新能源汽车,比燃油车环保多少?
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新能源汽车,比燃油车环保多少?

文 | 翟芳雪 王静仪

编辑 | 王静仪

新能源汽车正在加速席卷全球。2023年世界汽车销量8918万台,其中新能源汽车销量1428万台,新能源车渗透率达到了22%。而在中国,最新的新能源渗透率已经超过了50%,买燃油车成了少数派。

都说新能源汽车环保,到底有多环保?

零排放是最直观的优势,如果考虑到整车制造、使用和报废回收的全生命周期三大阶段,几乎所有研究都认为:燃油车的生命周期碳排放,大约是纯电汽车的1.5倍。

更关键的是,随着清洁电力的比例提高、氢能的快速普及,新能源汽车的环保优势还将继续扩大。

01

开得越远,

新能源汽车减碳越多

汽车,一向是碳排放大户。据统计,汽车占中国交通领域碳排放 80% 以上,占全社会碳排放 7.5% 左右。

根据中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图 2.0》,预计我国汽车产业碳排放将于2028 年左右达到峰值。到2035 年,碳排放总量较峰值将下降 20% 以上。

从使用环节来看,新能源汽车无疑具有减碳优势。

国网山东省电力公司有研究计算,一辆电动汽车行驶百公里减少的碳排放为9.78 kg。

怎么算出来的?燃油车百公里产生的二氧化碳为 19.75 kg,以华北电网碳排放因子为基准,纯电汽车百公里产生的二氧化碳量为 9.97 kg,二者相差9.78 kg。

《科学》上有文章指出,以600万辆常用电动车、月度行程1 000 km的规模估算,每年纯电汽车使用环节减少的碳排放可达到704.16万吨——相当于近100万人的碳排放总量。

在新能源汽车中,纯电汽车的减碳效果更好。华北电力大学有研究显示,相比于燃油车,纯电汽车和插电式混动汽车二氧化碳排放量分别减少了21.38%、5.40%。

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图源:IC

也就是说,开得越远,新能源汽车减碳越多。《中国汽车低碳行动计划研究报告(2021)》数据显示,中国乘用车全产业链74%的碳排放来自汽车的使用环节。

具体来说,不同燃料类型乘用车的碳排放呈现较大差异,柴油车>汽油车>插电式混合动力车>常规混合动力车>纯电动汽车。

02

从全生命周期来看,

纯电汽车更环保

碳排放并不只在汽车行驶过程中产生,从原材料的获取、制造装配、运行使用、关键部件二次利用直至报废回收,碳足迹在每个环节都在产生。

其中主要包括:整车制造、使用和报废回收三大阶段。几乎所有研究都认为:在全生命周期内,纯电汽车碳排放明显低于燃油车。

低多少?在巴西,有研究表明,纯电汽车的生命周期碳排放为每公里151g,而燃油车为291g,几乎是前者的2倍。美国的一份研究表明,燃油车的生命周期碳排放为每公里260g,是纯电汽车的180g的近1.5倍。

拆分到每个具体环节,纯电汽车碳排放优势不等。

比如在整车制造环节,《汽车工程学报》指出,纯电汽车的碳排放一般比燃油车高。主要原因是电池,锂电池制造过程中相比于内燃机有较高的碳排放。

但如果将使用环节和最终报废回收环节考虑在内的全生命周期评价里,纯电汽车的碳排放明显低于燃油车。

“要从汽车全生命周期的角度,去测算排放了多少碳。”博世中国区可持续发展新业务战略总监徐迹博士告诉我们,如果是燃油车,一直在消耗燃油,排放量肯定会越来越高;如果是清洁能源车,即使当下不是100%都用绿电,但随之绿电持续替换,在它的生命周期里,消费的碳也会越来越少。

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图源:IC

随着中国清洁电力占比的逐步提升,未来电动汽车的碳排放只会进一步走低,环保优势也就更大。

最后是下游的报废回收环节。这一环节的碳排放约占全生命周期总碳排放的4.5%。

合理使用退役电池,完全可以做到更低碳、更环保。有研究显示,与不回收情况相比,完全回收情况下,纯电汽车生产阶段碳排放下降高达34%。

当前中国的电池回收正在起步。中国电池工业协会统计数据显示,截至2023年10月末,国内已有162家汽车生产企业和77家动力电池梯次利用企业,共设立动力电池回收服务网点10507个。

未来,徐迹认为,电池回收不是企业一己之力可以实现的,因为一个企业如果要实现全链条的所有产品的回收,需要太大的投入,电池回收需要政府、行业等大的社会环境一起协同。

03

如果提高清洁电力比例,

还能更环保

关于纯电汽车的一个常见质疑是:尽管排放小了,但从电能来源来看,中国以火力发电为主,中国的煤炭占电力能源总量的81%,尽管发动机不烧燃油,用电本身,也许就会让纯电汽车造成更多的煤炭消耗。

其实这纯属误解,在当前的电力结构下,从减少能耗的角度来看,纯电汽车也远远强于燃油车。

上海大学有研究表明,在中国的电力结构下,燃油车的全生命周期能源消耗量是最大的,而纯电汽车比燃油车的能耗降低了42%,插电式混合动力车也有类似的环保效果。

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图源:IC

如果清洁电力越来越多,纯电汽车的能耗无疑也能越来越低,拉大与燃油车能耗的差距。

中国电力已经有三成以上是清洁电力。2023年数据显示,火电全年发电量62318亿千瓦时,占中国当年发电总量的69.95%。最关键的是,清洁电力的新增装机规模持续高速发展,已经超越火电,也就是说越来越多的电是清洁电力。

按照顶层规划,到2030年碳达峰,中国非化石能源消费比重达到25%左右;2060年实现碳中和时,中国非化石能源消费占比需从目前不足16%提升至80%以上,非化石能源发电量需从目前的34%提升至90%左右。

今年5月,国务院印发《2024—2025年节能降碳行动方案》。其中提到,要加大非化石能源开发力度,加快建设以沙漠、戈壁、荒漠为重点的大型风电光伏基地;合理有序开发海上风电,促进海洋能规模化开发利用;有序建设大型水电基地,积极安全有序发展核电,因地制宜发展生物质能,统筹推进氢能发展。

世界范围内,火电、天然气、水电,分别是发电的三大来源,清洁能源比例也会继续上升。

国际能源署(IEA)2023 年发布的《2050 净零排放路线图》所描述的 2050 年全球发电结构为:光伏(41%)、风电(31%)、水电(11%)、核电(8%)、生物质能(4%)、氢能(2%),其他(5%)。

04

向终极能源氢能进发

电动汽车赛道已经人满为患,再加上电力结构的限制,让一些国家决定另辟蹊径,向氢能进发。

氢能源在燃烧过程中的热值是天然气的2.5倍,是汽油的3.2倍,同时其燃烧后的产物除了水之外并无它物,碳排放为0,具有绝对的清洁、环保、高热值等特点,被称为“21世纪的终极能源”。

“电动汽车不是实现碳中和的唯一途径。”丰田汽车掌门人丰田章男认为,日本汽车工业的优势在于对电动、氢能和混合动力等多样性技术的发展。

据报道,日本至今掌握的相关专利技术超过5000个,包括燃料电池堆专利、高压储氢罐专利、燃料电池系统控制专利以及加氢站技术专利等,位列全球第一。世界70%的氢燃料汽车技术专利都掌握在日本公司手里,光丰田车企的专利就已经达6000多项,占到了全球相关专利的一半。

徐迹对我们说,氢能完全不产生碳排,这当然是最优的解决方案,但也需要持续探索。其一是需要很多技术攻坚,在实际生产过程中有很多东西需要配套跟上;其二是经济性,需要很多基础设施的积累,商业化还需要一定的时间。

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图源:IC

例如氢能运输。氢能的高度易燃与腐蚀金属等特性,使其在生产、储存和运输过程中需要特殊安全措施,但氢能储运技术尚不成熟。氢能的能量密度低,这意味着它比化石燃料占用更多的空间,使其在储存和运输方面面临挑战。

近年,中国越来越重视氢能产业。近日,挪威睿咨得能源公司发布报告称,中国已成为全球最大的产氢国和氢气消费国,预计到2024年底,中国将安装约2.5千兆瓦的制氢用电解槽,进一步巩固其在全球氢能市场的领导地位。

据统计,全球累计已经建成加氢站达到1152座,其中中国累计建成加氢站428座,居世界第一,中国已有30个省市有加氢站。

中国工信部指导、中国汽车工程学会修订编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》相关规划显示,到2025年,中国加氢站的建设目标为至少1000座;到2035年,加氢站的建设目标为至少5000座。

2023年,中国氢燃料电池汽车产销量分别达到5600和5800辆,同比增长55.3%和72.0%。

中国石化销售公司新能源管理部副经理周金广说,中国氢能汽车目前大概有2.1万辆,同时,氢燃料电池汽车的成本也在快速下降,为氢能交通的发展奠定了非常好的基础。

总而言之,不论从广义的全生命周期还是狭义的排放角度看,新能源汽车的碳排放都是低于燃油车的。

随着可再生能源发电的比例提高、氢能的快速普及,新能源汽车的环保优势还将继续扩大。

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