電動汽車究竟“低碳”還是“高碳”？

電動車汽通常會跟“節能”“減碳”等標籤貼在一起，但也一直有“電動車並不環保”等聲音存在。電動車究竟“低碳”還是“高碳”？

撰文/魏科（中國科學院大氣物理研究所副研究員）

編輯/趙天宇

網上有這樣一個故事說，有人在新加坡開特斯拉Model S被罰款了，原因竟然是Model S排放量超標，也就是電動車摺合成碳排放以後，排放量超過了正常燃油車的標準。查了一下，確有其事。

從誕生的第一天起，電動車就被牢牢貼上了“節能”“環保”的標籤。隨著碳減排、碳中和目標的提出，電動車又在綠色能源轉型方面被寄予厚望。新能源產業也是我們國家大力發展的方向之一。但掌聲與質疑同在，除了對於駕乘體驗本身的吐槽以外，近來質疑電動車汙染問題的聲音，已經開始甚囂塵上，甚至連豐田掌門人、中科院院士、南方科技大學教授等產學界人士也站出來公開喊話：“電動車並不環保，我們是在增加二氧化碳排放！”

電動車面對的“種種質疑”

其實，關於電動車是否真環保的問題，一直以來就有很大爭議：支援一方認為電動車節能低碳、實現了真正意義上的零排放，讓困擾人類百餘年的汽車尾氣消失了；但反對方的觀點集中認為，電動車的汙染和碳排放並不比傳統燃油車低，只是汙染形式轉移了，甚至比燃油車碳排放還要高。

電動車碳排放更高的說法，乍一看讓人頗有些丈二和尚摸不著頭腦，但這種說法也不是空穴來風，主要集中在電動車所用的電能“從哪兒來”“怎麼用”“到哪兒去”上。電動車是更低碳還是更高碳呢？或許這是一個值得用科學方法深入探討的問題。

（圖片來源/視覺中國）

☛ 理由一：越充電，越耗能？

相比較於燃油車，電動車在行駛過程當中沒有尾氣排放，因為它們的動能來源於電池儲能。

不過依據能量守恆定律的原理，電池充電也是需要消耗能源的。新能源汽車充電量的激增，勢必會帶來發電量的激增。這種用電量增加本質上帶來的是能源需求量的上升。

中國電力企業聯合會規劃發展部釋出的《2020年全國電力工業統計快報》資料顯示，我國電力結構中，火電佔比最大，高達68%，火電的主要燃料是煤炭，尤其是我國北方地區，因為自然地理環境等原因，火電佔比甚至高達80%。

（資料來源：中國電力企業聯合會規劃發展部《2020年全國電力工業統計快報一覽表》）

國家統計局2020年發電量資料統計顯示，2020年，國內二氧化碳總排放量約為113.5億噸，其中電力佔比就達到40.5%，高達45.97億噸。火電是所有發電方式當中，二氧化碳排放最嚴重的，產生了大量環境汙染物：據計算，終端使用者每使用1kWh（千瓦時）電能，火力發電廠就要排放0.86kg的二氧化碳。

這種觀點認為，新能源汽車在使用過程中，並非真正意義上實現了零排放，而是將汙染排放轉移到了發電過程中。

☛ 理由二：生產過程碳排放更高？

有研究資料顯示，每輛汽油車的生產製造過程當中，二氧化碳排放為8噸，而電動車生產過程中二氧化碳排放為10.5噸。為什麼電動車的生產過程，比傳統燃油車更耗能？問題其實出在電動車的核心零部件——動力電池上。

目前三元鋰和磷酸鐵鋰電池是電動車動力電池的主流，但無論採用哪種動力電池，原材料獲取加工環節和生產環節，都會造成數量不小的碳排放。

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譬如，鋰元素開採過程需要使用大量水資源，嚴重破壞生態系統。而鎳元素從礦石中提取的過程，會使用化學品和砷等物質，這些物質暴露在空氣和水中會變成有毒物質，造成嚴重的環境汙染。

來到生產環節：相比於製造車身的主要材料——鋼鐵，生產單位質量鋰、鈷、鎳和石墨的碳排放普遍更高。從電池的型別來看，生產磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池的碳排放強度分別109.3kgCO2/kWh和104kgCO2/kWh。

據此有人估算，以生產60kWh的動力電池來說，生產一塊電池的整體碳排放就超過8噸。雖然這個數字準確性有待考證，但這足以證明，此過程產生的碳排放是值得關注的。

☛ 理由三：廢舊電池哪裡去？

生產和儲充以外，隨著電動車報廢潮的到來，廢舊電池的回收處理問題也日漸棘手：2020年我國動力電池累計退役量已經達到20萬噸，預計到2025年退役量將攀升至78萬噸。但國內廢舊電池的回收率僅為10%左右，剩下90%或者流入黑市，或者不知去向。

眾所周知，電池在報廢之後會產生非常嚴重的汙染，一顆紐扣電池就可以汙染60萬升水，電池本質上更像“被包裝起來的化學試劑”。如果回收處置不當，會對環境和生命健康造成嚴重的影響。

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鋰動力電池雖然不含廣受詬病的鉛、鎘等重金屬，但從技術層面來看，它依然含有鎳、鈷、錳等重金屬，電解液，含氟有機物也有汙染。此外，電池報廢之後，仍有300-1000V不等的高壓，在回收、拆解、處理過程中操作不當，還是可能會有起火爆炸、重金屬汙染、有機物廢氣排放等多種問題。

相比之下，燃油汽車動力系統的回收、拆解、材料再生等過程相對簡單，且已經擁有一套成熟的工藝和市場體系。能夠把碳排放和對環境的汙染降到最低。

低碳還是高碳需從全生命週期角度衡量

看了以上種種質疑，或許你也對“電動車是否真環保”的論據產生了疑問。但實際上，單純對比、羅列數字並不公平，想要準確地分析電動車排放的問題，就要基於全生命週期的角度來衡量，這樣才能做到客觀和公平。

首先，電動車的動力來源，並不完全來源於燃煤的火電，像我們國家，水力發電、風力發電、核能發電和太陽能發電等等，加起來佔比接近30%，也就是說目前，電動車發電動力有3成是來自這些非化石燃料發電。

在中國，以特斯拉Model 3為例，耗電量換算成每公里的碳排放量大概是304克左右，同級別的B級燃油車的碳排放量差不多是276克，這麼計算特斯拉的碳排放的確高了些。但如果只計算70%的水平，碳排放量實際是213克，就要低於普通燃油車的水平了。

其次，計算燃油車的碳排放，也需要考慮石油在開採、提煉和運輸過程中的碳排放量，這與強調電動車電池生產過程當中的碳排放是相同的：綜合這個資料後，中型燃油車每公里二氧化碳的排放量達到了644克，遠遠超過了電動車的排放量。

（圖片來源/視覺中國）

電動汽車的碳排放量呈逐漸下降的態勢

由於生產工藝原因，當前電動車生產過程當中總的碳排放量是比燃油車要高一些，但一方面生產工藝在不斷進步，我們注意到這種差距是在縮小的；另一方面，電動車生產環節的碳排放會在使用中得到不斷抵消，開到一定距離以後，例如Model 3到8600公里後，總排放量就會不斷低於燃油車。這個公里數，約等於北上廣深多半年的用車通勤距離。

空氣汙染問題已成為燃油車繞不開的一道“坎”：汽車尾氣成分複雜，包括揮發性有機物，氮氧化物、二氧化硫、煙塵顆粒等等，是造成冬季細顆粒物、夏季臭氧汙染以及PM2.5汙染的重要原因。對比下電動車的發電即使全部來自燃煤電廠，也可以大幅減少汙染物，因為我們國家燃煤電廠技術方面，已經可以實現超淨排放，燃燒後產生的顆粒物、二氧化硫、氮氧化物都能夠得到充分的回收。

我們可以試想一下，無數燃油車的無序排放和燃煤電廠的系統性排放相比較，顯然後者更容易管理，也可以利用技術進步整體性地解決。

按照碳減排、碳中和的要求，到2030年，國內非化石能源發電的佔比會達到50%左右，2050年達到90%以上。隨著新能源在發電中的比例越來越高，電動汽車的碳排放量必然呈逐漸下降的態勢，但燃油車的碳排放量還是基本不變的。

碳減排、碳中和是改善地球生態系統、維護人類生存環境的必要手段，強調電動車減排低碳的目的也是保護環境。分析這個過程，不能只從表面資料上分析，也不能片面放大生產流通製造環節的差異，更應該從全生命週期、長排放過程來進行考量。所以從現在的大趨勢來看，電動車毫無疑問是更低碳的。■