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电动车是假环保?

2021-07-25

微型计算机·Geek 2021年6期
关键词:电动车电池石油

虽然咱们上期谴责了特斯拉,但这更多是因为特斯拉面对国内消费者的态度问题。对于电动车这个新物种咱们还是很看好的。魔幻的是,自打特斯拉出了“刹车门”问题之后,好多人就开始喷电动车是假环保。电动车的支持者则用电动车零排放、效率高的观点反击,电动车的反对者就开始诟病电动车只是把污染转移到发电厂之外,并揪着废旧电池产生污染的问题开始一顿猛喷。乍一看似乎双方都有道理,但就是谁也说服不了对方,因为没有数据来佐证,只能比谁嗓门大。这样的争论其实没什么实际的作用,今天我们就来聊聊电动车到底环保与否?

一辆车对于环境的污染到底存在于哪些方面呢?我们都知道:汽车之所以能跑,主要因为他可以转换能量做功,只要从能源下手,针对能源的制造、使用和回收这三个环节,逐个对比分析.或许能得出电动车相对于传统燃油车到底环不环保问题的答案。但在这之前.咱们先来说一下为什么国家会大力发展新能源汽车。

在29年前的一个盛夏的夜晚,一位八旬老者正在伏案写信,信件的收件人是时任国务院副总理邹家华。老人在信里提出了一个建议:我国汽车工业应跳过汽油柴油的阶段直接进入减少环境污染的新能源阶段,我们绝不应再等待.要立即制定蓄电池能源的汽车计划.迎头赶上力争后来居上。中国有能力跳过一个台阶.直接进入汽车的新时代写完后他仔细端详了一遍,确认无误后,在信的末尾落款——钱学森,1992年8月22日。

时过境迁,距离当年钱老写下这封建议信已经过去了29年,现在又是财政补贴又是专用牌照的.对于电动汽车的政策倾斜也够意思了。在这个早就被传统汽车耕耘了上百年的汽车市场,发展新能源汽车真的有如此紧急吗?我们的能源安全现状如何?存在哪些危机?发展电动汽车等新能源产业.和能源安全到底是怎么样的关系?要回答这些问题,得了解中国如今的能源现状。

石油是现代工业的血液,这句话大家肯定听说过。因为石油的容积小易运输,提炼出的燃料能量密度高等有点,无论你的机器是天上飞的,水里游的还是地上跑的,石油都是相当重要的燃料来源。除此之外.石油还是一个罕见的,能够吃干榨尽的工业原料,无论是用于制作口罩无纺布或是化肥农药,还是制药、食品等领域都有石油的身影。

简单来说.全世界有90%的有机产品源自石油,做燃料可能只是它最简单直接的一项用途。因此.石油不仅是大国之间争夺的核心,也是大国之间博弈的筹码。早在二十年前,许多媒体都报道说地球上的石油储备量只够全人类使用50年了。好玩的是直到今天。石油依旧还够人类使用50年。这是因为咱们这二十年来不够努力,石油用得太少了吗?当然不是,而是因为我们这些年发现的石油似乎比用掉的还多。

随着开采和勘测技术的不断进步.全球的可用石油储量很可能会处在长期够用50年的状态。那么具体到咱们中国的情况呢?因为我国石油的资源量大约为1085亿吨.其中探明储量大约398亿吨。对这个储能没有概念?咱再说一个数据.我国2018年全年的使用消费量大约为6.25亿吨。这样看来感觉咱们国家的石油挺多的.毕竟按照这个消费量和探明储量来算,咱们至少还能用60年。

可实际情况是在估算一个国家的石油资源丰富度时,还要考虑一个因素——石油的开采成本。虽然我国目前探明储量挺多的,但是我国非常规油气资源例如致密油页岩油等占比过高,开采难度较大.在当前的开采技术下,成本难以控制。

根据数据显示.2016年我国可开采石油储量仅仅只有36亿吨,就算把这些量全部开采完,按照现在的消费数量来看,也只够用5年多一点。近几年,我国的石油开采量也逐渐降低.2018年国内原油产量只有1.89亿吨.创下了2007年以来的最低值,但石油消费量却逐年递增。

2019年.咱们一共进口了5亿多吨原油,石油对外依存度已经达到70.8%。这也让中国成了世界上最大原有进口国。进口的石油中有七成用于提炼成汽油、柴油烧了。对外依存度这么高,那么我们国家的石油进口安全吗?通常认为,当能源对外依存度超过50%.就不利于国家的能源安全了。

如今的国际形势对中国更甚,2018年11月.随着美国页岩油革命的启动.美国的石油產量成功超过沙特阿拉伯与俄罗斯成为世界第一大石油生产国。根据国际能源署IEA的预测.美国将于2024年石油出口量超过俄罗斯.接近沙特阿拉伯成为左右国际油价走势的主要因数。

石油作为世界上最大规模的大宗商品,它的价格波动对咱们影响巨大。我国2018年的石油进口金额就1.58万亿人民币。国际油价的增长不仅会提高交通运输等行业的运行成本,还会引起由成本推动的通货膨胀,降低咱们的消费水平。

根据国际货币基金组织IMF的测算,国际石油价格每上涨10美元一桶,亚洲的经济增速都将下降0.8%除了石油价格的风险之外.石油供应对我们来说也是一个挑战当然咱们自古以来就知道不能把鸡蛋放在同一个篮子里的道理,所以咱们国家的石油来源也是相当分散,但就算你篮子再多,也架不住贼人惦记。

2018年我国原油供应国的前十位中,俄罗斯、伊朗和委内瑞拉都是美国的制裁对象,巴西又与美国关系密切.它们加起来差不多是我国一半的石油来源,却全都存在不稳定因素。

因此,咱们在17年以前就开始建设国家石油储备项目.目前共建成9个储备基地.总储备容量达到了3773万立方米。与此同时.中国战略石油储备三期工程正在规划中.届时中国的储备总规模将达到100天左右的石油净进口量.将国家石油储备能力提升到约8500万吨.相当于90天的石油净进口量,这也是国际能源署规定的战略石油储备能力的“达标线”。

虽然如此.对比其他国家来说:这个储备量还是有点少.比如日本的战略石油储备总量是咱们的1.8倍,而美国则是咱们的4倍。所以咱们国家现在这么努力地推广新能源.与咱们国家石油资源短缺多少有点关系。

那有些人可能会说了咱们现在的火力发电占到了总发电量的70%.把汽油改成充电,那不就变相成了烧煤了吗?

目前来说,的确是这样,但咱们国家不缺煤。从数据上来看,仅2019年中国的煤炭产量达到了38.46亿吨.占全球产量的47.3%。除了火力发电以外,咱们的水电、核电、风电以及太阳能发电的占比也在逐年上升。前不久,国家能源局也宣布,到2025年左右,我们国家可再生能源发电机占比将会达到50%以上。

其实除了咱们,世界上很多国家也在主动放弃燃油汽车。或许在数十年后,汽车的燃烧时代会终结,但是正如石器时代的结束并不是因为没有了石头,石油作为汽车燃料的时代会终结也是一个道理。

在传统汽车积累薄弱的我们,就是想通过这一次新能源浪潮实现一波弯道超车。虽然最近特斯拉的好新闻不多,但我们必须得感谢特斯拉,它除了是给国内市场带来鲶鱼效应,让那些骗补贴的厂商早死早超生之外,一条和新能源汽车相关的产业链也逐渐在国内成型。

正如当年引进苹果手机代工.迎来了整个手机产业链的繁荣发展,相关手机零件消费量大增.造就了一批产业链上的企业。而完善的手机产业链.也使得咱们的国产智能手机零配件采购成本大大降低.国产手机产业空前繁荣。到2021年.全球销量前五的手机品牌中,有三个是国产的。这不免让人期待新能源车的未来是否也会如此?

还想告诉大家一个事,世界上第一台电动汽车早在1834年就出现了并且电动汽车的比例一度达到了38%,直到1886年才出现第一辆烧油的车。很多人调侃时尚是个圈,没想法就复古。但照这样来看,汽车圈好像也差不多嘛。搞不好放在历史的长河之中,燃油车时代才是一个点歪了的科技树。

回到正题,要说电动车环保与否.首先是能源的制造阶段。传统燃油车吃掉的石油前面说了这么多.这里就不提了。至于电动车拥护者们所标榜的零排放,尽管对于在路上行驶的每一辆电动车个体而言.的的确确没有产生任何的环境污染物.但从我们国家的电力能源结构来看.以煤炭为燃料的火电占比依然非常高。

我们以2019年的数据来说.全国规模以上电厂发电量7.14万亿度其中烧煤炭的火电发电量有5.16万亿度占总发电的72%。因此.电动车吃进去的电大概率都是火电供应的.那煤炭燃烧过程中产生的灰尘、氮氧化物二氧化硫、一氧化碳.二氧化碳等其他物质,是否真的会比传统燃油车的石油更污染环境呢?还是说电动车就真的只是移花接木.把烧煤炭换来的火电代替石油.通过充电桩把污染栽赃给发电厂呢?

先说答案,肯定不是。清华大学的几位研究者在《未来煤电驱动电动汽车的全生命周期分析》中提出了”从矿井到车轮”模块磨对5条煤电技术供电驱动电动汽车,进行了全生命周期能耗和温室气体排放定量计算。得出的结论是电动汽车的全生命周期能耗为1123~1592千焦/公里,温室气体排放当量二氧化碳为131~162克/公里。

相对汽车路线,电动汽车路线的节能减排优势明显.节能35%以上.减排至少20%。而采用了整体的煤气化联合循环发电和碳捕捉及封存技术组合的先进供电技术供电驱动电动汽车.和汽油车路线相比,温室气体减排高达80%.能耗则降低40%。

截至2016年底.中国现役的燃煤發电机组已经全部完成除尘、脱硫、脱硝改造。中国工程院院士谢克昌在2019年表示,通过超低排放技术通过末端治理煤炭发电中的颗粒物可以降到最低。实际运行数据也已经表明,实现超低排放后.颗粒物排放大大降低。再说了退一万步讲,尽管火电在国内的电力能源结构一直占据绝对主导,而我国可再生能源发电的进步之快.绝对不容小觑。

也是拿2019年来说,可再生能源发电量达到2.04万亿千瓦时,同比增加了约1761亿千瓦时,可再生能源发电量占全部发电量比重为27.9%,同比上升1.2个百分点,其中水电同比增长5.7%.风电同比增长10.9%.光伏发电同比增长26.3%.生物质发电同比增长20.4%。而同期火电的增速只有1.9%。

伴随着越来越大的可再生能源发电装机量,火力发电会被逐步取代。之后给电动车供能的清洁能源只会越来越多。这里不得不提到一个问题——面对大部分的清洁能源比如光伏和风电人类愣是没有办法存下来,只能眼睁睁看着老天爷发电。所以很多清洁能源实际上都没有办法合理化使用。

单就2019年上半年,新疆、甘肃、内蒙古的弃风率就分别达到了17%,10.1%和8.2%。如果想不出办法利用好这些电随着清洁能源占比进一步的提升,本来用来调控的火电越来越少这个问题会越来越严重。电池这个东西就派上用场了。它有一个得天独厚的优势极高的储能效率。

现在全世界的储能方式以抽水蓄能为主。什么意思呢?简单来说就是电多的时候用电把水抽到高处去.需要用电的时候再把水放下去。整个过程的转换效率在75%~80%之间。而电池的转化效率可以轻松达到90%以上,电动车几乎可以完美地填上这个缺口。

只要国家进一步地把电价灵活化,引导车主在发电高峰用电。有的研究机构甚至提出了非常大胆的方案——鼓励大家在电价便宜的时候积极给电车充电.在电源紧张稀缺的时候把电贡献出来建立起一个分布式的发电系统,形成车网协同的应用环境。

简单来说就是电动车不仅可以当作交通工具,还能作为储能设备代替传统电网为社会输送电能,为电力系统的调控提供新的调度资源。不要觉得这样的方案是在异想天开,伴随着电池寿命的提升.电网结构的优化,这是一个完全可落地的项目。不仅可以为社会电网提供灵活调频、调峰和爬坡这类辅助服务,还可以提升社会在灾难面前的抵御能力。

如果是以前,一次地震、一场暴风雪.都可能会让城市的主干电网和发电厂之间断连。前不久美国德州的断电事故不就是这样发生的吗?如果有了车网协同,社会上的电车和遍布全国的储能电池.都可以为城市临时需要续命这个遍布全国的电池储能设备更是我们应该全力发展电动车的原因之一。只有把电动车的覆盖范围拉到足够大,足够广才能有足够的动力推广这种车网系统的落地发展。

当然,更多人担心的反而是如果所有的四轮车都变成了电力驱动的话.社会的电力就会出现集体短缺。这确实有些杞人忧天了.按照目前我国车辆保有量约2亿计算.就算一部电动车平均每天跑50公里.耗电量算它16度电:这已经是主流电动车百公里耗电量了这样也才32亿千瓦时现在的全国日发电量最高已经在250亿千瓦时左右.32亿千瓦时不过占比12%左右。再说了电动车想要全面普及开也至少还需要20年左右.那时候国内的发电量肯定会出现更大幅度的提升.应付这些需求肯定没问题。

能源制造阶段就说到这里,现在我们来聊聊能源使用阶段。不过这块没什么好说的.电动车的电机面对燃油车的内燃机.稳赢。内燃机从发明到现在已经100多年过去了人类是能想的招都想了各种黑科技也都用上了.而传统内燃机的热效率最多也只被提升到了40%.还是在最理想的转速和工况下才能达到。

要像平时一样开进城市拥堵路段.如蜗牛爬一般,还长时间怠速,让内燃机空转和低效率运行.这时的热效率顶多不过20%。而电动车作为一个新物种可就完全不一样了因为存在动能回收的关系.95%以上的电池能量都可以拿来给汽车提供动力,即便算上能源的生产,用最不环保的火力发电提供的电能来说.发电厂的综合燃烧效率至少能达到60%,这样一算,在能源使用阶段判电动车赢应该没什么争议吧。

最后一个阶段就是能源回收了,传统的燃油车相对于没有排气管的电动车而言.尾气肯定是没悬念了所以我们主要谈谈废旧电池的回收和对环境可能造成的污染。因为动力电池里面的重金属、电解液这类化学物质一旦处理不当,会对环境产生巨大的污染,而电池回收这个事情是生意也是公益。

在聊回收之前我们要明白回收利用的定义——就是对新能源汽车废旧的锂动力电池进行多层次的合理应用,主要就包括梯级利用和资源再生利用。先讲讲梯级利用,一般来说推移的电池实际容量很少有低于80%的.这其实远超过凑合凑合能用这种标准。尽管不能再满足新能源汽车的动力要求,但也能用到其他设备上如备电、储能这类领域,延长电池的使用寿命,挖掘生命价值,实现对它们的再次利用.让电池继续发光发热。所以,一块电池尽管只能在电动车上用5年~8年,但是随着梯级利用的铺开,电池完全可以用到15年以上。等到退役电池的容量进一步下探,弄到油尽灯枯后,就可以走资源再生利用这一步。电池里的镍钴锰等金属元素会被提取出来.且回收率可以达到99%以上.接着被加工制作成可用于电池生产的正极材料。

尽管当前回收可得的利润比较低.经济效益不是很高,如果处理不当,还有一定概率在回收过程中产生二次污染甚至爆炸。可除此之外积极利用和资源再生利用仍然还有许多的阻碍。例如电池电芯参差不齐电池模块重组困难、如何通过SOC指标精确地预测电池寿命等问题。但随着电池原材料价格的水涨船高.回收技术的逐渐成熟,这些阻碍对于中国这个最大动力电池回收市场来说,很可能只是发展路上的小插曲。

加快建设动力电池回收利用体系这个议程出现在2021年3月5日的政府报告中,可以预见的是,这些困难会伴随着越来越多的车企和动力电池企业布局电池回收.并在政策红利和市场前景驱动下逐渐被优化并得以解决。

国内有比亚迪牵手中国铁塔,上汽和吉利联合宁德时代北汽相继和宁德时代.格林美展开战略合作.海外的“BBA”和大众也开始进场收"破烂”。所以能源回收这一回合.尽管电池有很多问题.但这些问题随着电池回收技术的发展.很大程度上都是可以解决的。

综合来看.三个阶段里.除了能源使用阶段可以一目了然的决定胜负外.能源的制造和回收.这两个阶段尽管悬而未决,但电动车仍略胜一筹。毕竟给电机充的电有许多种方式再生,电池也可以捐躯继续发光发热。但给内燃机烧的油始终就那几样.排气管出来的废气和积炭,都100多年了恐怕也没什么提升的余地了。

这让人想起一个故事,就是酒鬼因为电视里面说喝酒有害健康,但他不想戒酒,于是把電视给戒了这失电视啥事?电动车现在的确有这样那样的问题.但是因为这些问题,整个社会就把电动车的发展给戒了选择去拥抱一个不仅排放拉满还铁定无法回收、还低效利用有限资源的传统燃油车,我们怕不是和酒鬼一样被迷了心智.白白葬送了一个理应可以更清洁的未来吗?那些揪着电车一点点污染不放来否定电车的人,不是被无良油车企业蒙蔽了,就是醉翁之意不在酒。我们要学会用发展的眼光看问题,造电动车,大有可为。

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