دی‌اکسید کربن یا CO2 چیست؟

دی‌اکسید کربن (CO2) یک ترکیب شیمیایی متشکل از یک اتم کربن و دو اتم اکسیژن است که در دمای و فشار استاندارد به شکل گاز وجود دارد. CO2 به طور طبیعی در اتمسفر زمین یافت می‌شود و بخشی از چرخه کربن زمین است، اما فعالیت‌های انسانی، به‌ویژه سوزاندن سوخت‌های فسیلی (نفت، گاز، زغال سنگ)، منجر به افزایش چشمگیر غلظت آن در اتمسفر شده است. CO2 اصلی‌ترین گاز گلخانه‌ای (GHG) ناشی از فعالیت‌های انسان است که با به دام انداختن گرما در اتمسفر، عامل اصلی پدیده گرمایش جهانی و تغییرات اقلیمی (Climate Change) محسوب می‌شود. صنعت حمل‌ونقل، به‌خصوص خودروهایی که از موتورهای احتراق داخلی استفاده می‌کنند، سهم قابل توجهی در انتشار CO2 ناشی از سوزاندن سوخت‌های فسیلی دارند.

منابع انتشار CO2 در خودروها

• خودروهای با موتور احتراق داخلی (ICE): در این خودروها، سوزاندن بنزین یا دیزل در موتور مستقیماً منجر به تولید و انتشار مقادیر قابل توجهی CO2 از اگزوز می‌شود. میزان انتشار CO2 به طور مستقیم با مصرف سوخت خودرو ارتباط دارد؛ هرچه سوخت بیشتری مصرف شود، CO2 بیشتری نیز منتشر می‌گردد. انتشار CO2 از اگزوز خودروها معمولاً بر حسب گرم در کیلومتر (g/km) اندازه‌گیری و گزارش می‌شود که این اندازه‌گیری بر اساس چرخه‌های آزمایش استاندارد مانند WLTP (و پیش از آن NEDC) انجام می‌شود.
• خودروهای هیبریدی (HEV و PHEV): خودروهای هیبریدی (Hybrid Vehicles) و هیبریدی‌های پلاگین (PHEVs) نیز دارای موتور احتراق داخلی هستند و هنگام کارکرد این موتور، CO2 از اگزوز آن‌ها خارج می‌شود. با این حال، به دلیل استفاده از موتور الکتریکی برای کمک به حرکت یا رانندگی تمام الکتریکی در برخی شرایط، این خودروها نسبت به خودروهای صرفاً با موتور احتراق داخلی مشابه، مصرف سوخت و در نتیجه انتشار CO2 کمتری در هر کیلومتر دارند. هیبریدی‌های پلاگین در طول برد پیمایش تمام الکتریکی خود هیچ CO2ی از اگزوز منتشر نمی‌کنند.
• خودروهای تمام برقی (BEV): خودروهای تمام برقی (Battery Electric Vehicles – BEVs) فاقد موتور احتراق داخلی هستند و در نقطه استفاده (از اگزوز)، هیچ‌گونه CO2 یا سایر آلاینده‌ها را منتشر نمی‌کنند. به این خودروها خودروهای با آلایندگی صفر (ZEV) از اگزوز گفته می‌شود.

CO2 در چرخه کامل عمر (Well-to-Wheel و LCA)

اگرچه خودروهای تمام برقی در حین رانندگی CO2 منتشر نمی‌کنند، اما برای ارزیابی کامل اثر کربن (Carbon Footprint) و اثرات زیست‌محیطی آن‌ها، لازم است نگاه جامع‌تری در کل چرخه عمر خودرو (Car Life Cycle) یا زنجیره انرژی از چاه تا چرخ (Well-to-Wheel) داشته باشیم:

• تولید برق: اصلی‌ترین منبع انتشار CO2 مرتبط با خودروهای برقی، در مرحله تولید برقی است که برای شارژ باتری خودروی برقی آن‌ها استفاده می‌شود. اگر برق از سوزاندن سوخت‌های فسیلی (مانند گاز طبیعی، نفت کوره، زغال سنگ) تولید شود، این فرآیند منجر به انتشار CO2 در نیروگاه‌ها می‌شود. به همین دلیل، اثرات زیست‌محیطی Well-to-Wheel یک خودروی برقی به شدت به ترکیب منابع تولید برق در منطقه‌ای که در آن شارژ می‌شود بستگی دارد.
• مرحله تولید خودرو: ساخت هر خودرو، از جمله خودروهای برقی، نیازمند انرژی و استفاده از مواد خام است. تولید باتری خودروی برقی به دلیل استخراج مواد معدنی و فرآیندهای تولید انرژی‌بر، اثر کربن اولیه بالاتری نسبت به ساخت موتور احتراق داخلی دارد. این اثر کربن بخشی از مرحله تولید در ارزیابی چرخه عمر (LCA) است.
• مرحله پایان عمر و بازیافت: فرآیندهای بازیافت باتری و سایر اجزای خودرو نیز نیازمند انرژی هستند که می‌تواند با انتشار CO2 همراه باشد.

مطالعات جامع ارزیابی چرخه عمر (LCA) معمولاً نشان می‌دهند که با وجود اثر کربن اولیه بالاتر در مرحله تولید (به‌خصوص به دلیل باتری)، خودروهای تمام برقی در طول کل چرخه عمر خودرو (معمولاً با احتساب متوسط عمر مفید خودرو و با فرض ترکیب منابع تولید برق منطقه‌ای یا ملی)، اثر کربن کلی کمتری نسبت به خودروهای احتراق داخلی مشابه دارند. هرچه شبکه برق پاک‌تر (با سهم بیشتر انرژی‌های تجدیدپذیر) باشد، مزیت خودروهای برقی از نظر انتشار CO2 در چرخه کامل نیز بیشتر می‌شود.

CO2 و خودروهای برقی/هیبریدی در ایران

حمل‌ونقل در ایران، مانند بسیاری از کشورها، یکی از منابع اصلی انتشار CO2 است که ناشی از استفاده گسترده از خودروهای با موتور احتراق داخلی است. گسترش استفاده از خودروهای برقی و هیبریدی در ایران می‌تواند به کاهش انتشار CO2 از بخش حمل‌ونقل کمک کند.

با این حال، همانطور که در بحث Well-to-Wheel اشاره شد، اثر کربن مرحله استفاده خودروهای تمام برقی در ایران به شدت تحت تأثیر ترکیب منابع تولید برق در شبکه برق ایران قرار دارد. در حال حاضر، بخش قابل توجهی از تولید برق در ایران متکی بر سوخت‌های فسیلی است. این بدان معناست که اگرچه خودروهای برقی در ایران از اگزوز خود CO2 منتشر نمی‌کنند، اما شارژ آن‌ها با برق تولید شده از نیروگاه‌های فسیلی، به طور غیرمستقیم منجر به انتشار CO2 در نیروگاه‌ها می‌شود.

برای به حداکثر رساندن مزیت خودروهای برقی در کاهش انتشار CO2 در ایران، لازم است همزمان با توسعه زیرساخت شارژ خودروی برقی در ایران و ترویج استفاده از خودروهای برقی، بر توسعه و استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر برای تولید برق نیز تأکید شود تا اثرات زیست‌محیطی Well-to-Wheel کاهش یابد.

نتیجه‌گیری

دی‌اکسید کربن (CO2) گاز گلخانه‌ای اصلی ناشی از فعالیت‌های انسانی و عامل کلیدی در تغییرات اقلیمی است که انتشار آن از اگزوز خودروهای با موتور احتراق داخلی یک منبع مهم محسوب می‌شود. خودروهای برقی تمام باتری‌دار (BEVs) با ارائه آلایندگی صفر از اگزوز CO2، راهکاری مؤثر برای کاهش مستقیم انتشار این گاز در شهرها ارائه می‌دهند. اگرچه اثر کربن کل چرخه عمر خودروی برقی شامل انتشار در مراحل تولید و تولید برق مصرفی نیز می‌شود (Well-to-Wheel و LCA)، اما مطالعات نشان می‌دهند که در اکثر سناریوها، اثر کربن کلی آن‌ها کمتر از خودروهای بنزینی مشابه است. در ایران، گسترش خودروهای برقی می‌تواند به کاهش انتشار CO2 از حمل‌ونقل کمک کند، اما دستیابی به حداکثر این مزیت نیازمند پاک‌سازی همزمان شبکه برق کشور از طریق افزایش سهم منابع انرژی تجدیدپذیر است.