Kolik výfuků má auto se spalovacím motorem

Diskuze o čisté elektromobilitě se často stáčí k tvrzení, že elektromobil má výfuk v elektrárně. Autoři tohoto tvrzení tak nějak pomíjí skutečnost, že fosilní paliva nespadla z nebe, ale že to někdo někde taky musel vyrobit.

Již delší dobu se pokouším získat relevantní data ohledně těžby, dopravy a výroby kapalných paliv. České, ale i zahraniční rafinerie jsou na data poměrně skoupé a kromě výroby primární energie* žádná další data většinou neposkytují. [1]

V únoru 2025 VUT Brno publikovalo článek v odborném časopise Science Direct, který prošel recenzním řízením. Článek dostal grant od několika veřejných institucí. [2] Tento článek považuji za skutečně odborný oproti jiným, poněkud pofidérním snahám z našich rádoby odborných kruhů. Zabývá se emisemi při celém životním cyklu jak ICV (internal combustion engine vehicles), tak i BEV (battery electric vehicles) Článek se opírá o jinou studii, která uvádí nejen produkci CO2, ale i energetickou bilanci. [3] Jsou tedy data na realističtější propočty spotřeby energie při výrobě fosilních paliv.

Začněme ropou. Surová ropa se dělí na tři základní podskupiny podle vlastností.

Podle viskozity:

• Lehká ropa (typ Brent)
• Středně těžká ropa (typ West Texas Intermediate crude oil (WTI)
• Těžká ropa (typ Dubaj)

Podle obsahu síry:

• Sladká ropa (< 1% gravimetrického obsahu síry, např. West Texas)
• Kyselá ropa (> 1% gravimetrického obsahu síry, např. Brent)

Podrobnější dělení je možné najít například zde. [4]

Surovou ropu je potřeba nejen vytěžit, dopravit do rafinerie a vydestilovat, ale i krakovat (narušování vazeb dlouhých uhlovodíků je energeticky náročné) a vyčistit od nežádoucích příměsí ať už jde o pevné částice, a nebo sirné sloučeniny.

Zde je potřeba si říci, že paliva do běžných motorů mají povolenou koncentraci síry 10 ppmS (w/w)*** benzínu a 15 ppmS nafty. Pro srovnání demineralizovaná voda obsahuje 10 ppm rozpuštěných minerálů w/w. Známá dezinformace o zamořování planety exhalacemi z lodí, kdy údajně jedna loď znečistí životní prostředí víc, než miliony aut vychází právě z této nesmyslné premisy. [5] Námořní lodě měly povolený limit pro obsah síry až 3,5% (tj 35 000 ppmS paliva), zatímco auta jezdí a palivo vyčištěné. Od roku 2020 je povolený obsah síry v mazutu 0,5% a od tohoto roku 2025 jen 0,1% (1000 ppmS). Srovnávat paliva do aut s palivem do lodních motorů (těžká nafta, mazut) je jako srovnávat destilovanou vodu s tvrdou studniční vodou. Nemá to žádný smysl. Někdy dochází ještě většímu zmatení, kdy někteří tvrdí, že ony emise se vztahují na emise CO₂. To už není ani dezinformace, ale naprostá blbost, protože co se týče dopravy, tak osobní automobilová doprava se podílí na emisích CO₂ v dopravě v EU asi ze 45%÷60% (2019), zatímco lodní asi 14%. [6][2] Celosvětově jsou statistiky podobné, lodní doprava včetně námořní, vychází kolem 12% v dopravě, tedy spíše méně. [7]

Čištění ropy a produktů z ní obnáší elektrostatické čištění, kde je potřeba dodat elektrickou energii, nebo chemické čištění od příměsí síry, které vyžaduje výrobu vodíku, tedy další energetický vstup.

Kromě toho jsou potřeba čerpadla na čerpání, která také spotřebovávají elektrickou energii. Elektrická energie je tedy potřeba jak při těžbě, tak i při zpracování v rafinerii.

Př výpočtech je potřeba rozlišit, zda jde o energii v podobě tepla získanou většinou spalovaním, nebo energii elektrickou. Zvolil jsem jednotku kWh, která je odvozenou jednotkou SI a je běžně používaná. Je vhodná i proto, že BEV mají spotřebu udávanou v kWh. Bude snadnější porovnávat hodnoty při stejných jednotkách.

JEC Well to tank report [3] energetické náročnosti těžby a zpracovaní ropy (Graf1)

Graf zobrazuje množství energie spotřebované při výrobě paliva na jednotku energie v palivu obsažené od zdroje až k nádrži (well to tank WTT); jednotky jsou v MJ/MJ (Mega Joule na Mega Joule)

JEC Well to tank report [3] uhlíkové stopy těžby a zpracovaní ropy (Graf2)

Graf zobrazuje váhové množství CO2 uvolněného při výrobě paliva na jednotku energie v palivu obsažené od zdroje až k nádrži (well to tank WTT); jednotky jsou v g/MJ (gram na Mega Joule)

Podívejme se na grafy podrobněji.

COD1 zobrazuje řetězec těžby ropy z typických dodávek EU, přepravu po moři, rafinaci v EU a distribuci nafty

COD1C zobrazuje řetězec těžby ropy z typických dodávek EU, přepravu po moři, rafinaci v EU se zachytáváním CO₂ a ukládáním a distribuci nafty (pro naše účely nezajímavé, žádná rafinerie v ČR CO₂ nezachytává)

COG1 zobrazuje řetězec těžby ropy z typických dodávek EU, přepravu po moři, rafinaci v EU a distribuci benzínu

COG1C zobrazuje řetězec těžby ropy z typických dodávek EU, přepravu po moři, rafinaci v EU se zachytáváním CO₂ a ukládáním a distribuci benzínu (pro naše účely nezajímavé, žádná rafinerie v ČR CO₂ nezachytává)

• Production & conditioning at source – těžba a úprava ropy po těžbě (dále jen Těžba)
• Transportation to market – doprava ropy (dále jen Doprava)
• Conditioning & Distribution – úprava a distribuce ropy (dále jen Distribuce)
• Transformation at source – přeměna na produkt u zdroje (takový typ rafinerie není v grafu přítomný) (dále jen Rafinace)
• Transformation near market – přeměna na produkt v destinaci prodeje (lokální rafinerie) (dále jen Rafinace)
• Total GHG inc. combustion – celková produkce skleníkových plynů (Green House Gases) při spalování (dále jen Celkem GHG)

Shrňme si to, co nás zajímá, tedy energetickou náročnost přepočítanou na kWh/l COD1 a COG1 zpět do tabulky, když budeme předpokládat energetickou hustotu na 1l uhlovodíku takto:

• ropa (Brent) 40.0 MJ/l, 11.11 kWh/l (energie v ropě uložená se liší podle mnoha okolností, různé zdroje uvádí různé údaje, které se signifikantně liší; IEA uvádí 37÷42 MJ/l), spálením získáme 2932g CO₂ (1)
• nafta 36.9MJ, 10.25kWh, spálením získáme 2734g CO₂ (2)
• benzín 33.12 MJ/l, 9.20kWh, spálením získáme 2295g CO₂ (3)

Tabulka energetické náročnosti těžby, distribuce a rafinace fosilních paliv (Tab1) z Graf1

Palivo	Těžba	Doprava	Rafinace	Distribuce	Celkem
COD1 – nafta (kWh/l)	1.24	0.14	1.05	0.17	2.60
COG1 – benzín(kWh/l)	1.11	0.13	0.73	0.18	2.14

Porovnáme-li náš výsledek s skupinou Orlen Unipetrol [1], dostáváme poněkud jiné hodnoty. Přitom z dat ročenky není možné vyčíst nic o tom, k čemu se tyto hodnoty vztahují. Je možné se jen dohadovat.

Tabulka spotřeby energie Orlen Unipetrol pro rok 2022 (Tab2)

Společnost	2018	2019	2020	2021	2022
ORLEN Unipetrol RPA	0.143	0.151	0.158	0.145	0.140
Litvínov Refinery	0.045	0.047	0.050	0.048	0.046
Kralupy Refinery	0.057	0.053	0.059	0.063	0.059
Paramo Pardubice Profit Centre	0.123	0.134	0.148	0.154	0.131
Paramo Kolín Profit Centre	0.317	0.281	0.304	0.331	0.376
Spolana	0.117	0.126	0.119	0.109	0.113

Spotřeba specifického (míněno měrného) množství energie v tunách ropného ekvivalentu (Tonne of Oil Equivalent) TOE/t na tunu paliva v letech 2018 až 2022 (typ paliva není specifikován)

Přepočítaná tabulka Orlen Unipetrol spotřeba energie při rafinaci (Tab3)

Rafinerie	TOE/t	MJ/l	kWh/l
Litvínov	0.046	1.536	0.427
Kralupy	0.059	1.970	0.547

Porovnáme-li Tab1 a Tab3, dojdeme k závěru, že rafinerie deklarují asi poloviční spotřebu energie na rafinaci, než je v EU obvyklé. Celková energetická bilance by se tak zmenšila asi o 0.3÷0.5 kWh. Jako výtku uvádím, že se nedá dohledat přímá spotřeba elektrické energie. Jediný údaj, který se podařilo zjistit (nikoli ověřit) je, že Litvínov spotřebovává ročně až asi 1TWh (tj. asi 1.25% roční produkce ČR) elektrické energie, viz též níže.

Podívejme se teď na spotřebu energie z hlediska produkce CO₂. Jde sice o výpočet, který poměrně složitě dopočítává zpětně energii, ale data jsou mnohem lépe dostupná.

Tabulka uhlíkové náročnosti těžby, distribuce a rafinace fosilních paliv (Tab4) z Graf2

Palivo	Těžba	Doprava	Rafinace	Distribuce	Celkem
COD1 – nafta (gCO2eq/MJ)	9.752	0.914	7.010	0.914	18.590
COG1 – benzín (gCO2eq/MJ)	9.752	0.914	5.486	0.914	17.066

Pro upřesnění je třeba dodat, že jednotka gCO₂eq/MJ se vztahuje na ekvivalentní CO₂ a ekvivalentní MJ. Po rafinaci už nejde o ropu, ale o produkty, které mají jinou výhřevnost.

Porovnejme tuto tabulku s článkem VUT Brno. [2]

Tabulka uhlíkové náročnosti těžby, distribuce a rafinace fosilních paliv (Tab5) z [2]

	Družba ropovod	Rafinace benzín	Rafinace nafta	Distribuce**
Česko	9.24	7.13	6.20	0.27
Slovensko	9.24	7.14	6.11	0.13
Maďarsko	9.24	7.61	6.34	0.20
Polsko	9.24	10.32	9.62	0.21

Jednotky jsou stejné, jako v Tab4, tj. gCO₂eq/MJ.

Porovnáním obou tabulek vidíme celkem dobrou shodu. Hlavní rozdíl je v tom, že na rafinaci benzínu a nafty jsou hodnoty jakoby prohozené, novější [2] a zřejmě i přesnější data jsou poněkud vyšší.

Přepočítaná tabulka ekvivalentních gramů CO₂ na litr paliva (gCO₂eq/l) (Tab6)

	Družba ropovod	Rafinace benzín	Rafinace nafta	Distribuce**
Česko	369.60	236.15	228.78	10.80
Slovensko	369.60	236.48	225.46	5.20
Maďarsko	369.60	252.04	233.95	8.00
Maďarsko	369.60	341.80	354.98	8.40

Při přepočtu jsou stále použité stejné odhady energie v palivu obsažené, viz (1), (2), (3), které se liší od [2], kde se počítá s hodnotami vyššími. Viz tamtéž: ropa 42 MJ/l, benzín 33,7 MJ/l, diesel 36,9 MJ/l. Výsledky se tedy mohou mírně lišit.

Odtud je pak možné přepočítat emise zpět na energii.

Přepočítaná tabulka spotřeby energie z ekvivalentních gramů CO₂ na litr paliva (kWh/l) (Tab7)

	Družba ropovod	Rafinace benzín	Rafinace nafta	Distribuce**	Benzín celkem	Nafta celkem
Česko	1.40	0.95	0.86	0.04	2.39	2.30
Slovensko	1.40	0.95	0.85	0.02	2.37	2.27
Maďarsko	1.40	1.01	0.88	0.03	2.44	2.31
Polsko	1.40	1.37	1.33	0.03	2.80	2.76

Porovnáme-li Tab7 a Tab1 nalézáme celkem dobrou shodu, zatímco Tab3 vychází silně podhodnocená (hodnoty jsou poloviční). Nebudu spekulovat o příčinách, ale v každém případě údaje od Orlen Unipetrol nemůžeme považovat za hodnověrné. Je zde značná diskrepance v porovnání s jinými zdroji.

Jak jsem zmínil výše, nelze dohledat spotřebu elektrické energie. Některé zdroje uvádí, že celková spotřeba elektrické energie by se mohla pohybovat kolem 0,05-0,15 kWh_e.e./l paliva.

Tabulka roční spotřeby energie dle AI Grok (Tab 8)

Rafinerie	Ropa Mtun	El. energie GWh	Teplo rafinace GWh	Vodík teplo GWh	Celková spotřeba GWh	kWh/l elektrická	kWh/l celková
Litvínov (CZ)	5,4	270-810	3000– 5400	756–1500	4026–7710	0,052–0,156	0,776–1,488
Kralupy nad Vltavou (CZ)	3,3	165–495	1833– 3300	462–918	2458–4712	0,052–0,156	0,776–1,488
Płock (PL)	16,3	815–2 445	9050– 16300	2282–4534	12147–23279	0,052–0,156	0,776–1,488
Gelsenkirchen (DE)	4,0	200–600	2220– 4000	560–1112	2980–5712	0,052–0,156	0,776–1,488
Port Arthur (USA)	19,7	~766	10934–19692	2758–5476	14458–25934	~0,040	0,764–1,371

• Ropa Mtun – množství zpracované ropy
• El. energie GWh – spotřeba Elektrické energie
• Teplo rafinace GWh – spotřeba tepelné energie (tepla) na rafinaci a krakování
• Vodík teplo GWh – spotřeba tepelné energie (tepla) na výrobu vdíku reformingem pro krakování a odsíření
• Celková spotřeba GWh – celková spotřeba enegie
• kWh/l elektrická – spotřeba elektrické energie na měrnou jednotku jednoho litru
• kWh/l celková – celková spotřeba energie v rafinerii na měrnou jednotku jednoho litru

Jak je patrno z Tab8, rozptyl je poměrně velký, ale jde o kvalifikované odhady. AI Grok vygenerovala podobné výsledky, k jakým jsme dospěli výpočty.

Jakkoli, dá se s vysokou pravděpodobností předpokládat, že při výrobě paliv je potřeba při vlastní rafinaci asi 1 kWh na litr paliva a že celková bilance od těžby až po čerpací stanici (well to tank) se pohybuje kolem 2.5kWh. To je přibližně tolik, kolik je automobil vykonat užitečné práce.

Nejsou to jen nějaké drobné. Například rafinerie Litvínov vyrobí ročně 1.875×10⁹ litrů benzínu a 1.588×10⁹ litrů nafty. Zpracuje přitom 6.2×10⁹ litrů ropy (2022) [1] (rozdíl mezi množstvím ropy a paliv je dán zřejmě tím, že rafinerie vyrábí jiné produkty, a že část odpadů z ropy spálí jako zdroj energie). To odpovídá asi 69TWh. Celkově se ročně doveze do ČR ropa v energetickém ekvilalentu 85 TWh. Většina z toho, tj. asi 70÷75% se promění na teplo v neefektivních spalovacích motorech; jen asi čtvrtina je smysluplně použitá na mechanickou energii. Dotace do ropných produktů výrazně pravidelně převyšují dotace do obnovitelných zdrojů a to jak na úrovni států EU, tak i v ČR. [8][9]

Pokusme se uvedené ztráty dané těžbou, dopravou a zpracováním energetických paliv lépe zasadit do kontextu. Zaveďme měrnou zracenou energii (E_l) jako množství energie, ztracené v měrné jednotce, například v 1l paliva.

E_l = E_m + E_t + E_f + E_r

E_l – celková ztracená energie (lost) (kWh/l)
E_m – energie při těžbě (mining)
E_t – energie zatracená transportem od těžby do rafinerie a z rafinerie k čerpací stanici (transportation)
E_f – energie potřebná na výrobu paliva v rafinerii (refinery)
E_r – další energetické ztráty, úniky, havárie, výpar (rare)

Postavme proti tomu celkovou měrnou hustotu energie E a užitečnou měrnou efektivní práci E_ef (effective), která je daná účinností η_ef motoru (stroje). Ceková efektivní práce se mění v závislosti na dalších podmínkách (teplota, tlak, tření, odpor vzduchu), ale tyto podmínky můžeme pro zjednodušení zanedbat a pracovat jen se střední hodnotou efektivní práce stroje jako <E_ef>.

Rozdíl E_c = <E_ef> – E_l určuje celkovou ztrátovou efektivitu celého cyklu, kde E_c – příspěvek rozdílu užitečné měrné energie a zmařené energie celého cyklu (cycle) výroby. Je daný nejen měrnou hustotou energie paliva, ale hlavně celkovou bilancí.

• E_c < 0, pak ztráty při zpracování paliva jsou větší, než je efektivní energie využitá při práci
• E_c = 0, jsou ztráty stejně vysoké, než je efektivní energie využitá při práci
• E_c > 0 jsou ztráty menší, než je efektivní energie využitá při práci, v mezním případě E_c = <E_ef> (typicky obnovitelné zdroje, kde je energie in situ)

Energetická bilance E_c udává rozdílovou efektivitu (účinnost), kterou lze vyjádřit jako poměr η_de = E_c/E kde koeficient η_de = η_ef – η_l (rozdílová účinnost, delta účinnosti) určuje efektivitu ve vztahu k celkové měrné hustotě energie E. Koeficient může nabývat hodnot η_de ∈ (−∞,1>. Lze ho též vyjádřit procentuálně η_de% = 100η_de. Čím víc se koeficient η_de blíží k 1, tím je efektivita lepší. V našem případě pro fosilní paliva silničních motorů bude přibližně v rozmezí η_de ∈ <−0.05, +0.05> (η_de% ∈ <−5%, +5%>).

Závěrem bych chtěl říci, že kdykoliv jsem se ocitnul v blízkosti rafinerie u Kralup nad Vltavou, které jsou nedaleko Prahy, měl jsem smůlu na inverzní počasí a místní exhalace mi způsobovaly alergickou reakci s následným zánětem dýchacích cest. Jde nejen o emise a o globální oteplování, ale i o zdraví a to nejen lidí, ale i okolní fauny a flory.

Přiznejme konečně, že doba pokročila, a že to co bylo dříve beztrestné, by se mělo začít nazývat pravým jménem. Zločinné ničení životního prostředí nemůže pokračovat do nekonečna, nebo do vyčerpání zásob té zvláštní hnědočerné zapáchající a karcinogenní viskózní kapaliny zvané ropa, která sice na jednu stranu akcelerovala technický pokrok, ale na stranu druhou páchá nenapravitelné škody na lidském zdraví a životním prostředí. Nikdo asi nechce, aby, někdo jiný obětoval srdce, plíce nebo ledviny, ale je logické, že ten, kdo znečišťuje, by to měl adekvátně kompenzovat. Čmoudíš? Zaplatíš!

Ale hlavně bychom měli a přestat vytěžovat tyto ropné hroby, které ukrývají karbonizovanou organickou minulost planety. Nechť odpočívají v pokoji a my nechť najdeme jiné postupy, jak tuto smrtonosnou látku v našich technologiích nahradit.

Poděkování: Ing. Kamil Jaššo, Ph.D. Ústav elektrotechnologie Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT Brno, za pomoc a za oponenturu, několika chatovacím AI a AI generátoru obrázků.

* Pojem primární energie (PE) je v tomto kontextu energie přímo potřebná k rafinaci. Nejsou zahrnuté externality.

** Pro distribuci předpokládejme, že jde o ekvivalent MJ, jako by šlo o ropu. Jde o malou položku, která je zatížená malou chybou.

*** Zkratka w/w z anglického weight/wieght označuje hmotnostní (gravimetrickou) hodnotu. Například 100 ppm w/w znamená, že v 1kg látky je obsaženo 100 µg sledované příměsi. Zkratka v/v (volumetric/volumetric) znamená podobně objemovou hodnotu.

[1] Orlen Joint Report 2022 Spolana Neratovice Rafinerie Litvínov

[2] Ecological impact of vehicles: A comparative study within the Czech Republic and other Visegrad 4 countries

[3] JEC Well-to-Tank report v5
Poznámka: Opětovné použití dokumentů povoleno na základě licence Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)

[4] O Energetice

[5] Patnáct největších lodí znečistí životní prostředí více než všechna auta světa

[6] European parliament CO2 emissions from cars

[7] Emise z letecké a lodní dopravy

[8] Konec dotací do fosiních paliv Podpora fosilních paliv v ČR Solární dotace v ČR

[9] Mezinárodní měnový fond dotace fosilních paliv Mezinárodní měnový fond dotace fosilních paliv v roce 2023