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主流电动汽车与汽油车碳排放对比分析

导读: 最近,海外媒体多次质疑电动汽车尤其是中国电动车的环保性,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。

  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,因此得到了各国政府的鼓励和支持,尤其在中国,更是获得了各级财政的巨额补贴。

  但是最近,海外媒体发表多篇评论,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,恶化大气环境。”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转化为动能的过程。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?我们来看一看中国的电力结构

  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。这也就意味着路透社的报道没错,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的功率做功一小时及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,用电比用油更破坏环境。

  然后,我们来进行能量转化效率的对比。能量转化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,汽油机的能量转化效率只有30%左右,而高效电机的能量转化效率能达到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,而煤炭发电的能量转化效率在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。考虑到煤炭对环境的污染更大,电动车对环境的污染不见得比汽油车小。

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