『电动车伪环保』是本世纪最大的断章取义

技术 发布于:2020-04-24 14:25:01

长久以来,『电动车是否环保』都是一个颇具争议的问题。

许多人认为,驱动燃油车的能量流向是『石油-汽油-发动机』,驱动电动车的能量流向是『发电厂-电池-电动机』。然而,发电厂大比例都是火力发电,以中国为例,火电发电量约占总发电量的71%(2018年数据),所以这个流向变为『煤炭-火电厂-电池-电动机』,质疑声随之而来——烧煤发电谈何环保?电动车是不是将污染转嫁给火电厂?

『电动车伪环保』是本世纪最大的断章取义

这么听起来似乎很有道理,但事实上真是这样吗?

3月28日,科研界权威杂志《Nature》的子刊《Nature Sustainability》发表了一篇针对“电动车与热泵技术对全球碳排放影响”的论文,全称为《Net emission reductions from electric cars and heat pumps in 59 world regions over time》(点击阅读)

论文分了三种情况讨论电动车对全球碳排放的影响,包括:(1)沿用现有的环保技术轨迹;(2)遵循巴黎协定的环保策略;(3)仅在运输与供暖上应用政策,放弃终端环保措施。

该论文的研究人员基于全球59个国家与地区的数据,通过实验与计算推导证明:未来30年内,即使是电动车的电力来源仍然需要大量化石燃料(煤),但它总体上还是会降低全球的碳排放量。

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论文作者之一Florian Knobloch(荷兰拉德堡德大学环境科学系)表示,在最坏的情况下,全球95%的地区,电动车都比汽油车更加环保。唯一的例外是波兰这样的地方,因为那里的电力来源几乎都是煤炭火电;而像瑞典和法国这些国家,大部分电力都来源于可再生能源和核能,其电动车在生命周期的排放量要比汽油汽车低70%。

重点是,研究人员并不只是针对道路排放的研究,而是针对电动车的全生命周期进行的评估,包括整个技术生产链和废物处理过程中的污染气体排放。

 

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论文预测,按照目前的技术轨迹,到2030年,全球平均发电排放量(每千瓦时的直接和间接排放量)将下降10%,到2050年将下降16%(相对于2015年);按照巴黎协定的发展轨迹,到2030年,电力行业的碳强度将下降44%,到2050年将下降74%(相对于2015年)。

当然,这些预测数据的前置条件,是未来纯电车将占社会交通工具的主流。假设到2050年,如果道路上全是电动车,能够将使全球的二氧化碳排放量减少15亿吨/年,相当于目前俄罗斯一整年的碳排放总量。

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论文还补充道,由于技术在任何政策体系中都在不断发展,因此能源比例和排放标准会随时间而变化,清洁能源的占比一直在上升(作为参考,中国2009年火电占总发电量的80.3%,2018年火电占总发电量的71%)。此外,技术进步将逐渐提高能源的利用效率。这两种影响因素共同作用,预计到2030年,电动车自身的平均排放强度将降低约20%(相对于2015年),到2050年将降低30%(加权后数据)。

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可能论文的推导过程有些复杂,但是它给出的结论是显而易见的——只要世界能源结构没有“退步”回到100%烧煤发电的状态,汽车的电动化推进始终都是有利于减少全球碳排放的。(文章为保证阅读性,简化了论文相关内容,感兴趣的朋友可电机“阅读原文”了解详细)

是的,电动车即使烧煤发电也比燃油车环保,解决了这个问题,我们再来看看另外两个衍生问题。

电动车是不是将车辆污染“嫁祸”给你发电厂?

是,但这样做是利大于弊。

我们都知道,每一辆汽油车都是一个移动污染源,它制造的道路排放属于随机污染,其监管和治理的难度远远高于发电厂的点源排放。举个不雅观的栗子,开燃油车更像是“随地大小便”,污染物到处都是,但是开电动车就是去公共厕所,把污染物集中管理。这是其一。

再从健康角度考虑,汽油车的尾气是道路排放,通常在城市中心扩散,也就是近人群排放,而发电厂通常都设置在市郊,而且对应的是高空排放,他们对公共健康的影响也不可同日而语。

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最后,发电厂的污染物净化流程和汽油车上的尾气过滤也有差别,汽油车虽然自带三元催化器和燃油添加剂的“优化”,但是火力发电厂会在燃烧前进行燃煤脱硫处理,燃烧后还有脱硫、脱硝、除尘等操作,净化效率也很大不同。

根据麻省理工学院(MIT)2007年的一项研究表明,从受影响的总人数和健康影响方面看,汽车排放1吨有害颗粒(PM2.5)的危害大约是发电厂烟囱所排放1吨有害颗粒的11倍。

再说第二个问题。

烧煤的发电效率是不是比直接烧汽油更低?

我们从数学的角度解释一下(以下推算参考微博博主@电池王 的计算)。

根据国家标准GB2589-81规定,标准煤燃烧的热值为29271kJ/kg。另据国家标准GB/T2589-2008《综合能耗计算通则》,电力当量值为3600kJ/( kW·h) 。

我们以Model 3长续航后驱版车型的百公里能耗计算,假设电能全部来自火力发电的效率(36.3%),那它百公里消耗的标准煤等效于:

(13kW·h × 3600kJ/kW·h) / (29271kJ/kg × 36.3%) = 4.40kg

然后我们再来看同级燃油车,以宝马3系为例,综合油耗约8~10L/百公里,取个中间值,9L/百公里。

依据2008年正式实施的国家标准GB/T2589-2008《综合能耗计算通则》,每千克的汽油的效能约合标准煤1.4714kg,而1L汽油质量为0.74kg。

那么,同级燃油车的没百公里油耗等效的标准煤量为:

9L × 0.74kg /L × 1.4714 = 9.80kg

等效标准煤4.40kg与9.80kg,从单位能耗效率来看,同级电动车依旧是比同级燃油车更加环保。

『电动车伪环保』是本世纪最大的断章取义

以上,都是我们从理论出发,推导出关于的『电动车是否环保』的一些推论,可能有人赞同有人反对,但是从我们生活体验出发,最终结论八九不离十是:

I Don’t Care

是的,我们只是普通人,不会每天怀着改变世界的理想而生活。光是每个月的车贷房贷、每天上下班的挤公车都已经让我们筋疲力尽,所以“环保”这个命题虽有价值,但离我们的生活还是太遥远。同样的,国家之所以大力发展新能源,环保也不是唯一目的。

我们国家的石油资源有限,在世界范围内的产油地区也没有布置军力,一旦遇到状况很容易被人卡脖子。电动车的出现,主要是对国家能源结构的调整,尽可能摆脱对石油单一能源的依赖,同时,也希望在汽车工业的未来建立新的技术壁垒、实现产业逆袭等等。

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国家有国家层面上的考虑,我们消费者也有自己的考虑,说到底,消费者都是用辛辛苦苦挣来的真金白银投票,我们只希望自己购买的产品便宜又好用,当然,如果更“环保”,那就是锦上添花了。

(图/文:皆电 唐科)

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