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电动汽车对比燃油车,谁的污染更严重?

2019-08-06 04:00:00 一个小吴
卡车之家
一个小吴

一名热爱商用车的车辆工程学生。

发展新能源汽车一直被视为解决自主品牌汽车企业弯道超车的一种方法,也被常常用来限制传统燃油车在城市的活动。的确,随着国际石油价格不断走高和环境污染的持续加重,“低碳”二字已经成为人们的共识。

《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》中则明确指出:“以纯电驱动为新能源汽车发展和汽车工业转型的主要战略取向”。可见电动汽车发展已经成为必然趋势,在未来电动汽车也会是道路上的主力军。

电动汽车对比燃油车,谁的污染更严重?

当然了,也一直有不同的声音,比如:电动汽车只是换了污染的方式,动力电池生产污染严重而且使用周期短等等。这一方面让电动汽车站上风口浪尖,另一方面也要求我们去思考电动汽车相较传统燃油车而言到底有没有更重的污染?

既然我们想要在这个问题上一探究竟,就要从车辆的全生命周期入手,看看一辆车从“摇篮”到“坟墓”全过程中到底能对环境产生多大的影响。

什么是“生命周期评价(LCA)”?

生命周期评价(Life Cycle Assessment, LCA)是对某一产品或决策环境影响的评估。这种评价方式分析的是从“摇篮”到“坟墓”的过程,是一种利用数据输入与输出来评价产品系统生命周期环境潜在影响的技术方法。

摇篮是产品生命的源头,包括从自然界获取产品所需的原材料。坟墓是产品生命的尽头,例如报废处理。生命周期评价的目的是评价产品系统从“摇篮”到“坟墓”过程的环境影响。

电动汽车对比燃油车,谁的污染更严重?

车辆全生命评价周期边界

上图是车辆全生命评价周期边界,其中包括了所有关系车辆生命周期内污染排放的因素。换而言之,只要考虑这些因素我们就能评价一辆车是否足够环保了。

电动汽车与传统燃油车对比

如何对比两种动力形式不同的车辆?因为主要想要了解不同动力形式之间的差别,需要控制其他因素保持一致,例如:底盘、车身、涂装、油液等等。

这对于选择参考车辆提出了不小的难度。很幸运的是,昆明理工大学的余大立,张洪申已经做了这项研究。在这里我拿他们的一些数据来做说明。

选择对比的车型是某企业生产柴油厢式货车和纯电动货车,零部件共用较多,这样最终结论更有说服力。车辆具体参数如下:

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《机动车强制报废标准规定》(商务部[2012]12号)规定轻型货车的报废年限为15年,根据车辆的使用环境、载货量以及驾驶习惯假设货车的使用年限均为10年。

按照纯电动货车使用的动力电池寿命为5年,根据设定的货车使用年限,在寿命周期内电池组需更换1次,轮胎需更换2次。

假设两种货车的日行驶里程均为120km,每年工作320 天,则货车的全生命周期行驶里程为384000km。两种货车的额定载货量均为915kg,同时可乘坐2人,假定装载量为额定载货量的80%,每个人的体重为80kg,因此货车的载重量为892kg。

车辆排放物主要分为:标准排放物、温室气体和非尾气排放物。标准排放物包括挥发性有机化合物(VOC)、一氧化碳、氮氧化合物、硫氧化物、微小颗粒物炭黑(BC)、有机碳(POC)和固体颗粒排放物(PM10,PM2.5)。

温室气体包括二氧化碳、甲烷、一氧化二氮;非尾气排放物包括燃油蒸发产生的有机化合物(VOC_Evap)、轮胎和刹车磨损产生的炭黑(BC_TBW)、有机碳(POC_TBW)和固体颗粒排放(PM10_TBW 和PM2.5_TBW)

根据这些得到下表

电动汽车对比燃油车,谁的污染更严重?

附注:油井-油泵指燃料从开采到使用前的过程。ADR指装配、拆解、回收阶段

电动汽车对比燃油车,谁的污染更严重?

由上表可知,从全生命周期看,纯电动货车的百公里能耗比柴油货车降低6.57%。

由于火电在我国电力结构中占有很大比例,且火力发电的效率为34.5%(《中国电力年鉴》编委会,2015),远远低于柴油加工的能源转化率91.46%,因此在油井-油泵阶段,柴油货车的百公里能耗比纯电动货车低68.5%

车辆运行阶段,纯电动汽车的热效率可以达到50%以上,而汽车内燃机的最高热效率仅为35%左右,增压柴油机也只有45%左右。

作为城市配送用途的柴油货车,内燃机常常处于非经济区工况下运行,加之频繁启动、怠速和刹车使燃油汽车的油耗很高,而纯电动汽车基本处于经济运行,效率将始终保持较高水平。

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同时电机启动时效率高、怠速时无能量损失,且减速时可实现能量回收,大大提高了电能利用率,使得纯电动货车的百公里能耗比柴油货车降低57.5%

车辆制造方面,纯电动货车的动力系统、底盘以及车身的制造能耗低于柴油货车,但增加了电控系统和牵引电机,并且两款车型使用的材料基本相同,所以在该阶段的百公里能耗差别不大。

而在液体制造阶段,柴油货车使用过程中需要更换机油,使得该阶段能耗比纯电动货车高79.3%;在电池制造阶段,制造动力电池的高能耗使得纯电动货车的电池制造能耗约为柴油货车的80倍

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车辆全生命周期一次能源消耗

由于我国电力结构以火电为主,使得纯电动汽车在煤炭消耗量方面几乎是柴油货车的两倍。但是纯电动货车的主要污染排放来自制造阶段,如果能够适当延长车辆的使用年限,便可以摊薄电动汽车总体的污染,使之更加的经济和环保。

如果能够改善电力结构,更广泛地使用风电、太阳能等清洁能源,就从根本上减少了电动汽车的污染。

而燃油车辆则不同,燃油车一直消耗化石能源。并且随着车辆恶化,油耗也一直在升高,延长运营时间则可能带来更高的平均污染水平。

因此应当区别对待电动汽车和燃油车的使用年限,加快发展回收动力电池并提高再生利用的能力。而考虑到生产制造过程后,电动汽车本身的污染水平的确不比燃油车有明显优势。

但是电能的集中生产使得污染物排放相较遍布道路的内燃机来说,更容易管控和处理。通过全面的排放物处理,电动汽车对环境的危害的确低于同等级的燃油车辆,只是对于消费者来说用车成本的的确确有所上涨。

电动汽车对比燃油车,谁的污染更严重?

毋庸置疑的是,电气化的趋势势不可挡。从国家管理的角度来说,新能源涉及行业众多,投资门槛相较传统工业企业更低。

鼓励新能源行业发展不仅仅为了应对未来可能的能源危机,更重要的是吸引资本进入,为传统的汽车行业引入“搅局者”,倒逼汽车行业产业升级,淘汰掉一批能力不强的企业。

至于新能源是会带领汽车行业走向世界前列还是形成巨大的泡沫,这一切就看我们的行业如何应对了。

结语

作为一名车辆工程的学生,终究是希望新能源这条鲶鱼,能够让汽车行业活跃起来,更希望能够筛选出一批真正有能力的企业,能够在国际上掌握更广泛的话语权。(文/卡家号:一个小吴)

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