生态研究
发布时间:2015-08-04  阅读次数:3825
导语

 

我国汽车保有量不断增加,在给城市交通带来了巨大压力的同时,也引起了一系列资源环境问题。为应对汽车消费导致的石油消耗和尾气排放问题,大量研究机构和汽车生产企业开始寻找传统燃油车的替代方案。电动汽车、燃料电池汽车、燃气汽车等各类新能源汽车以其良好的环保、节能特性开始成为汽车工业发展的潮流和热点。近几年,我国新能源汽车产业得到了一定的发展。2014年,我国新能源汽车销量达到7.5万辆,同比增长324%

相对于传统燃油车,新能源汽车在行驶阶段降低了污染排放,环保优势突出。然而,仅仅关注汽车在行驶阶段的环境表现并不全面。新能源汽车是否会导致行驶阶段的污染转移到驱动燃料的生产阶段,这一情况还需加以考虑。因此,要想全面了解新能源汽车是否真正环保,还需从全生命周期的视角来看。

本期环翼将从全生命周期的角度剖析新能源汽车的环境表现:首先为您介绍新能源汽车的代表‘电动汽车’与传统燃油车全生命周期环境影响对比结果,而后以汽车驱动燃料为核心,介绍多种新能源汽车燃料的生命周期环境效益比较情况,从而助您全面真实地了解新能源汽车的环保性能。

 

1电动车与燃油车生命周期环境影响

 

施晓清等(2015)学者采用CML2001环境影响评价方法,对迷迪电动汽车和现代燃油车的全生命周期的非生物资源消耗(ADP)、酸化(AP)、富营养化(EP)、淡水生态毒性(FAETP)、全球变暖(GWP)、人类毒性(HTP)、海水生态毒性(MAETP)、臭氧层损耗(ODP)、光化学臭氧合成(POCP)、陆地生态毒性(TETP)等10类环境影响进行量化和分析,分析结果如图1、图2、图3、图4所示。

 

两类车全生命周期各影响类型特征化结果(按比例形式呈现)如图1所示。动汽车全生命周期的ADP、GWP、ODP这3种影响类型的影响潜值小于现代燃油车,即电动汽车对这3类影响具有明显的改善作用。而AP、EP、FAETP、HTP、MAETP、POCP、TETP等7种影响类型比较结果则显示电动汽车的影响潜值大于燃油车。

 

                                         

图1 迷迪电动汽车和现代燃油车全生命周期特征化结果

(以各影响类别中特征化值大的车为基准100%,另一款车的特征值除以基准车的特征值即为相对比例,图2、图2、图4与此相同)

 

两款车生产阶段各影响类型特征化值比较结果如图2所示,迷迪电动汽车生产阶段在FAETP和TETP方面的影响小于现代燃油车,而在MAETP、HTP、AP、EP、GWP、POCP、ODP等方面,其环境影响则大于现代燃油车,其中影响潜值相差比例占50%及以上的影响类型为AP、EP、GWP以及FAETP。

 

                                       

图2 迷迪电动汽车和现代燃油车生产阶段特征化结果

 

图3为两款车使用阶段各影响类型特征化值比较结果,可以看出,迷迪电动汽车的ADP、GWP、ODP值较现代燃油车低,在此阶段,迷迪电动汽车相较于现代燃油车实现了55%的碳减排。而在FAETP、MAETP、HTP、TETP、POCP方面迷迪电动汽车的潜值较现代燃油车的高。这主要是由两款车驱动能源差异带来的,由于电动汽车的驱动能源电力的生产过程排放NOx、SOx、重金属离子等均大于燃油车驱动能言汽油生产和尾气排放过程各类物质的总和。

 

                                       

图3 迷迪电动汽车和现代燃油车使用阶段特征化结果

 

两款车报废回收阶段各影响类型特征化值比较结果如图4所示,现代燃油车与迷迪电动汽车在各环境影响类型下的环境影响均为负值,产生了环境效益,这是由于两款车在此阶段对钢、铁、铝、铜、塑料、橡胶、玻璃等可再生材料以及旧轮胎、旧电池等部件进行了回收,避免了相应原生材料的消耗。

 

                                   

图4 迷迪电动汽车和现代燃油车回收阶段特征化结果

 

由上述分析结果可以看出:从整个生命周期来看,迷迪电动车推广具有明显改善ADP、GWP、ODP等三类环境影响的潜力。尤其对碳减排将起积极的促进作用,相对现代燃油车,单位里程碳排放量将降低约49%。但是在AP、EP、MAETP、TETP等环境影响类型方面,迷迪电动汽车的环境影响劣于现代燃油车。然而,随着电力结构不断的优化,发电技术的不断更新,电动汽车在上述环境影响类型方面的改善值得期待。

 

上述研究从全生命周期的视角对比分析了电动汽车与传统燃油车的环境影响情况。可以看到与燃油车相比,电动汽车虽然有其环保优势,但也存在劣势,还需进一步提升其环保性能。而其他新能源汽车的生命周期的环境效益又如何呢?接下来将更进一步为您介绍。

 

 

2不同类型新能源汽车生命周期环境效益

 

胡志远等(2002)已开展了汽车不同燃料的生命周期能源消耗和污染情况比较分析,该研究以传统燃油车为基准,比较了多种新能源汽车生命周期能源消耗、温室气体的排放情况。研究结果分别如图5、图6所示。需要指出的是这些研究在时效性上有待考验,毕竟技术和新能源汽车产业已经有了长足的发展,我们试图通过其研究分享生命周期评估方法在比较和分析产品环境表现方面的作用,为将来开展更多的政策决策研究,为企业开展生态设计提供思路。

 

图5为各新能源汽车相对传统燃油车的生命周期石油、化石燃料以及整体能源消耗减少的比例。从图中可以看出:所有新能源汽车生命周期石油消耗量都比传统燃油车减少了50%以上,其中甲醇和乙醇燃料电池车、电动汽车、压缩天然气汽车全生命周期石油消耗量均减少了近100%;而各类新能源汽车中除了甲醇灵活燃料车(即使用传统汽油与甲醇混合燃料的汽车)和压缩天然气单一代用燃料汽车外,化石燃料消耗量均比传统燃油车有所降低。其中乙醇燃料电池车降低的比例最大,高达75%;此外,除了乙醇、甲醇灵活燃料车和压缩天然气单一代用燃料汽车外,其他新能源汽车的生命周期整体能源消耗量都有所减少。

 

                                

图5 新能源汽车相对燃油车生命周期化石燃料、石油基整体能源消耗

 

新能源汽车相对传统燃油车生命周期温室气体减排百分比如图6所示。由图6可知,所有新能源汽车生命周期温室气体排放量均小于传统燃油车,其中甲醇、乙醇燃料电池车和电动汽车的减排量较大,降低比例为60%以上;此外,乙醇灵活燃料汽车(即使用传统汽油与乙醇混合燃料的汽车)、压缩天然气汽车温室气体减排比例较低,为20%左右;而甲醇灵活燃料车温室气体减排比例最少,约为5%。

 

                                 

6 新能源汽车相对传统燃油车生命周期温室气体减排情况

 

上述研究结果表明:与传统燃油车相比,所有新能源汽车的生命周期石油资源消耗及温室气体排放均有所降低。此外,大部分新能源汽车整体能耗及化石燃料消耗量也有所减少。因此,可以得出新能源汽车的推广有助于缓解石油等化石能源紧缺的压力以及可减缓全球变暖的趋势。

 

3结论

 

在化石能源紧缺、大气污染日益严重的今天,新能源汽车必是未来汽车产业发展的方向。但是,当前由于能源生产技术水平的限制,新能源汽车的全生命周期的环境表现还有待于进一步提高与完善。希望随着生产技术的成熟、成本的下降以及政府配套措施的完善,新能源汽车产业拥有更加美好的未来的同时,能有更多的车企能够研究汽车的全生命周期的全方位环境影响,而不仅仅限于化石能源改善和温室气体排放降低,毕竟水体、PM2.5等指标也是汽车行业在发展新能源汽车是需要重视和解决的问题。

 

以生命周期评价方法为主要工具的1米1生态设计平台,有助于将各类汽车从原材料的生产、零部件生产、整车制造、汽车运输与分销、消费者使用、到最终报废等整个产业链的能耗和污染排放进行整合,并对其生命周期环境影响进行量化,进而提出汽车节能减排、生态设计解决方案。这将帮助汽车产业链上的各企业优化产品环境性能、跨越绿色贸易壁垒、提升竞争力,更有助于整个社会的可持续发展。如果您有兴趣开展LCA以及生态设计工作,请和我们联系(电邮:support@1mi1.cn)。

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