无论是混合动力汽车,还是纯电动汽车,无论用电还是用油,都会有能耗的问题。能耗包含两种:第一种类型是油耗,单位为L/100κm,和燃油车致;另外一种类型是电耗,单位为kW.h/100km。 根据国家标准GB/T 37340-2019《电动汽车能耗折算方法》,油耗和电毛两者之间可以相互转换,最终都可以转换为二氧化碳的排放,单位为g/km。
通常情况下,业界都以电动汽车的二氧化碳排放量来衡量电动汽车的能耗情况,同时也可以用来判定电动汽车的环保程度。二氧化碳排放越多,其能耗越大,说明越不节能,也越不环保。
(1)二氧化碳排放限值。
下图为各个国家对乘用车二氧化碳排放的要求,可以看到每年都在加严,这也是车企发展电动汽车主要的驱动力之一。
从图中可以看到,我国在2020年汽车(汽油车)油耗限值为5L/100km,转换为二氧化碳排放量为116g/km,而欧盟在2021年汽车(汽油车)二氧化碳排放量为95g/km,转换为油耗为4.1L/100km。
(2)全生命周期评价。
事实上,上述的二氧化碳的限值仅仅针对汽车使用环节,主要是通过汽车尾气排放来检测的。但是,汽车的生产和制造,特别是电池的制造中,会排放二氧化碳,电力或者汽油等能源的生产制造过程中也会排放二氧化碳。
因此需要从汽车全生命周期去评价汽车二氧化碳的排放,才能够更加的客观和全面。
汽车的全生命周期( Life Cycle Assessment,LCA),指的是一辆汽车从被开发生产,能源消耗,消费者使用,最后被报废回收,这一系列活动所持续的时间。
汽车全生命周期一般可以分为4个环节(下图)。
生产( Production):该环节包含了所有零部件(如电池)原材料,采购和生产,以及汽车焊接、冲压、喷涂、组装等所有过程。
能量( Energy):该环节包含了汽车能量生产和运输,包括石油开采、提炼、储存、运输到加油站,也包括电力的制造,从电网运输到充电桩,这个环节也称为“从油井到油箱( Well to Tank)”。
使用(Use):该环节包含了汽车的所有使用过程,这也是我们平时关注最多的地方。比如油耗、电耗、尾气排放都属于这一个类别,这一个环节也称为“从油箱到车轮( Tank to Wheel)”。能量和用途两个环节加起来,也称为“从油井到车轮( Well to Wheel)回收( Recycling):该环节包含了汽车报废、回收处理。
搜集和分析汽车在生产、能量、使用、回收四个环节二氧化碳的排放数据,能够真实反映一辆汽车的环保情况。
(3)车型不同,二氧化碳排放不同。
不同类型的车,基于全生命周期评价二氧化碳排放结果不一样,这里举一个例子,数据来源奥迪汽车。
如图所示,奧迪分别选用了相同级别的汽油车、柴油车、插电式混合动力汽车、纯电动汽车以及燃料电池汽车进行对比,以20万km的行驶里程为基础,计算出不同类型汽车在生产、能量、使用三个方面的二氧化碳排放结果。
可以看到,虽然纯电动汽车和燃料电池汽车使用过程中二氧化碳排放为零,但是其生产和能量环节都比传统汽油车或者柴油车二氧化碳排放更高。
这主要是因为纯电动汽车在生产环节,其电池制造过程中会有二氧化碳排放,在能量环节,获取电力过程中,也会排放二氧化碳。
氢气来源无论是水解还是工业副产品,都要消耗能量,再加上氢气的运输和储存,会消耗额外的能量,排放大量的二氧化碳,因此在能量环节,燃料电池汽车的二氧化碳排放远高于燃油汽车。
不过从整体上来看,随着电池技术不断成熟,电力来源更加清洁,电动汽车(纯电动汽车)的全生命周期二氧化碳排放要普遍优于同级别的燃油汽车。
(4)国情不同,二氧化碳排放也不同。
除了车型,更重要的是,由于每个国家的能源结构不同,电的清洁程度也不同,导致即使是同一辆车,在不同国家使用,其二氧化碳排放量也不尽相同。
举一个例子,下图为国际能源署统计的各个国家每生产1度(kW·h)电二氧化碳的排放量。
98%的电力生产来源于水力和风力,其电力十分清洁。
在我国,每生产1度电会排放约650g的二氧化碳,是挪威的65倍,因为目前我国50%的电力来源于烧煤,而烧煤相比于水力和风力发电会产生更多的二氧化碳排放。
我们假设一辆汽车的生产、使用和回收环节都是一样的,同样的电动汽车,在挪威开比在我国开更环保。从另外一个角度说,仅仅在使用环节实现了零油耗、零排放的纯电动汽车,不一定是绝对的低碳环保。需要指出的是,随着我国越来越多地使用清洁能源,我国的电动汽车必将越来越环保。
从全生命周期去评价电动汽车的二氧化碳排放,能够更加系统、客观和全面地识别真正环保的电动汽车。我们不仅需要关注电动汽车使用环节,还需要在生产过程中低碳环保,在能源端发展清洁能源,加大对电动汽车的回收和利用,保证电动汽车与燃油汽车相比,在全生命周期碳排放等方面的持续进步和提升。
