刘科院士说电动汽车不环保 真相到底如何？

在世界各地，政府和汽车制造商都在推广电动汽车，将其作为遏制石油使用和应对气候变化的一项关键技术。

国际能源机构预测，到2030年，道路上的电动汽车、公共汽车、货车和重型卡车的数量预计将达到1.45亿辆。

2月14日，欧洲议会以340票赞成，279票反对和21票弃权，通过欧委会和欧洲理事会达成的《2035年欧洲新售燃油轿车和小货车零排放协议》。

按照协议，到2030年，所有新上市的乘用车和轻型商用车碳排放水平须比2021年分别减少55%和50%，到2035年均减至零。这意味着由汽油、柴油等化石燃料驱动的车型从2035年起将无法在欧盟上市。

这是欧盟为达到2050年率先实现碳中和这个目标，做出的努力之一。不仅是欧盟，其他国家和地区也对燃油车禁售提出了要求。

来源：[9]

实际在历史上，上一次交通工具的更新换代也是因为环保问题。

19世纪末20世纪初，汽车取代马车成为主要交通工具，并不是因为汽车比马车更优越，而是因为马车导致街上的马尿和马粪越来越多。

那时候，伦敦每天要清理3000吨马粪和30万公升马尿，大街常年充斥着尿骚味。“人类如何在未来一个世纪处理马粪围城问题”也称为了国际一大难题。

在这情况下，专家们开始把目光投向刚起步的汽车。当时的汽车又慢又贵，尾气排放还很严重，但与马粪和马尿相比，却更容易接受。于是汽车才被慢慢发展起来。

汽车取代马车，新能源车取代燃油车，两者的初衷都是为了地球越来越美好。但现在，随着电动车成为主流，专家也开始质疑：电动车真的环保吗？

澳大利亚国家工程院外籍院士、南方科技大学创新创业学院院长刘科曾指出：“如果中国电网67%还是煤电，那电动车是在增加碳排放，而不是在减少碳排放。只有能源结构和电网里大部分是可再生能源构成的时候，电动车才算得上清洁能源”。

那么，相比燃油车，电动车到底是否环保？我们用数据来说话。

01

汽车的碳排放主要来自哪里？

大多数人可能认为，汽车的碳排放主要来自汽车行驶过程，但这只是冰山一角。

更严谨来说，汽车行业的二氧化碳排放分三个时段，分别为使用前(原材料获取与汽车制造过程)、使用中 (汽车驾驶过程) 以及使用后 (电动汽车和燃油汽车报废之后)。

这种考量方法被国际上称为生命周期评估（Life Cycle Assessment，LCA），是通用的产品环境影响评估方法。它评估的是某一产品（或服务）从取得原材料，经生产、使用直至废弃的整个过程，即从摇篮到坟墓的过程。

要了解电动车是否环保，我们也必须采用这种方法来同时比较不同动力来源的汽车类型。

在国际清洁交通委员会（ICCT）关于比较全球燃油车和电动车全生命周期碳排放报告中，假定所有车型终生行驶里程约为20万公里，将每一阶段折算到每公里碳排后，形成下图多种SUV车型的全生命周期碳足迹。

图说：中国不同SUV车型碳排放（单位为g/CO2eq/km)

来源：[3]

在汽车使用前的原材料获取与汽车制造环节，燃油车的碳排放仅来自于整车制造（即深灰色部分），而电动车和氢燃料汽车的碳排放，除了整车制造还需要加上电池制造和氢气罐制造过程中的碳排放（即黄色和红色部分）。

值得注意的是，电池制造环节的碳排放几乎是整车制造环节碳排放的一半，由此可见电池制造有多“脏”。

汽车制造商沃尔沃也曾比较过全电动汽车XC40 Recharge和燃油汽车XC40 ICE的整个生命周期（LCA）的碳足迹。此前环球零碳在《电动汽车比汽油车碳排放更大？这个报告揭示了真相》一文中作过相关介绍。

其中发现，在燃油汽车的制造原材料获取上，碳排放量竟然比电动车低约40%。最大的区别是来源于电池。

燃油汽车的主要原材料是铝、钢铁、电子产品、聚合物和流体。而电动汽车的原材料为铝、锂离子电池模块、钢铁、电子产品和聚合物。

电动车的这部分锂离子电池模块足足增加了原材料获取阶段70%的碳排放。

在汽车使用过程的驾驶环节，从下图可以看到，蓝色为行驶过程中因燃料消耗而产生的碳排放，燃油汽车要远高于电动汽车。

但是，在电动汽车中，是否使用可再生能源的电力也大大影响着碳排放，使用绿电可以减少约100g/CO2eq/km。

图说：不同类型汽车使用阶段碳排放比较（单位为g/CO2eq/km)

来源：[3]

由于现在中国煤发电比例还比较高，用纯绿电来给电动车充电过于理想。哈尔滨理工大学蔡蔚教授曾做过一项研究，比较油耗6.31L/100km的A级燃油车从油井到车轮以及电耗14kWh/100km的A级电动车从发电厂到车轮的碳排放的情况。

研究数据显示，从油井采取原油一直到油箱，包括炼油、运输等在内的过程中，碳排放为0.2kg/L。因此对于油耗6.31L/100km的A级燃油车来说，一年行驶10000km的碳排放是0.1262t。

这并不包括开车过程燃油的碳排放。根据数据计算，这个过程碳排放为1.5t /10000km。综合以上数据，该燃油车行驶10000km的碳排放总量是1.626t。

不同于燃油车，电动车最主要是电的碳排放，包括输电及充电环节。按照平均水平来算，一般的热（煤）电厂，每发一度电，碳排放大概是0.68-0.96kg。

再按照我国2020年71%的煤电比例，从煤井到发电，到充电桩，再到电池这段过程，每消耗1kWh，大概要排放0.56-0.80kg二氧化碳，取平均值0.68kg。

那么对于电耗14kWh/100km的A级电动车来说，每开1万公里碳排放为0.952t。

由于开车过程中碳排放为零，因此该电动车行驶10000km的碳排放总量是0.952t。

通过对以上两个数据比较，电动车在该环节可比燃油车减少大约42%的碳排放。

图说：电动车与燃油车碳排放情况对比

来源：蔡蔚演讲ppt

在汽车使用后的报废回收阶段，燃油车和电动汽车相比，最大的区别是电池包的回收利用。

目前，在我国仅回收一个电动车电池包的能耗就占整车回收总能耗的13.6%，相应的温室气体排放量为12.6%。因此，与燃油车相比，电池包的回收是增加电动汽车二氧化碳排放的另一个因素。

然而，回收效率可以通过开发其他电池组件 (如石墨、铝和电解液) 的新加工技术来提高，并使用回收材料，在整个电池生产过程中，汽车使用后的整体温室气体排放可以减少 50%，使其成为一个更显著的可持续过程。

02

电动汽车到底是不是环保？

根据以上分析，我们了解到，在使用前阶段，电动车由于电池的原因，碳排放比燃油车高，在使用阶段，由于动力来源的区别，燃油车碳排远远高于电动车，在报废阶段，虽然电池包回收利用将产生碳排放，但回收材料也可以用于电池生产，会抵消一部分碳排放。

那最终总碳排量是哪一类车高呢？

在前面提到的沃尔沃对燃油车和电动车的分析报告中显示，在20万公里的整个生命周期里，燃油车的碳足迹是58吨二氧化碳当量，电动车的碳足迹为27-54吨二氧化碳当量。其中，电动车总碳排放的范围取决于是否用绿电。

由此可见，总体而言，电动车的总碳排放还是低于燃油车。

它们两者的转折点在哪？

由上图可看到，在车辆总驾驶的20万公里内，随着行驶里程的增加，电动车的碳排放优势逐渐体现，在146000公里处，充任何电力的电动车，都比燃油车碳排少。

简单来说，电动车的使用寿命越长，它的碳足迹就越低。

但是，现阶段我国煤发电比例仍然很高，再加上在使用电动车的年限并不长，这一情况之下，电动车的碳排放相对还是比较高。

因此，不少专家提出要大力推动电力的零碳化及燃料的零碳化。在这一思路之下，甲醇汽车应运而生。

工信部甲醇汽车试点运行的数据显示，甲醇汽车与汽油车相比，能效提高约21%，二氧化碳排放减少约26%。

最大的原因是，甲醇能够通过自身的合成、燃烧反应，把大气中已有的碳循环起来，从而达到减少化石能源开采依赖，降低碳排放的目的。

刘科院士曾表示，绿色甲醇燃料使得内燃机更为清洁、高效。

虽然如此，但相比电动车，甲醇汽车也还有很长的路要走，其在制造阶段的碳排放目前也缺少数据而不得知。

单从电动车角度而言，目前无论在哪个国家，短期内要想实现电动车比燃油车更具可持续性的愿景，仍有很长的路要走。

随着绿电和清洁能源占比越来越大，电动车的优势会越来越明显。当然，对于中国来说，发展电动车，除了交通脱碳的需要，还有摆脱石油依赖，取得汽车制造主动权的考虑。这是更大的战略。