關于電動車是否真環保的爭議,持續已久。近日,路透社通過“汽車終生排放數據模型”的分析,得到了一個結果。


根據該數據模型,當一輛特斯拉Model3行駛不超過21725公里之前,并不比燃油車環保。只有超過這個里程之后,排放才開始比低于燃油車。

電動汽車更環保嗎?從汽車全周期來看并不盡然

這個模型是由芝加哥大學阿貢國家實驗室開發,名為溫室氣體、排放法規和能源技術(GREET)模型,包含數千個參數。從電動車電池中的金屬類型,到汽車中鋁或塑料含量,再到充電電能的來源等多方面都有考慮到。截至2021年,阿貢模型的用戶已超過4.3萬。


眾所周知,電動車在使用環節可以大大減少碳排放。但從全生命周期看,不盡然。


“電動車的生產環節比燃油車產生更多的碳排放”,阿貢實驗室首席能源系統分析師Jarod Cory Kelly表示,增加的碳排放主要是產生于電池中礦物質的提取和加工,以及動力電池的生產。


分析顯示,一輛中型電動車在原材料開采和生產過程相當于給全生命周期每英里增加47克二氧化碳,即在新車出售之前碳排放已經超過810萬克。相比之下,一輛類似的汽油車出廠時,相當于每英里已經產生32克汽油,即550多萬克,遠低于電動車。


新車汽車首次銷售時碳缺口有多大?以及電動車在使用壽命期內的環?!笆罩胶恻c”在哪里?不同的車型可能會有很大的不同。


Kelly表示,這取決于電池的大小、汽油車的燃油經濟性以及為電動車充電的電力是如何產生的。


例如,文章開頭的Model 3所得數據,設定的使用和充電環境為美國,美國23%的電力來自燃煤發電廠,該車電池為54千瓦時(kWh),由陰極材料由鎳、鈷和鋁等制成。


與之對比的是,一輛重1340公斤、燃油效率為每加侖33英里的豐田卡羅拉。據推測,這兩輛車都能行駛28萬公里的生命周期。


但是,如果同樣的Model 3在挪威使用,那么僅僅行駛8400英里就可以達到跟燃油車一樣的排放收支平衡點。因為挪威幾乎所有的電力都來自可再生的水力發電。


如果該車充電的電力完全來自煤電,那必須行駛78700英里(12.7萬公里)才能與卡羅拉達到同樣的排放數值。而在中國火力發電規模依然占比非常大,2020年全國火電絕對發電量52798.7億千瓦時,占比達71.19%。


假設在全部用煤電充電的極端情況下,不考慮生產環節,分析顯示,一輛電動車單在使用環節,每年會產生410萬克,同級別的燃油車的碳排放為460萬克。但是考慮到電動車及電池在生產環節的巨大碳排放,電動車的減排優勢就不太明顯。


路透社報道,美國環保署使用GREET評估可再生燃料和汽車溫室氣體的標準,還開發了一個在線程序,允許消費者根據所在地電力來源估算電動車的真實排放量。而加州空氣資源委員會則使用該模型幫助評估是否符合該州的低碳燃料標準。


路透社根據該模型的分析結果與IHS Markit研究小組對歐洲電動汽車和燃油車進行的全生命周期排放評估結果相似。IHS Markit研究顯示,電動汽車的碳排放盈虧平衡點約為15000至20000英里,具體取決于國家。


還有其他數據模型和研究,結果更不樂觀。比利時列日大學研究者Damien Ernst估計電動車減排效果趕超燃油車的盈虧平衡點可能在6.7萬公里到15.1萬公里之間。


當然,還有一些組織和專家認為電動車不一定比燃油車更環保。例如,日本汽車業的領軍人豐田章男認為,如果考慮汽車行業電動化快速轉型的成本,會導致更多資源的浪費。


代表600多家石油公司的美國石油協會在其網站上說:“多項研究表明,在全生命周期的考慮上,不同的汽車動力系統會導致類似的溫室氣體排放?!?

電動汽車更環保嗎?從汽車全周期來看并不盡然

電動汽車更環保?


無論是新能源汽車的發展,還是燃油汽車停售,其初衷都是解決能源緊缺和環境污染等問題,實現“碳中和”目標。在使用過程中,與傳統燃油汽車相比,新能源汽車的確在能耗和二氧化碳的排放量方面占據優勢。然而,從新能源汽車全生命周期來看,其三電系統之一的動力電池,在生產制造與回收環節均存在能耗和污染問題。如果新能源汽車所謂的零排放、零污染僅限于使用階段,那么新能源電動汽車真的比燃油汽車更加環保嗎?


較之燃油汽車,新能源電動汽車在行駛過程中沒有尾氣排放,其動力來源于動力電池儲存的電能。在汽車行駛過程中,新能源汽車號稱“零排放”,這里面其實存在一個很大的問題。


根據中國電力企業聯合會規劃發展部發布的《2020年全國電力工業統計快報》數據顯示,我國電力結構中,火電占比最大,高達68%?;痣娭饕悦禾孔鳛槿剂?,在發電過程中消耗了大量的煤炭資源,并產生大量環境污染物。終端用戶每使用1kWh電能,火力發電廠就要排放0.86kg的二氧化碳。由此看來,新能源汽車在使用過程中,并非真正意義上實現了零排放,而是將污染排放因素轉移到了發電過程中。


在節能減排趨勢下,全世界都在積極尋求清潔能源代替化石燃料,新能源汽車成為實現碳中和的重要驅動力。然而,動力電池從材料提取到生產完成都存在一定的能耗和污染。以鋰離子電池為例,鋰的開采主要分為兩種,一種是從巖石中開采,再使用化學制品提??;另一種則是從鹽沼中提取。年產鋰量最高的澳洲屬于前者,而鋰儲量最高的智利則通過后者開采。


鋰開采過程需要使用大量水資源,嚴重破壞生態系統,而其產生的有毒化學元素則存在泄露風險。智利大學鋰電池專家吉列爾莫·岡薩雷斯(Guillermo Gonzalez)曾在采訪中表示,開采鋰是侵入性的,這根本不是一個綠色的解決方案。好在鋰在動力電池生產中使用比例不大,但使用量最多的鎳和鈷在其提取過程中產生的不利影響則比鋰更甚。


從動力電池生產制造過程來看,鋰離子電池主要包括電池材料生產、勻漿、涂布、烘干、分切、電芯卷繞、電池裝配、注液和化成等步驟。美國阿貢實驗室研究結果顯示,動力電池原料獲取和制造過程總能耗205MJ/kg。據美國凱斯西儲大學的Chris Yuan對24kWh鋰離子電池組生產能耗分析數據顯示,鋰離子單體電池采用錳酸鋰正極和石墨負極,其中電池材料生產能耗為29.9GJ,電池生產階段能耗為58.7GJ,而電池組裝階段能耗0.3GJ。


與之相對,燃油汽車動力系統的生產制造主要考慮發動機的鑄造和機加工。發動機主要零部件的生產能耗約417.63kWh。對比可知,在動力系統生產制造階段,動力電池的能耗要比發動機能耗大得多。


新能源汽車的環保意義


長期以來,新能源汽車似乎被打上了“零排放”、“零污染”的烙印,成為驅動“碳中和”的真理。綜合上述,雖然新能源電動汽車在行駛階段產生的污染低到可以忽略,但在其全生命周期的能耗和污染,似乎與燃油車不相上下。動力電池的生產制造、回收利用的情況也對新能源汽車的環保意義影響頗深。


不可否認,新能源汽車替代燃油汽車是大勢所趨,但這是在汽車全生命周期低能耗、少污染的前提下,若一味死磕新能源汽車本身,而忽視其上下游及相關產業的發展和完善,便違背了新能源汽車節能減排的初衷。


尤其是在動力電池尚不能達到全生命周期的零排放零污染的前提下,新能源電動汽車的發展還有意義嗎?答案當然是肯定的,推進碳中和是全球發展的必然趨勢,因此,如何真正實現動力電池全生命周期低能耗,少污染仍需要進一步布局,推進電池完整周期的工藝、技術走向成熟是汽車產業發展的必然。


對于動力電池的回收利用,無論先行的政策、回收標準,還是技術水平都遠遠達不到要求,這也導致當今電池回收的污染比燃油汽車還大。這也是新能源汽車遭到質疑的一個方面。另一方面則來源于動力電池生產階段的排放轉移。


針對這兩點質疑,更意味著發展新能源汽車的必要性。一旦汽車流入市場,進入消費者群體中,對于汽車排放的管理難度將會成倍增加。燃油汽車的尾氣排放離散不可控,如果將離散的排放轉移至集中可控的發電廠,將超出人力控制的污染源通過量化集中管控,繼而優化發電結構,提高非化石能源的使用率,則可以有效節約成本,減少污染。


而對于動力電池的回收利用,別無他法,終歸還是要國家、企業、消費者三方密切合作,建立完善的動力電池回收利用產業鏈,實現電池剩余價值的利益最大化。任何一個產業的發展都要經歷從質疑到成熟的過程,新能源汽車市場的未來仍然大有可為。


文章來源: TechSugar,鳳凰網汽車

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