Celosvětový přechod na elektromobily

Celosvětový přechod na elektromobilyNěkolikrát jsem v poslední době narazil na otázky ohledně možné budoucí záměny spalovacích motorů za motory elektrické. Celá věc je nesmírně složitá. Pokusil jsem se o malou analýzu jednoho z aspektů problému – totiž o kolik by se musela zvýšit celosvětová produkce elektrické energie v případě, že by všechny dnes existující automobily přešly z motorů spalovacích na motory elektrické.

Celý výpočet je samozřejmě de facto jen hrubý odhad, založený na řadě vyslovených i nevyslovených předpokladů.

Ropa

Nejprve se podíváme, kolik se těží celkem ropy, jaké jsou její vlastnosti a kolik z ní je možné vyrobit benzínu.

Podle Wikipedie se v roce 2009 vytěžilo celkem 3820.106 tun ropy.

m_{ropa09} = 3820 \cdot 10^{6} t = 3820 \cdot 10^{9}kg.

Tentýž zdroj uvádí, že ropa se dělí podle hustoty na lehkou, těžkou a velmi těžkou. Najdeme tam také procentuální zastoupení těžby těchto tří typů ropy v zemích OPEC.

Začneme výpočtem průměrné hustoty vytěžené ropy – z údajů pro hustoty jednotlivých typů ropy spočítáme pro každý typ průměrnou hodnotu a s uvážením procenta daného typu stanovíme průměrnou hustotu vytěžené ropy.

\rho_{ropa} = \frac{\frac{0.61+0.55}{2}33+\frac{0.85+0.93}{2}53+\frac{0.93+1.05}{2}17}{100}1000\frac{kg}{m^3}

čili

\rho_{ropa} =  831.4 \frac{kg}{m^3} .

Benzín a nafta

Podle tohoto zdroje lze z ropy získat 5-25 objemových procent benzínu a další zdroj uvádí, že nafty lze z ropy robit zhruba 4 objemová procenta.

p_{benz} =\frac{5+25}{2} = 0.15 ,

p_{naf} =0.04 .

Dále se podíváme na hustoty benzínu a nafty – najdeme je například zde a zde.

\rho_{benz} = \frac{700+750}{2} \frac{kg}{m^3}=725\frac{kg}{m^3},

\rho_{naf} = 700 \frac{kg}{m^3} .

Tento zdroj pak uvádí množství energie v litru benzínu a zde najdeme množství energie v litru nafty.

\Lambda_{benz} = 32 \cdot 10^6\frac{J}{l},

\Lambda_{naf} = 40,9 \cdot 10^6\frac{J}{l}.

Předpokládejme, že veškerá v roce 2009 vytěžená ropa byla využita pro výrobu benzínu a nafty.
Nejprve určíme objem vytěžené ropy (hmotnost/hustota) a vynásobíme ho objemovým procentem pro benzín resp. naftu. Výsledek bude v kubických metrech a po vynásobení tisícem tak získáme počet litrů benzínu a nafty, vyrobených z ropy, která byla vytěžena v roce 2009.

V_{benz} = 1000\frac{m_{ropa09}}{\rho_{ropa}} p_{benz}=6.892\cdot 10^{11}l,

V_{naf} = 1000\frac{m_{ropa09}}{\rho_{ropa}} p_{naf}=1.838\cdot 10^{11}l.

Energie spálených paliv

Automobily spálí naftu a benzín s  účinností zhruba 25 procent (viz Wikipedie).

\nu_s = 0.25.

K jejich rozpohybování je tedy třeba jen malá část energie, skryté v palivech, zbytek se změní v teplo. Energie k rozpohybování automobilů, získaná z ropy vytěžené v roce 2009, tak vychází

E_{09} = \left( V_{benz}\cdot\Lambda_{benz}+V_{naf}\cdot\Lambda_{naf}\right)\nu_s = 7.393\cdot10^{18}J.

Elektrická energie

Podívejme se nyní na celosvětovou výrobu elektrické energie.

Podle údajů společnosti ČEZ se celosvětově vyrobí 14 procent elektrické energie v jaderných elektrárnách a tento podíl představuje výkon 377 750 MW. Protože náš výpočet operuje s roční spotřebou, vypočítáme z těchto údajů celkové množství celosvětově vyrobené elektrické energie za jeden rok. Nejprve celosvětový výkon:

P = \frac{377 750}{0.14} 10^6 W = 2.698 \cdot 10^{12}W

a práce za rok bude

W = P\cdot365\cdot 24\cdot 60\cdot 60 s = 8.509 \cdot 10^{19}J .

Wikipedie uvádí, že účinnost elektromotoru je zhruba 90 procent

\nu_e = 0.9 .

Mají-li tedy všechny automobily přejít na elektrický pohon, je nutné ročně vyrobit jen pro ně elektrickou energii o velikosti

E = \frac{E_{09}}{\nu_e} = 8.214\cdot10^{18}J.

Je třeba dodat, že nejsou vůbec vzaty v úvahu ztráty způsobené distribucí a skladováním této energie.
Srovnáním se stávající roční produkci elektrické energie zjistíme potřebné zvýšení celosvětové produkce elektřiny, nutné pro zajištění provozu elektromobilů v rozsahu odpovídajícím dnešnímu stavu automobilismu.

\Delta = 100\frac{E}{W}\% = 9.653\%.

Závěr

Výsledkem je jediné číslo. Kdybychom chtěli všechny dnešní automobily nahradit elektromobily, stačil by nám na to „pouhý“ desetiprocentní nárůst výroby elektřiny!

~*~

Zanechat odpověď

Vyplňte detaily níže nebo klikněte na ikonu pro přihlášení:

Logo WordPress.com

Komentujete pomocí vašeho WordPress.com účtu. Odhlásit /  Změnit )

Google photo

Komentujete pomocí vašeho Google účtu. Odhlásit /  Změnit )

Twitter picture

Komentujete pomocí vašeho Twitter účtu. Odhlásit /  Změnit )

Facebook photo

Komentujete pomocí vašeho Facebook účtu. Odhlásit /  Změnit )

Připojování k %s

Tento web používá Akismet na redukci spamu. Zjistěte více o tom, jak jsou data z komentářů zpracovávána.