一直以来电动汽车在大家的心中都是零排量的,它以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,在此过程中没有化石燃料的燃烧,自然也就不会排出废气,因此得到了的鼓励和支持,尤其在中国,更是获得了各级财政的巨额补贴。
但是最近,海外发表多篇评论,质疑电动汽车尤其是中国电动车的环保性,其中外媒的报道具有代表性,指出:“以燃煤为主要发电模式的中国,如果电动汽车激剧增加,可能不是减少雾霾,而是加重雾霾,恶化大气。”而日本马自达“创驰蓝天”之父--人见光夫更是直接指出“电动汽车环保”就是个伪命题,因为即使在煤电比例极低的日本,发电排放的二氧化碳,也比内燃机汽车的排放严重得多。
事实真是如此吗?孰是孰非,笔者试图通过电动车和汽油车的排放对比,探其究竟。
电动汽车的废气排放
我们先来看一看电动汽车的基本工作原理:蓄电池--电流--电力调节器--电动机--动力传动系统--驱动汽车行驶。
我们可以看见,电动汽车的行驶依然是个化学能为动能的过程。不过它用一个蓄电池代替了整个发动机来为汽车提供驱动能源而已。那么问题也就来了,汽车的能源来自于汽油等化石燃料,所以有了废气的排放,那电动汽车的能源电是怎么来的呢?
电当然是发电厂发的。那发电厂又是用什么来发电的呢?我们来看一的电力结构
2015年全年全国绝对发电量56184亿千瓦时。其中,火电绝对发电量42102亿千瓦时,我们使用的电力大部分都来自于火力发电。占比第二的水电其每年的装机容量是固定的,无法生产更多电力。其他的发电装机容量基本上也是固定的。在这种情况下,要想增加发电量,就只能用火力发电。电动汽车所用的电,就是火力发的电。
在中国,火力发电的燃料绝大部分是煤炭。这也就意味着透社的报道没错,电动汽车是在变相的烧着煤炭。在中国,平均供电煤耗320克/度,发一度电需要煤炭320克。燃烧一千克标准煤,2.493千克二氧化碳,0.68千克碳,0.68千克粉尘,0.075千克二氧化硫,0.0375千克氮氧化物。
如果你开电动车跑了十五公里,用了三度电,那你基本上就用了一千克煤,排放量就达到了燃烧1千克煤产生的废气。
电动车和汽油车的对比
“三度电,一升油”。给大家解释一下这个说法是怎么来的。一度电的能量是1000w的功率一小时及3.6MJ,三度电10.8MJ。汽油的热值46MJ/kg,汽油密度0.75kg/L,一升汽油的热量34.5MJ。电动机效率90%以上,汽油机30%左右,一升汽油有用功10.35MJ,基本和三度电的有用功相等。
发三度电,平均耗煤0.96千克,我们近似地看做一千克煤。燃烧一千克煤,排放2.493千克二氧化碳。燃烧一千克汽油,排放2.25千克二氧化碳,燃烧一升汽油排放1.69千克二氧化碳。毫不夸张地说,用电的排放要高于汽油。加上燃烧煤炭的其他污染物如粉尘、二氧化硫等要高于汽油,用电比用油更。
然后,我们来进行能量效率的对比。能量效率简单说就是有用功除以总功,就是拿来推动汽车运动的能量除以你总的消耗的能量。目前,汽油机的能量效率只有30%左右,而高效电机的能量效率能达到90%以上。但是电力传输的过程中也有不可避免的损耗,在我国,现有的电网传输系统在传输过程损耗约8%-10%,在充电的时候也有能量的损耗,而煤炭发电的能量效率在40%左右。同时汽油也是需要提炼的,笔者实在没找到提炼石油需要多少能量,但也是用煤炭来提供能量的。姑且算作提炼需要损耗10%的能量吧。综合来看,汽油车的总的能量利用率在25%-30%之间,电动车的能量总利用率在30%-35%之间,电动车的总效率要比汽油车的总效率高。考虑到煤炭对的污染更大,电动车对的污染不见得比汽油车小。
下面,我们来比较一下主流的电动汽车和汽油车的碳排放
特斯拉model s 70和雷克萨斯es 200。特斯拉model s 70,车重2.1吨,电池容量70KWh,续航里程420公里,实际在350公里左右,大约每百公里耗电大约20KWh。雷克萨斯es 200,工信部油耗6.9L/100Km。20KWh电耗煤6.4Kg,二氧化碳排放量15.96Kg。6.9L汽油,二氧化碳排放量11.66Kg。就算加上提炼汽油的能耗,在排放上汽油车仍有优势。虽然两车重量有差距,但二者用途基本相同,较大的车重,是目前电动车必须承受的代价。更高的车重,就意味着更大的能耗,更大的排放。
所以,在实际使用中,电动汽车的排放也是高于汽油车的。
电动车普及之任重而道远
虽然近年来电动汽车发展得很快,但很明显,电动汽车仍处于发育期,从其尚不完全成熟的技术和较低的市场销量就能看出。电动汽车优点突出,缺点也非常明显。对比汽油机车,电动车的行驶成本太低了,我们就以三度电一升油来计算,汽油价格5.51元/升(比起前几年动辄8块的油价,已经很低了)。三度电1.71元,对比油价,依然优势巨大。
其一,由于其技术并不太成熟,导致成本居高不下,大量的成本被用在了电池上。比如特斯拉model s的电池,就是由超过7000颗18650电池组成,市售的10000毫安时移动电源就是由4-5节18650电池提供电源。在中国,一颗松下18650电池的售价在30元左右,照这个价格,该电池的电芯成本就超过27万元。当然特斯拉的成本不会这么多,但其电池的成本价至少也是 5-10万元。而这高昂的电池成本换来的不过是数百次的充放电,当电池的使用寿命到头后,车主还得花钱更换电池。电动车高昂的成本让它无法和同价位的汽油车竞争,即使有国家和的补贴。
特斯拉model s巨大的电池
其二,电池带来的重量增加。这一点不用赘述,7000节电池带来的直接结果是电池总重高达900公斤,国产比亚迪e6的电池也接近一吨种。重量的增加也许会增加驾驶的稳定,但同时也会带来能耗的增加。
其三,充电的问题,中国的充电桩仍快速地建设,但远未达到普及的地步。开着一辆随时都可能熄火的车在街上乱逛,两眼发绿地寻找着空的充电桩,这也许就是电动车主的真实写照,所以,电动车普及之任重而道远。
总结
到目前为止,电动汽车远没有对内燃机车形成优势。在我国,电动汽车的“排放”与汽油车基本持平,不过,在粉尘、硫化物、氮氧化物的排放方面甚至超过了汽油车。
那么,国家对电动车的补助政策实际上不就是在变相地鼓励大家吗?其实国家在战略上怎么会如此短视。随着我国新能源技术的发展,尤其是核电的发展,会为电力的供应提供更环保的解决方案。到时,随着技术的成熟,新能源汽车将会引领一股新的潮流。如果到那个时候再去发展电动汽车,未免晚了吧。
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