电动车真的是“零”碳排放吗？

我曾在两年前写过一篇博文，对当今热门的电动车发表了一点看法。对于激进的用电动车替代燃油车的政策提出了疑点：由此带来的翻倍的用电需求规划了吗？目前发电的大多数能源不是“绿色能源”，所以电动车不等于零排放。

今天读了一篇曼哈顿研究所（Manhattan Institute）近日发表的一篇题为《电动车适合所有人吗？不切实际的梦想》的报告。该报告详细分析了电动车在制造和使用过程中所需的能源及产生的碳排放，并于燃油车作比较，究竟电动车能对减少碳排放作多少贡献。以下摘要介绍报告中相关的内容。

报告首先提出：“没有人知道随着电动汽车使用的增加，二氧化碳排放量会减少多少，如果有的话。有关电动车减少排放的每项声明都是根据平均值、近似值或期望的粗略估计或纯猜测。用于制造电动车电池的矿产的高能耗采矿和加工过程中的变量和不确定性是排放计算中的一个巨大不确定因素。这些排放量会大幅抵消避免使用汽油带来的减排效果，随着对电池矿产的需求激增，净减排将缩小、可能消失，甚至可能导致净排放增加。生产电动汽车充电站所需的电力也存在类似的排放不确定性。”

报告描述了电动车在整个生命周期会生的碳排放量。

电动车在制造过程中产生的碳排放：

电动车最关键的部件是电池。虽然电池有几十种不同的变体，但典型的电动车电池重约1,000磅（约454公斤），其中包含约30磅（13.6公斤）的锂、60磅（27公斤）的钴、130磅（60公斤）的镍、190磅（86公斤）的石墨、90磅（41公斤）的铜，以及约400磅（181公斤）的钢铁、铝和各种塑料组件。

每种矿物的矿石品位决定了必须挖掘和加工多少岩石才能生产出制造一块电池所需的矿物质：

• 锂盐湖含有约0.14%的锂，因此需要约20,000磅（9,072公斤）的盐湖才能产生30磅的纯锂。
•  钴的矿石品位约为0.1%，意味着每块电池需要挖掘约60,000磅（27,216公斤）的矿石。
• 镍的品位约为1.3%，意味着每块电池需要约10,000磅（4,536公斤）的矿石。
• 石墨的品位约为10%，意味着每块电池需要约2,000磅（907公斤）的矿石。
• 铜的品位约为0.6%，产出约12,000磅（5,443公斤）的矿石。

这五种元素总共需要约100,000磅（45吨）的矿石才能制造出一块电动汽车电池。为了正确计算所有挖掘的土地，还需要考虑矿石之上的覆盖物，这是首先挖掘出来以获得矿石的材料；根据矿石类型和位置，平均每吨矿石需要挖掘三到七吨的覆盖物，因此总计约为500,000磅（226吨）。不同电池和矿山的确切数量会有所不同。请注意，这不包括大量用于处理和提炼矿石的化学物质，也不包括用于其他400磅(181公斤)电池矿物（例如钢铁、铝）的采矿/提炼过程。

电动车在使用过程中产生的碳排放：

电动车在行驶时确实是零碳排放，但是它所消耗的电不是免费午餐。用燃油，天然气，煤炭等能源发电的过程会产生碳排放。目前这些能源是发电能源的主要来源。

比较燃油汽车，电动车能减少多少碳排放量？

报告列示了由Volvo和欧盟赞助的两个研究分析例子。

Volkswagen Golf 两个版本的比较，e-Golf (全电动)与 Golf柴油版本：e-Golf的上游排放（【注】即制造过程中产生的排放）与供应欧盟电力的发电厂的排放结合起来，在行驶的前6万英里内，累积二氧化碳排放量大于该车的柴油版本。在行驶12万英里后，电动车的累积排放估计比传统燃油汽车低约20%。

（碳排放量比较: e-Golf vs Golf柴油车）

Volvo 电动车XC40 Recharge SUV与燃油车XC40 SUV的比较：Volvo电动车Recharge SUV使用69千瓦时中型电池组的，该车的上游排放估计是Volkswagen e-Golf的两倍，主要是因为电池更大。与Volkswagen的分析类似，Volvo发现在行驶的前4.5万英里内，其电动车的总排放量比同类燃油汽车更高（同样包括欧盟电网供应的平均电力排放）。在行驶12万英里后，沃尔沃估计其电动车的累积排放量减少约30%。

（碳排放量比较：Volvo XC40 Recharge SUV vs XC40 SUV）

报告指出，实际的预测应该考虑到燃烧发动机效率的未来趋势。对发动机技术进展的分析发现，到2030年将提供30%至50%的燃油效率提升，从而每英里的二氧化碳排放量相应减少。将未来内燃汽车的性能与未来电动车进行比较，进一步缩小了估计的排放减少差距。

报告进一步指出，如果政策目标是减少汽车使用的石油，有更简单和更确定的方法来实现这一目标。已经研发并商业化的内燃机可以将燃料使用量减少50%。事实上，国际能源署（IEA）早期的分析发现，到2040年，提高汽车燃油效率将比在全球道路上增加3亿辆电动车节省至少300%的石油。

报告的结论部分引用了诺贝尔物理将获得者理查德·P·费曼（Richard P. Feynman）的一句话：“世界上不存在无碳午餐。”( There’s No Such Thing as a Carbon-Free Lunch)。

研读和引用上述报告并非否定电动车的减碳排放的作用，而是让我们了解鲜为人知的一些事实，这使得我们认识到保护环境保护地球的努力是一个系统工程，应该以科学的态度探讨所有可能的解决方案。如果为了激进的目标而制定一项政策，则可能欲速而不达。

2023年7月18日 加州圣地亚哥

 

参考：

Electric Vehicles for Everyone? The Impossible Dream | Manhattan Institute

王惠豫 (Hugh Wang) 的博客: 电动车发展的瓶颈：再生能源发电的能力 (hwang92130.blogspot.com)