V roku 2021 počet osobných automobilov poháňaných výlučne batériami v členských štátoch EÚ presiahol 1,9 milióna, čo bolo približne 37-krát viac ako v roku 2013 a 5-krát viac ako v roku 2018. Vývoj a výskum spaľovacích motorov je už dnes pre automobilky uzavretou kapitolou a kapacity sú presmerované na batérie a nové mechanické prvky.

Rada ministrov energetiky EÚ začiatkom mája schválila zákaz uvádzať do prevádzky osobné automobily so spaľovacími motormi po roku 2035. No éra spaľovacích motorov v Európe sa tým automaticky nekončí. Aj po roku 2035 budú na cestách jazdiť autá so spaľovacími motormi, veď priemerný vek vozového parku v Európe je dnes 11,8 roka.

Za predpokladu, že nebudeme prihliadať na životnosť áut podľa jednotlivých krajín EÚ, ale za mernú jednotku si vyberieme priemer EÚ, k výmene áut so spaľovacími motormi na elektromobily dôjde na starom kontinente najskôr v roku 2047. Nie je preto dôvod panikáriť. Na výmenu vozového parku na elektromobily máme čas hodný jednej generácie.

Na akých starých autách jazdí Európa

Celkovo sa vozový park osobných automobilov takmer vo všetkých členských štátoch EÚ za posledných päť rokov zvýšil a presiahol celkový počet 250 miliónov automobilov. Najvyšší počet áut na tisíc obyvateľov je v Poľsku, za ktorým nasledujú Luxembursko a Taliansko. V roku 2021 malo Luxembursko najvyšší podiel „najmladších“ vozidiel, zatiaľ čo Poľsko malo najvyšší podiel osobných automobilov starších ako 20 rokov. Podľa priemernej životnosti osobných automobilov mali najstaršie autá po Poliakoch Estónci a Fíni.

Napriek tomu, že v posledných rokoch sa počet osobných vozidiel poháňaných alternatívnymi palivami zvýšil, do konca roku 2021 stále tvorili len malý podiel na vozovom parku osobných automobilov v EÚ. To sa odráža v tom, že podiel áut na alternatívne palivá je medzi novoregistrovanými osobnými automobilmi nízky.

V roku 2021 však počet osobných automobilov poháňaných výlučne batériami v členských štátoch EÚ presiahol 1,9 milióna, čo bolo približne 37-krát viac ako v roku 2013 a päťkrát viac ako v roku 2018. Najvyššia miera nárastu bola zaznamenaná v rokoch 2019 až 2020, keď počet registrovaných elektromobilov stúpol o 83 %, a v rokoch 2020 až 2021, keď tempo rastu elektromobilov dosiahlo 75,5 %. Ich podiel na celkovom počte osobných automobilov vzrástol na 0,8 %.

Čo sa zmení?

Striktným stanovením limitu na registráciu nových automobilov po roku 2035 sa zmení ich štruktúra pohonu. No autá budú aj naďalej jazdiť na štyroch kolesách a pasažieri budú sedieť v sedačkách a predné sklo bude z rovnakého temperovaného skla ako doteraz. Dokonca je dosť pravdepodobné, že aj karosériu budú mať rovnakú alebo podobnú ako dnes.

Čo sa s určitosťou zmení, je zdroj pohonu automobilov. To znamená, že spod kapoty zmiznú motor, prevodovka a nádrž na benzín alebo naftu. To je technický pohľad na vec.

No v súvislosti s tým sa zásadne zmenia aj dodávateľská štruktúra automobiliek a distribučná štruktúra energonosičov.

Z ciest zmiznú tankovacie stanice, respektíve ak nezmiznú, zmenia dodávateľa primárneho zdroja energie pre automobily. Už nebudú potrebovať také zásoby benzínu a nafty, ale minimálne z veľkej časti budú musieť prejsť na poskytovateľa elektrickej energie. Istú časť zabezpečia aj e-palivá, ale tie sú v súčasnosti také drahé, že ich využitie bude aj v budúcnosti skôr marginálne. Navyše v severných častiach EÚ s minimum slnečného svitu a vetra je využitie e-zdrojov minimálne.

V štruktúre priemyselnej výroby automobilov sa zmenou nosnej energie transformuje značná časť výrobných kapacít. Vývoj a výskum spaľovacích motorov je už dnes pre automobilky uzavretou kapitolou a kapacity sú presmerované na batérie a nové mechanické prvky.

Elektrobatéria do automobilu je totiž z veľkej časti mechanicky náročná konštrukcia zohľadňujúca zmeny v jej vnútri vzhľadom na stupeň nabitia a životnosť. Batérie totiž užívaním menia svoju veľkosť. Takáto objemová diferenciácia batérií
je, ľudovo povedané, „nedeštruktívne dýchanie“ batérie. Na zjednodušenie si to predstavte ako pľúca automobilu.

S elektrickým pohonom spojená časť riadiacej elektroniky automobilu bude masívne rásť. To znamená invertorové riadenie elektromotorov, pri ktorom dochádza ku konverzii jednosmerného napätia z batérie na striedavé napätie
poháňajúce motor.

Elektromotor je potrebné chápať ako trojfázové zariadenie, ktoré sleduje o 120 stupňov posunuté fázové napájanie motora s rôznou frekvenciou. Frekvencia je pritom definovaná používateľom, ktorý chce ísť rýchlejšie, teda zvyšuje frekvenciu, alebo,
naopak, pomalšie, pričom frekvenciu znižuje.

Prečo bude meď kľúčová

Detaily týchto epochálnych zmien v spôsobe pohonu osobných automobilov sú obrovskou príležitosťou a šancou na rozvoj celých priemyselných odvetví. Politicky aj v tomto odvetví platí známe „rozdeľuj a panuj“. Aj preto je odvetvie elektromobility zatiaľ diferencované, pričom jednotlivé automobilky sa takpovediac hrajú na vlastnom piesočku alebo vstupujú do obmedzených aliancií.

Poďme však pekne po poriadku. Na zabezpečenie chodu motora je potrebné zmeniť elektrickú energiu na ťažnú silu a to sa dá len prostredníctvom magnetického poľa. Je preto viac ako pravdepodobné, že ekonomickým beneficientom epochálnej
transformácie pohonu áut na elektrobatérie bude ťažný priemysel vzácnych zemín, z ktorých sa vyrábajú ultra silné magnety.

Zmena elektrickej energie na mechanickú nastáva prechodom elektrického prúdu cez cievku, ktorá sa v súčasnosti vyrába len z medi.

Majitelia medených baní vo svete si už teraz mädlia ruky z dolárov, ktoré im v nasledujúcej dekáde táto transformácia
prinesie.

Baňa Escondida v Čile je najväčšou medenou baňou na svete s kapacitou približne 1,5 milióna ton ročne. Escondidu vlastnia spoločnosti BHP Billiton, Rio Tinto a Japan Escondida. Baňa Grasberg v Indonézii je druhou najväčšou medenou baňou na svete s kapacitou 700-tisíc metrických ton ročne. Medzi najväčších producentov medi na svete okrem týchto krajín patria Peru, Konžská demokratická republika, Čína, Spojené štáty americké, Rusko, Austrália, Zambia a Mexiko.

Približne 90 % spracovateľského priemyslu nerastných surovín potrebných na výrobu batérií do elektromobilov sa nachádza v Číne. To je taká šialená koncentrácia, že väčšina priemyselne vyspelých národov by mala zvážiť svoje súčasné nastavenie
priemyselnej stratégie. Aj Slovensko kedysi patrilo medzi top producentov medi na svete. No časy z polovice 17. storočia sú už dávno preč. Vzostup a pád Banskej Štiavnice, architektonickej a kultúrnej perly Slovenska, nesúvisí do takej miery so zlatom a striebrom ako s meďou.

Výkonové polovodiče a spínacie elementy

Kľúčovou časťou invertora, teda konvertora jednosmerného napätia na striedavé, sú výkonové polovodiče. Ide o IGBT tranzistory, ktoré sú z veľkej časti pod kontrolou ázijských výrobcov, sídliacich najmä na Taiwane.

Už pandemická kríza elektrotechnickému priemyslu ukázala, akými kľúčovými faktormi sú výroba a logistika dodávok polovodičov. Súčasná snaha politikov v Európe a Spojených štátoch amerických o dosiahnutie produkčnej nezávislosti vo
výrobe polovodičov je do značnej miery reflektovaním tejto skutočnosti.

Výrobu polovodičov do automobilov nemá Slovensko ani Európska únia pod kontrolou. Z tohto pohľadu predstavuje prechod na elektromobilitu skôr strategickú hrozbu, ktorá nás odsudzuje na spoluprácu.

Hliník sa nesmie odsťahovať do Humpolca

Ďalším kľúčovým prvkom rozvoja elektromobility je hliník s nešťastným atómovým číslom 13. Tento prvok je za meďou druhý, ktorý dokáže odviesť elektrický prúd alebo teplo z kritických miest spínacej techniky invertora. A práve schopnosť odvádzať teplo je pre pohon elektromobilu najdôležitejšia.

Hliníkové zliatiny sú pri konštrukcii elektrobatérie práve tou časťou, ktorá zabezpečuje pevnosť a odvod tepelných strát z mechanicky kritických častí konštrukcie. Zjednodušene povedané, železo je veľmi pevné, meď je vynikajúci vodič tepla aj elektrického prúdu, no hliník je zjednotiteľom oboch týchto dobrých fyzikálnych vlastností.

Pre rozvoj elektromobility je hliník po medi druhým najdôležitejším prvkom. Je preto nešťastím, že v priemyselne vyspelej krajine, akou je Slovensko, urobí vláda take nekompetentné strategické rozhodnutie, ktorým prinúti existujúceho výrobcu
zatvoriť výrobu z krátkodobých príčin.

Ferity a tlmiace prvky

Ferity sú zlúčeniny železa, prevažne s kyslíkom, ktoré majú na starosti prevod elektrickej energie na magnetickú a naopak. Pre elektromotory sú v spolupráci s meďou rozhodujúcim prvkom. Ďalším dôležitým prvkom je amorfná forma železa. Znie to
zle, amorfné železo je však niečo, čo si nepredstavujte ako železnú tyč alebo 20 ton vážiaci železný ingot, skôr je to tenučká páska, ktorá sa svojimi vlastnosťami podobá sklu. Amorfné železo je preto veľmi krehké a jeho výhodou je, že dokáže skvele tlmiť elektromagnetické rušenie výkonových spínačov. Elektromagnetické rušenie vzniká ako produkt výkonového spínania polovodičov.

Osobný automobil potrebuje na rozbeh 100 až 300 kW. Vedľajším produktom dosiahnutia prenosu takéhoto výkonu je elektromagnetické rušenie, ktoré však ovplyvňuje všetky ostatné verejné distribučné siete. No tými sú aj zariadenia, ako napríklad mobilný, rádiový alebo televízny príjem. Bez tlmiacich elementov by elektromobily v praxi fungovali ako mobilné rušičky signálu. Mali by sme k dispozícii elektroautá, ktoré by bez funkčných komunikačných zariadení vyzerali ako vrtošivý panovník z rozprávky Cisárove nové šaty od Hansa Christiana Andersena.

Šanca na správne rozhodnutia

Slovensko je automobilovou veľmocou. Na základe porovnania 50 krajín sa Slovensko v roku 2020 umiestnilo na najvyššom mieste v produkcii automobilov na 1 000 obyvateľov so 185 vozidlami, nasledované Českou republikou a Slovinskom. V počte
vyrobených áut predbiehame susedné Česko o viac ako 75 %. Epochálna zmena prechodu zo spaľovacích motorov na elektromobily sa nás preto bytostne týka.

Podpora rozvoja kľúčových oblastí, s ktorými výroba, vývoj a prevádzka elektrobatérií súvisia, je preto pre nás otázkou života a smrti. Ak budúcnosť krajiny nadviažeme na kľúčové odvetvia spomenuté v tejto analýze a dáme ich do súvislosti s lokálnymi možnosťami, zo spracovania medi, hliníka a železa musíme spraviť priority. To však neznamená prechod na surovinové hospodárstvo, ale, naopak, výrobu a vývoj vysoko sofistikovaných produktov na báze týchto prvkov.

Výroba medených prípojníc, teda vodičov schopných viesť prúdy s rozsahom tisíc a viac ampérov, môže byť spoločne s plochými vodičmi vo svetle budúcich potrieb elektromobility veľkou šancou pre Slovensko. Rovnako tak tlakové odlievanie chladiacich
prvkov výkonových polovodičov. Rozvojovým impulzom môže byť pre košických oceliarov diverzifikácia výroby smerom k amorfnému železu využiteľnému ako tlmiaci prvok v pohonných jednotkách elektromobilov.

Autor: Mário Blaščák, externý prispievateľ a komentátor diania na finančných trhoch