碳足跡背后的電動(dòng)汽車(chē)環(huán)保真相

今年以來(lái)，實(shí)行多年的汽車(chē)限購政策開(kāi)始不斷“解禁”，新能源汽車(chē)更是一馬當先。

6月6日，國家發(fā)展和改革委員會(huì )會(huì )同生態(tài)環(huán)境部、商務(wù)部共同推出《推動(dòng)重點(diǎn)消費品更新升級 暢通資源循環(huán)利用實(shí)施方案(2019—2020年)》，要求未來(lái)各地不得對新能源汽車(chē)實(shí)行限行、限購，已實(shí)行的應當取消。

今年8月，國務(wù)院辦公廳又印發(fā)《關(guān)于加快發(fā)展流通促進(jìn)商業(yè)消費的意見(jiàn)》，再次提出釋放汽車(chē)消費潛力。實(shí)施汽車(chē)限購的地區要結合實(shí)際情況，探索推行逐步放寬或取消限購的具體措施。有條件的地方對購置新能源汽車(chē)給予積極支持。

然而，作為新能源汽車(chē)中的代表，電動(dòng)汽車(chē)是否真的“環(huán)保”一直是爭論不休的話(huà)題。

跟隨電動(dòng)汽車(chē)的碳足跡，或許能夠找到答案。近日，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授王燦團隊從分析電動(dòng)汽車(chē)單位用電量背后產(chǎn)生的碳排放入手，探索了其全生命周期里對環(huán)境的影響。相關(guān)成果日前發(fā)表于《應用能源》。

電動(dòng)汽車(chē)真的環(huán)保嗎

“如果電源是清潔的，那么電動(dòng)汽車(chē)從源頭到最終的使用都是清潔的。反之，如果電源結構是以煤電為主，其過(guò)程產(chǎn)生污染物，則電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展可能通過(guò)燃煤發(fā)電環(huán)節增加污染物的排放。”該論文通訊作者王燦一語(yǔ)道破了當前電動(dòng)汽車(chē)的環(huán)保爭議。

近年來(lái)，在中國政府的大力支持下，電動(dòng)汽車(chē)無(wú)論是產(chǎn)銷(xiāo)量的快速增長(cháng)還是種類(lèi)的豐富程度，都隱隱呈現全球行業(yè)領(lǐng)頭羊之勢。

2015年，國家發(fā)改委、國家能源局、工信部和住建部在系統內部聯(lián)合印發(fā)了《電動(dòng)汽車(chē)充電基礎設施發(fā)展指南(2015—2020)》。根據規劃，2020年我國將建成集中充換電站1.2萬(wàn)座、分散充電樁480萬(wàn)個(gè)，滿(mǎn)足全國500萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)充電需求。

高度的鼓勵和發(fā)展遭遇爭議。曾有外媒專(zhuān)家表示，汽車(chē)投入電力的懷抱并不意味著(zhù)就能立刻與化石燃料分道揚鑣，電力同樣可能產(chǎn)生自化石燃料當中。

這一點(diǎn)在中國尤為突出。從這幾年的趨勢來(lái)看，雖然非化石能源發(fā)電量提升明顯，但國內電源結構仍將長(cháng)期以火電為主，電動(dòng)汽車(chē)的增長(cháng)必然會(huì )帶動(dòng)對火電的需求。他們認為，電動(dòng)汽車(chē)的興起只是“將污染從一個(gè)地方轉換到另一個(gè)地方”。

事實(shí)真的如此嗎?王燦告訴《中國科學(xué)報》，從全生命周期看，電動(dòng)汽車(chē)對環(huán)境的影響主要分為制造和使用過(guò)程中直接和間接造成的影響。

“電動(dòng)汽車(chē)在制造過(guò)程中，從材料到鋰電池都可能會(huì )造成污染。使用過(guò)程中，能源經(jīng)歷了一次能源開(kāi)采及加工(如采煤)、發(fā)電和電力輸配等環(huán)節至充電站，通過(guò)充電機為電動(dòng)汽車(chē)補充電能，這些環(huán)節也會(huì )造成環(huán)境污染。”他分析道。

王燦表示，在判斷電動(dòng)汽車(chē)環(huán)境影響的優(yōu)劣時(shí)，還需要與燃油汽車(chē)的環(huán)境影響進(jìn)行對比。而一輛車(chē)在不同的環(huán)境中，比如在擁堵路段和暢通路段、在人口密度差異顯著(zhù)的區域，其環(huán)境影響也大有不同。

追尋電動(dòng)汽車(chē)的碳足跡

雖然電動(dòng)汽車(chē)沒(méi)有尾氣排放，但其使用過(guò)程所產(chǎn)生的總體溫室氣體排放卻并不是小數目。這些排放大多取決于對汽車(chē)電池進(jìn)行充電的電力來(lái)源和汽車(chē)的效率。

論文第一作者、清華大學(xué)碩士研究生吳子揚告訴《中國科學(xué)報》：“不同區域電網(wǎng)的電源不同，從電力生產(chǎn)、輸送到最終用戶(hù)使用的整個(gè)過(guò)程中，我們核算單位用電量背后產(chǎn)生的碳排放，并把它平攤到電動(dòng)汽車(chē)的行駛里程數上，計算單位行駛里程數所耗電的碳排放。”

鑒于電動(dòng)汽車(chē)生產(chǎn)的全球化，即便是國產(chǎn)汽車(chē)，很多零部件也是從國際上進(jìn)口，因此團隊使用了一個(gè)全球的生命周期數據庫來(lái)追蹤其生產(chǎn)使用過(guò)程，隨后與中國的電力進(jìn)行本地化匹配，探索全生命周期里對環(huán)境的影響。

“區域電網(wǎng)的發(fā)電量都是結構化的，比如說(shuō)多少天然氣發(fā)電、多少火力發(fā)電，都是有一定比例的。但是，到了終端用戶(hù)那里，還需要考慮跨電網(wǎng)輸配電的情況。”吳子揚說(shuō)。

調查結果發(fā)現，電動(dòng)汽車(chē)不僅具有碳減排效益，而且還能節省石油，減少尾氣排放，減排效益最顯著(zhù)的就是電力來(lái)源碳水平最低的地區。例如，在山東等部分省市，如果在現有政策的基礎上，增加鼓勵性政策，發(fā)展更多的電動(dòng)汽車(chē)，會(huì )更好地實(shí)現本地污染物和溫室氣體的協(xié)同減排。

“總體而言，發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)在改善環(huán)境質(zhì)量、推動(dòng)綠色發(fā)展，同時(shí)產(chǎn)生新的經(jīng)濟增長(cháng)等方面具有積極作用。”吳子揚說(shuō)。

打造電動(dòng)汽車(chē)低碳模式

王燦認為，此項研究將電動(dòng)汽車(chē)對城市的污染問(wèn)題和全球溫室氣體排放的問(wèn)題協(xié)同考慮，可以幫助政府決策部門(mén)更好地制定有關(guān)電動(dòng)汽車(chē)的支撐性政策。

“路網(wǎng)的基礎設施建設對電動(dòng)汽車(chē)影響很大，電網(wǎng)亦然。”王燦表示，雖然我國現階段仍然是以火電為主，但是隨著(zhù)風(fēng)電、核電等能源的不斷開(kāi)發(fā)和國家對電動(dòng)汽車(chē)的政策支持，人們擔憂(yōu)的“污染轉移”等問(wèn)題將會(huì )逐漸減少。

例如，部分電網(wǎng)公司曾推出“低碳打包”模式，包括但不限于對廢舊電廠(chǎng)提前淘汰、對老舊設施進(jìn)行低排放改造等。

“如果我們在此基礎上疊加新能源對于污染物的改善和對公共健康影響等因素，優(yōu)化電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展政策，例如充電樁的布局，將會(huì )實(shí)現更高的低碳和環(huán)境效益。”談及下一步打算，他如是說(shuō)。

為了加速我國電動(dòng)汽車(chē)向低碳轉型，王燦建議，電動(dòng)汽車(chē)制造商及其供應商應提高汽車(chē)制造過(guò)程中可再生能源電力和低碳材料與技術(shù)的使用比例。

王燦還建議，政府各級政策制定者應采取新的或更有力的政策和方案來(lái)提高能源效率、促進(jìn)可再生能源的部署?？扇〉倪x擇包括設制可再生能源電力標準、能源高效資源標準、碳定價(jià)機制、稅收優(yōu)惠和其他經(jīng)濟獎勵，以及改進(jìn)電網(wǎng)運營(yíng)、傳輸和資源規劃等。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.113923