα οποία διεθνώς λειτουργούν κατά κύριο λόγο με την καύση ορυκτών καυσίμων, δηλαδή άνθρακα και φυσικού αερίου. Ειδικότερα στη χώρα μας η συμμετοχή των υδροηλεκτρικών εργοστασίων, των ανεμογεννητριών και των φωτοβολταϊκών στη συνολική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας είναι τόσο μικρή ώστε και τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα κινούνται, σε τελευταία ανάλυση, με ορυκτά καύσιμα!
Εστιάζοντας στην απόδοση
Ολες οι θερμικές μηχανές, που παράγουν κινητική ή ηλεκτρική ενέργεια από την κατανάλωση θερμότητας, χαρακτηρίζονται από την απόδοσή τους, δηλαδή από το ποσοστό της θερμικής ενέργειας που μετατρέπεται τελικά σε κίνηση ή ηλεκτρισμό. Οι σύγχρονες ηλεκτρικές γεννήτριες έρχονται πρώτες, αφού για καύση λιγνίτη έχουν απόδοση γύρω στο 40% και για καύση φυσικού αερίου γύρω στο 50%. Για σύγκριση, μια καλή μηχανή ντίζελ αυτοκινήτου έχει καθαρή απόδοση (διαθέσιμη για την κίνηση) 36% και αντίστοιχα μια μηχανή βενζίνης ή υγραερίου μόνο 25%.
Ενεργειακά και οικολογικά λοιπόν φαίνεται ότι τα ηλεκτροκίνητα αυτοκίνητα υπερτερούν σαφώς, με δεύτερα τα ντίζελ, ενώ στο τέλος μένουν βενζίνη και υγραέριο. Για τον υπολογισμό του κόστους του καυσίμου θα πρέπει να λάβουμε υπόψη μας και την τιμή μονάδας, δηλαδή ευρώ ανά κιλοβατώρα για το ηλεκτρικό ρεύμα και ευρώ ανά λίτρο για τα ορυκτά καύσιμα, καθώς και την ενέργεια κίνησης που μπορεί να αποδώσει κάθε λίτρο καυσίμου. Μία κιλοβατώρα ηλεκτρικής ενέργειας κοστίζει σήμερα περίπου 0,25 ευρώ. Αντίστοιχα, μία κιλοβατώρα για την κίνηση ενός αυτοκινήτου ντίζελ κοστίζει περίπου 0,40 ευρώ, ενός αυτοκινήτου βενζίνης 0,60 ευρώ και ενός αυτοκινήτου υγραερίου 0,35 ευρώ. Είναι φανερό ότι το ηλεκτρικό αυτοκίνητο υπερτερεί και οικονομικά, και ακολουθούν με μικρή διαφορά το ντίζελ και το φυσικό αέριο, αφήνοντας τη βενζίνη τελευταία. Αλλά αυτή δεν είναι η τελική απάντηση, επειδή υπάρχουν και άλλα στοιχεία που πρέπει να λάβουμε υπόψη μας.
Οταν στην εξίσωση μπαίνει το βάρος
Η βασική φιλοσοφία της εφεύρεσης του αυτοκινήτου περιέχεται στο όνομά του: είναι ένα όχημα που μεταφέρει μαζί του την ενέργεια που χρειάζεται για να κινηθεί. Κάθε φορά που το όχημα αρχίζει να κινείται, καταναλίσκεται ενέργεια για να επιταχυνθεί και για να υπερνικηθούν οι τριβές, η οποία είναι τόσο μεγαλύτερη όσο «βαρύτερο» είναι το όχημα, δηλαδή όσο μεγαλύτερη μάζα έχει. Σε αυτό το σημείο υστερούν τα ηλεκτροκίνητα αυτοκίνητα, τα οποία απαιτούν βαριές μπαταρίες για την αποθήκευση της ηλεκτρικής ενέργειας. Επομένως για να έχουν «λογικό» βάρος θα πρέπει να έχουν και -σχετικά - μικρές μπαταρίες και μικρή δυνατότητα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, στοιχείο στο οποίο οφείλεται και η μικρή -σήμερα - αυτονομία τους.
Η ιστορία όμως διδάσκει ότι η τεχνολογία διαρκώς εξελίσσεται, οπότε διαβλέπω ότι στο μέλλον το πρόβλημα αυτό μάλλον θα πάψει να υφίσταται. Παρόμοιο πρόβλημα υπάρχει σήμερα και με το φυσικό αέριο, δηλαδή το μεγάλο βάρος της διάταξης αποθήκευσης, γεγονός που δυσχεραίνει και τη διανομή του. Ετσι, παρά τη σημαντικά μικρότερη επιβάρυνση που προκαλεί στη μόλυνση του αέρα των πόλεων και στο φαινόμενο του θερμοκηπίου, η χρήση του περιορίζεται μόνο σε μεγάλα οχήματα (λεωφορεία, φορτηγά) και δεν αποτελεί - προς το παρόν - επιλογή για επιβατηγά αυτοκίνητα.
Ο ρόλος της «εξυπνάδας»
Οι πολύ καλές αποδόσεις των σημερινών μηχανών αυτοκινήτου οφείλονται όχι μόνο στην εξέλιξη του σχεδιασμού των ίδιων των μηχανών, αλλά και στον έλεγχό τους από συστήματα ηλεκτρονικών υπολογιστών. Για παράδειγμα, το εξάρτημα των βενζινοκίνητων αυτοκινήτων που ήταν γνωστό ως «καρμπιρατέρ» δεν υπάρχει πια. Το καύσιμο εισέρχεται στους κυλίνδρους της μηχανής με ψεκασμό, γνωστόν και ως ιντζέκτσιον, και η ποσότητα του καυσίμου ελέγχεται από έναν μικρό ηλεκτρονικό υπολογιστή, τον γνωστό «εγκέφαλο» στην ορολογία των συνεργείων αυτοκινήτων. Αυτός ο υπολογιστής παίρνει πληροφορίες, μεταξύ άλλων, από το πόσος αέρας - και άρα πόσο οξυγόνο - εισέρχεται στη μηχανή, πόσο πατάμε το «γκάζι», τι θερμοκρασία έχει το σύστημα ψύξης και τι σύσταση έχουν τα καυσαέρια. Η τεχνολογία αυτή βρήκε εφαρμογή και στους κινητήρες ντίζελ, οι οποίοι εξαρχής χρησιμοποιούσαν ψεκασμό του καυσίμου. Σε πιο εξελιγμένα συστήματα ηλεκτρονικού ελέγχου του αυτοκινήτου, η μηχανή σβήνει όταν αυτό δεν κινείται, για παράδειγμα όταν είναι σταματημένο σε έναν φωτεινό σηματοδότη, τόσο για οικονομία βενζίνης όσο και για μείωση της ρύπανσης. Ο κινητήρας «παίρνει μπρος» και πάλι μόλις πατήσουμε το γκάζι ή αφήσουμε το ντεμπραγιάζ ή αγγίξουμε τον μοχλό των ταχυτήτων.
Η τούρμπο απάντηση του ντίζελ
Ενα πολύ σημαντικό στοιχείο μιας μηχανής είναι ο ρυθμός με τον οποίο αυτή μπορεί να παρέχει ενέργεια για την κίνηση του αυτοκινήτου. Από τον ρυθμό αυτόν, που μετρείται σε ίππους ή σε κιλοβάτ, εξαρτάται τόσο η ικανότητα επιτάχυνσης του αυτοκινήτου όσο και η τελική ταχύτητά του, με άλλα λόγια οι επιδόσεις του. Ο ρυθμός αυτός εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, αλλά βασικά από το είδος του καυσίμου και από τον εσωτερικό όγκο των κυλίνδρων της μηχανής, αυτό που ονομάζεται κυβισμός. Σε αυτόν τον τομέα έπασχαν παραδοσιακά τα αυτοκίνητα ντίζελ: παρά την πολύ καλή απόδοση του καυσίμου, έπρεπε να χρησιμοποιούμε μηχανές σημαντικά μεγαλύτερου κυβισμού για να πάρουμε ιπποδύναμη συγκρίσιμη με αυτήν ενός βενζινοκινητήρα. Ετσι για πολλά χρόνια οι κινητήρες ντίζελ περιορίζονταν σε αυτοκίνητα μεγάλου κυβισμού, τα οποία σε πολλές χώρες, συμπεριλαμβανομένης της Ελλάδας, είχαν απαγορευτική φορολογία για τον μέσο καταναλωτή.
Το μειονέκτημα αυτό έπαψε να υπάρχει με την ανάπτυξη της τεχνολογίας των στροβιλοσυμπιεστών, γνωστών και με την ονομασία τούρμπο. Ενας στροβιλοσυμπιεστής χρησιμοποιεί την ενέργεια των καυσαερίων για να κινήσει έναν στρόβιλο, ο οποίος συμπιέζει τον ατμοσφαιρικό αέρα που εισέρχεται στους κυλίνδρους της μηχανής. Με περισσότερο αέρα διαθέσιμο μπορούμε να κάψουμε μεγαλύτερη ποσότητα καυσίμου και να πετύχουμε έτσι μεγαλύτερους ρυθμούς παραγωγής ενέργειας. Η τεχνολογία αυτή αναπτύχθηκε για να προσφέρει βενζινοκινητήρες υψηλής ιπποδύναμης, αλλά βρήκε την τέλεια εφαρμογή στην κατασκευή κινητήρων ντίζελ μικρού κυβισμού και αξιοπρεπούς ιπποδύναμης. Οι κινητήρες αυτοί φαίνονται σήμερα ως η ιδανική λύση σε αυτούς που ενδιαφέρονται πρώτιστα για το χαμηλό κόστος λειτουργίας του αυτοκινήτου τους.
Και με τα εξαρτήματα τι γίνεται;
Στο κόστος λειτουργίας, βέβαια, θα πρέπει να συμπεριλάβουμε, πέρα από το κόστος του καυσίμου, και το κόστος συντήρησης ενός αυτοκινήτου. Εδώ τα πράγματα δεν είναι ξεκάθαρα, αφού, για παράδειγμα, ένας κινητήρας ντίζελ δεν έχει αναφλεκτήρες (μπουζί) αλλά έχει μιαν αντλία υψηλής πίεσης και έναν στροβιλοσυμπιεστή. Είναι πολύ πιθανό η οικονομία από το κόστος του καυσίμου και την έλλειψη της ανάγκης αλλαγής των μπουζί να αντισταθμίζεται από το κόστος επισκευής ή αλλαγής της αντλίας και του συμπιεστή. Αλλο παράδειγμα είναι η διακοπή της λειτουργίας του κινητήρα όταν το αυτοκίνητο δεν κινείται. Κάνουμε οικονομία στα καύσιμα, αλλά μάλλον θα χρειαστεί να αλλάξουμε τη μίζα σχετικά γρήγορα. Αυτά είναι δείγματα ενός γενικότερου προβλήματος: όσο περισσότερο εξελίσσονται τα αυτοκίνητα και όσο ελκυστικότερες ανέσεις δίνουν στον καταναλωτή, τόσο μεγαλύτερη πιθανότητα βλάβης έχουν. Από την άλλη μεριά βέβαια, η αξιοπιστία των μηχανικών και ηλεκτρονικών κατασκευών γίνεται όλο και καλύτερη. Το τι από τα δύο τελικά θα υπερισχύσει, η αύξηση της πολυπλοκότητας ή η αύξηση της αξιοπιστίας, θα το μάθουμε ύστερα από αρκετά χρόνια, όταν θα υπάρχει ο αναγκαίος όγκος στατιστικών στοιχείων.
Το υβριδικό θαύμα
Αφησα για το τέλος μια γενική σύγκριση μεταξύ ηλεκτροκινητήρων και μηχανών εσωτερικής καύσης. Τα δύο αυτά είδη κινητήρων έχουν μερικά στοιχεία που είναι διαμετρικά αντίθετα. Για παράδειγμα, ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης πρέπει να λειτουργεί σε έναν ελάχιστο αριθμό στροφών το λεπτό, αυτόν που είναι γνωστός ως ρελαντί, και έχει την καλύτερη απόδοση σε μια ταχύτητα περιστροφής στην περιοχή των 3.000-4.000 στροφών ανά λεπτό. Αντίθετα, ένας ηλεκτροκινητήρας μπορεί κάλλιστα να παραμένει ακίνητος και έχει τόσο καλύτερη απόδοση όσο μικρότερος είναι ο ρυθμός περιστροφής. Φυσικά αυτή η συμπληρωματικότητα δεν διέφυγε της προσοχής των μηχανικών, αλλά οι δυσκολίες συνδυασμού μιας μηχανής εσωτερικής καύσης με έναν ηλεκτροκινητήρα ήταν για πολύ καιρό αξεπέραστες. Η κατάσταση άλλαξε άρδην χάρη στην - τι άλλο; - ανάπτυξη των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Ετσι έγινε δυνατή η κατασκευή και η εμπορική προσφορά των υβριδικών αυτοκινήτων, που συνδυάζουν τα προσόντα των δύο τύπων μηχανών.
Υπάρχουν πολλές μορφές υβριδικών αυτοκινήτων, όλες όμως χρησιμοποιούν τον ηλεκτροκινητήρα στο ξεκίνημα του αυτοκινήτου, όταν υπάρχει ανάγκη υψηλού ρυθμού παραγωγής ενέργειας σε χαμηλές στροφές. Αυτό βρίσκει ιδανική εφαρμογή στην πόλη, με τα συνεχή σταματήματα και ξεκινήματα στους φωτεινούς σηματοδότες και με την ανάγκη περιορισμού των καυσαερίων. Οι μπαταρίες του αυτοκινήτου επαναφορτίζονται από τη λειτουργία της μηχανής εσωτερικής καύσης, όταν αυτή αναλάβει την κίνηση του αυτοκινήτου σε υψηλές ταχύτητες εκτός πόλης, αλλά υπάρχει και η δυνατότητα φόρτισης από το δίκτυο ηλεκτροδότησης με μιαν απλή πρίζα. Στους καλύτερους τύπους υβριδικών αυτοκινήτων η μπαταρία γεμίζει και από την κινητική ενέργεια του αυτοκινήτου, κατά τη φάση που μειώνεται η ταχύτητά του. Η διαδικασία μετάβασης από την ηλεκτροκίνηση στο ορυκτό καύσιμο και το αντίστροφο ελέγχεται με τόσο καλόν τρόπο από τον ηλεκτρονικό υπολογιστή, ώστε ο οδηγός μόλις που αντιλαμβάνεται ότι κάτι συμβαίνει με την κίνηση του αυτοκινήτου του.
Πώς θα αποφασίσουμε;
Τελικά, δεν είναι εύκολο να δοθεί μια απλή απάντηση στο ερώτημα: Τι είδους κινητήρα αυτοκινήτου πρέπει να διαλέξω;
Τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα έχουν λογικό κόστος αγοράς, πολύ καλή απόδοση - άρα και μικρό κόστος λειτουργίας - και μικρό κόστος συντήρησης. Επίσης δεν συντελούν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου και δεν ρυπαίνουν τον αέρα των πόλεων, αν και μεταθέτουν τα προβλήματα αυτά στον τόπο λειτουργίας των εργοστασίων παραγωγής ηλεκτρισμού. Το βασικότερο όμως είναι ότι είναι αυτοκίνητα πόλεων, αφού έχουν μικρή αυτονομία και δεν είναι κατάλληλα για μεγάλα ταξίδια.
Τα αυτοκίνητα ντίζελ έχουν πολύ καλή απόδοση, δηλαδή χαμηλή κατανάλωση, και πολύ μεγάλη αυτονομία. Ωστόσο έχουν υψηλή τιμή αγοράς και υψηλό κόστος συντήρησης. Επιπλέον εκπέμπουν μεγάλη ποσότητα αέριων ρύπων, κυρίως οξειδίων του αζώτου και αιθάλης, γεγονός που έχει οδηγήσει πολλές χώρες σε σκέψεις να απαγορεύσουν και πάλι την κυκλοφορία τους σε μεγάλες πόλεις. Σε μια τέτοια περίπτωση θα βρεθείτε με ένα αυτοκίνητο κατάλληλο μόνο για ταξίδια!
Τα αυτοκίνητα που κινούνται με βενζίνη έχουν μέτρια απόδοση, αλλά μικρότερο κόστος αγοράς και συντήρησης. Επιπλέον, με τη βοήθεια των καταλυτών έχουν περιορισμένη εκπομπή ρύπων, αλλά συμμετέχουν εξίσου με τα πετρελαιοκίνητα στην ενίσχυση του φαινομένου του θερμοκηπίου. Παρόμοια είναι η κατάσταση με τις μηχανές υγραερίου, με μερικές μικρές διαφοροποιήσεις, προς το χειρότερο για το κόστος αγοράς και συντήρησης και προς το καλύτερο για τη συμμετοχή στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. Βασικό τους πλεονέκτημα είναι το σημαντικά μικρότερο κόστος κίνησης, λόγω της καλής τιμής του καυσίμου.
Η καλύτερη επιλογή θα ήταν σίγουρα ένα υβριδικό αυτοκίνητο, που συγκεντρώνει μόνο πλεονεκτήματα. Ωστόσο έχει υψηλό κόστος αγοράς και συντήρησης, και το βασικό μειονέκτημα της τεχνολογικής πολυπλοκότητας. Αυτό το τελευταίο μπορεί να είναι και ένα σημαντικό στοιχείο στην ωφέλιμη ζωή του αυτοκινήτου, επειδή ίσως μας υποχρεώσει να αλλάξουμε το αυτοκίνητό μας σε σχετικά μικρό χρονικό διάστημα. Δυστυχώς, γι' αυτό το πρόβλημα δεν υπάρχουν ακόμη αρκετά στατιστικά στοιχεία, αφού τα πρώτα υβριδικά αυτοκίνητα ευρείας κυκλοφορίας κυκλοφόρησαν ουσιαστικά τον 21ο αιώνα και δεν έχουν συμπληρώσει αρκετά χρόνια λειτουργίας.
Αν όλα αυτά φαίνονται πολύπλοκα, υπάρχει και μια απλούστερη στρατηγική. Διαλέγουμε το αυτοκίνητο που μας αρέσει με βάση καθαρά συναισθηματικά κριτήρια, και αφήνουμε τη λογική κατά μέρος.
Ο κ. Χάρης Βάρβογλης είναι πρώην καθηγητής του Τμήματος Φυσικής του ΑΠΘ.
* Οι απόψεις του ιστολογίου μπορεί να μη συμπίπτουν με τις απόψεις του/της αρθρογράφου ή τα περιεχόμενα του άρθρου.
0 Σχόλια