實(shí)現(xiàn)零排放的過(guò)程，純電不是唯一解

若想減少美國(guó)的汽車(chē)排放，就需要出臺(tái)政策來(lái)扶持有望替代化石燃料的其他能源技術(shù)。不要讓“完美”成為“優(yōu)秀”的敵人。

美國(guó)當(dāng)前的能源政策高度集中于應(yīng)對(duì)氣候變化，也應(yīng)當(dāng)如此。但與此同時(shí)，2022年飆升的汽油價(jià)格表明美國(guó)仍舊依賴(lài)海外石油，這對(duì)本國(guó)經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全產(chǎn)生的影響不可小覷。為了減少導(dǎo)致氣候變暖的碳排放，并降低對(duì)石油的依賴(lài)，美國(guó)的政策主要是鼓勵(lì)生產(chǎn)和購(gòu)買(mǎi)純電動(dòng)車(chē)（BEV）。

若能實(shí)現(xiàn)全面部署，純電動(dòng)車(chē)的確可以將交通相關(guān)排放降至最低。但這一政策既沒(méi)有認(rèn)識(shí)到純電動(dòng)車(chē)的某些局限性，也沒(méi)有了解到其他氣候友好型技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在。如果當(dāng)前政策能擴(kuò)大關(guān)注面，不再局限于純電動(dòng)車(chē)，就可以讓更多人更快參與到減排的轉(zhuǎn)變之中。

作為深耕于學(xué)術(shù)界和汽車(chē)行業(yè)的工程師，我們看到了能夠加速實(shí)現(xiàn)廉價(jià)清潔交通的政策機(jī)會(huì)。我們可以而且應(yīng)該抓住這些機(jī)遇，推動(dòng)社會(huì)向完全、可持續(xù)的零碳能源體系過(guò)渡。

為了降低碳排放，政府政策需要權(quán)衡諸如燃料、基礎(chǔ)設(shè)施和車(chē)輛等多方面的利弊。要理清這些權(quán)衡，不僅需要考慮某項(xiàng)汽車(chē)技術(shù)產(chǎn)生的碳排放，還要考慮制造車(chē)輛和廢棄處置的過(guò)程，及其使用的燃料或電力的生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的排放。被稱(chēng)為生命周期評(píng)估（LCA）的這種評(píng)估方法可以更精準(zhǔn)地分析替代技術(shù)帶來(lái)的環(huán)境影響。在美國(guó)可持續(xù)未來(lái)的轉(zhuǎn)型進(jìn)程中，此類(lèi)評(píng)估可有效地幫助決策者選擇能夠最大限度減少總碳排放量的替代技術(shù)。

生命周期評(píng)估由一個(gè)獨(dú)立的非營(yíng)利性環(huán)保倡議組織——國(guó)際清潔交通委員會(huì)（ICCT）制定。ICCT將目前占據(jù)美國(guó)新車(chē)銷(xiāo)量90%的純汽油內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的碳排放量設(shè)為基線(xiàn)，并與其他動(dòng)力系統(tǒng)和燃料進(jìn)行比較。使用可再生能源的BEV毫無(wú)疑問(wèn)是最環(huán)保的替代方案，哪怕將所有因素考慮在內(nèi)，純電動(dòng)車(chē)并非真正零排放的情況下。

目前的應(yīng)對(duì)方法只以最終結(jié)果為標(biāo)桿——即零排放，盡快增加道路上純電動(dòng)車(chē)的數(shù)量。但還有一種可行的思路，那就是盡快將汽油車(chē)替換為可以減排的其他車(chē)型或使用替代燃料。我們相信，這種政策選擇能在更短的時(shí)間內(nèi)減少二氧化碳排放，值得深入研究。

次優(yōu)解

雖然對(duì)于某些車(chē)主或某些應(yīng)用場(chǎng)景，純電動(dòng)車(chē)是一個(gè)非常好的選擇，但這并不代表它適用于所有人。如果你擁有一棟住宅，屋頂上有太陽(yáng)能電池板，車(chē)庫(kù)裝有240V充電器，沒(méi)有陽(yáng)光時(shí)可使用備用電池系統(tǒng)，還有一輛度假旅行用家用車(chē)，那么再添置一輛能夠在家充電的純電動(dòng)車(chē)是個(gè)絕佳的選擇，既可以節(jié)省時(shí)間，也可以節(jié)約花費(fèi)。但對(duì)于住在公寓里，只有一輛車(chē)，或生活在寒冷氣候區(qū)的人來(lái)說(shuō)，內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)很難被取代——因?yàn)榧冸妱?dòng)車(chē)的冬季續(xù)航里程很可能會(huì)減少高達(dá)40%。其次，購(gòu)買(mǎi)相同級(jí)別電動(dòng)汽車(chē)的費(fèi)用高于內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)這一事實(shí)也阻礙了其普及。

最近一項(xiàng)針對(duì)加州電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主的研究表明，他們其中有97%的人住在獨(dú)棟別墅或聯(lián)排別墅，95%的人擁有第二輛汽油車(chē)。

對(duì)于住在公寓里，只有一輛車(chē)，或生活在寒冷氣候區(qū)的人來(lái)說(shuō)，內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)很難被取代。

插電式混合動(dòng)力汽車(chē)（PHEV）在讓更多消費(fèi)者看到電氣化的好處的同時(shí)，也提供了比純內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)更環(huán)保的選擇。如上圖所示，PHEV所提供的每英里二氧化碳減排量大約是純電動(dòng)車(chē)的三分之二。這意味著，那些每天通勤不足40英里（64公里）的人在駕駛PHEV的過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳與BEV相同。此外，PEHV還能夠讓車(chē)主長(zhǎng)時(shí)間駕駛，中途無(wú)需等待漫長(zhǎng)的充電。

在推廣電動(dòng)化交通的過(guò)程中，PHEV擁有一個(gè)看似反差的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，那就是它裝載著更小的電池。據(jù)豐田公司稱(chēng)，生產(chǎn)一塊與PHEV電池相同尺寸與容量的純電動(dòng)車(chē)電池所用的鋰、鈷、鎳和其他自然資源可以生產(chǎn)大約8個(gè)PHEV電池。因此，生產(chǎn)PHEV電池可以減少提取原材料和制造電池時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳排放。同時(shí)它還可以避免因電池材料供不應(yīng)求導(dǎo)致價(jià)格大幅上漲的情況（去年的鋰價(jià)格飆升），降低潛在風(fēng)險(xiǎn)。

政府政策會(huì)嚴(yán)重影響民眾對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的接受程度。對(duì)許多家庭來(lái)說(shuō)，盡管《2022年通脹削減法案（IRA）》中的激勵(lì)措施無(wú)疑讓PHEV和純電動(dòng)車(chē)變得更加實(shí)惠，但I(xiàn)RA的規(guī)定非常復(fù)雜。激勵(lì)措施規(guī)定了車(chē)價(jià)限制、收入限制、還有車(chē)輛資格要求，這些規(guī)定都是由于從美國(guó)境內(nèi)或其自由貿(mào)易伙伴采購(gòu)越來(lái)越多的關(guān)鍵電池材料和本地制造電池所致。這些限制可能讓電動(dòng)車(chē)的總銷(xiāo)量存在不確定性，美國(guó)環(huán)保署（EPA）應(yīng)密切關(guān)注這項(xiàng)立法在2023年上半年產(chǎn)生的影響，并就任何必要的改變向國(guó)會(huì)提出建議。

需要新的激勵(lì)措施

雖然目前推廣純電動(dòng)車(chē)和PHEV的政策很重要，但并非所有純電動(dòng)車(chē)都同樣環(huán)保。舉例來(lái)說(shuō)，特斯拉Model 3每行駛一英里所消耗的能量是保時(shí)捷Taycan Turbo S的一半。通用汽車(chē)悍馬電動(dòng)車(chē)的電池大小是日產(chǎn)聆風(fēng)所用電池的五倍以上，其在制造過(guò)程中也會(huì)釋放更多的二氧化碳。由于目前所有BEV的激勵(lì)措施都相同，盡管一些純電動(dòng)車(chē)比其他的更加環(huán)境友好，但消費(fèi)者幾乎無(wú)法進(jìn)行區(qū)分。

美國(guó)環(huán)保署目前要求經(jīng)銷(xiāo)商在內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的車(chē)窗上貼上標(biāo)簽，注明以每加侖英里數(shù)表示的燃油效率。如果對(duì)標(biāo)簽要求進(jìn)行修改，使其應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)，便能幫助消費(fèi)者更好地了解其打算購(gòu)買(mǎi)的車(chē)輛的環(huán)境影響，及其真正所需的充電時(shí)間，并最終做出明智的選擇。這樣的改變也將激勵(lì)汽車(chē)行業(yè)生產(chǎn)出既保護(hù)環(huán)境，又滿(mǎn)足消費(fèi)者充電時(shí)間要求的電動(dòng)汽車(chē)。

2021年在美國(guó)登記的各種乘用車(chē)生命周期的溫室氣體排放量。（SAE）

為了實(shí)現(xiàn)這一愿景，美國(guó)環(huán)保署應(yīng)該仿照汽油和柴油車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性標(biāo)簽，實(shí)施新的強(qiáng)制性標(biāo)簽要求，標(biāo)注車(chē)輛的kWh/英里數(shù)據(jù)和二氧化碳排放量，及其與同一尺寸級(jí)別的其他車(chē)輛和純電動(dòng)車(chē)平均數(shù)據(jù)的比較排名。國(guó)會(huì)也應(yīng)該修改未來(lái)的聯(lián)邦稅收抵免政策，以獎(jiǎng)勵(lì)和鼓勵(lì)生產(chǎn)更高效的純電動(dòng)車(chē)。

標(biāo)簽還可以解決目前關(guān)于充電時(shí)間誤導(dǎo)性陳述的問(wèn)題。實(shí)際上，廠商新聞稿和廣告宣傳中的充電時(shí)間是基于車(chē)輛可以承受的最高額定功率得出的，并假設(shè)車(chē)主可以使用具有相同或更高額定功率的直流快速充電器。而這樣的誤導(dǎo)可能會(huì)導(dǎo)致顧客抱有不切實(shí)際的期望。

例如，2020年，凱迪拉克宣布其新的純電動(dòng)SUV銳歌（Lyriq）將采用通用汽車(chē)新的800V技術(shù)，10分鐘內(nèi)即可充入90%的電量（OEM不會(huì)告知100%充滿(mǎn)電所需的時(shí)間，因?yàn)樽詈?0%的速度慢得多）。然而，2023年銳歌上市后，營(yíng)銷(xiāo)材料上的數(shù)據(jù)比當(dāng)初宣傳的遜色得多。凱迪拉克方聲稱(chēng)，使用“直流快速充電”便可以在10分鐘內(nèi)獲得76英里（122公里）的續(xù)航里程。然而，該計(jì)算同樣假設(shè)了充電器的額定功率是銳歌可以接受的最高水平，即190 kW。但具有這種功率等級(jí)的充電器很少見(jiàn)。目前大約三分之二的美國(guó)公共直流快速充電器的額定功率是50 kW。因此，10分鐘充電實(shí)際上能夠獲得的續(xù)航里程并非76英里，而是20英里（32公里）。

上述這種常規(guī)直流快速充電器需要兩個(gè)半小時(shí)以上才能讓銳歌獲得完整的312英里（515公里）續(xù)航里程。更令人失望的是，美國(guó)環(huán)保署《2023年燃油經(jīng)濟(jì)性指南》（2023 Fuel Economy Guide）中顯示，銳歌使用家用240V 2級(jí)充電器的充電時(shí)長(zhǎng)為6個(gè)半小時(shí)。

為了向消費(fèi)者提供準(zhǔn)確的充電時(shí)間信息，環(huán)保署要求的車(chē)窗標(biāo)簽還應(yīng)注明車(chē)輛的電池容量（kWh），以及最高充電速度（英里/分鐘）和50kW充電器下平均充電速率的比較（至少在高功率充電器成為主流之前）。

筆者認(rèn)為，能源部和交通部的資助應(yīng)限制對(duì)額定功率至少為200 kW的充電器，從而將現(xiàn)在的公共充電器充電時(shí)間減少四倍。（SAE）

最近頒布的《基礎(chǔ)設(shè)施投資和就業(yè)法案》（Infrastructure Investment and Jobs Act）計(jì)劃使用75億美元建設(shè)一個(gè)由50萬(wàn)個(gè)公共電動(dòng)車(chē)充電器組成的全國(guó)充電網(wǎng)絡(luò)。盡管這與ICCT建議的、根據(jù)美國(guó)實(shí)現(xiàn)2030年電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量預(yù)測(cè)所需建設(shè)的240萬(wàn)個(gè)充電器相差甚遠(yuǎn)，但至少該舉措的方向是正確的。在立法過(guò)程中，能源部和交通部的資助應(yīng)限制對(duì)額定功率至少為200 kW的充電器，從而將現(xiàn)在的公共充電器充電時(shí)間減少四倍。

此外，環(huán)保署還應(yīng)該要求在所有公共充電器以及提供充電器定位的所有網(wǎng)站上注明其實(shí)際功率水平。

向多燃料轉(zhuǎn)型

無(wú)論在美國(guó)還是歐洲，立法機(jī)構(gòu)都制定了激進(jìn)的純電動(dòng)轉(zhuǎn)型規(guī)劃。2022年8月，加州空氣資源委員會(huì)（California Air Resources Board）簽署了一個(gè)全面計(jì)劃，要求到2035年，該州銷(xiāo)售的乘用車(chē)和輕型卡車(chē)都將為電動(dòng)汽車(chē)或零排放。無(wú)獨(dú)有偶，2022年6月，歐洲議會(huì)成員投票決定在2035年之前禁止銷(xiāo)售新的汽油和柴油汽車(chē)。

盡管這些舉措的出發(fā)點(diǎn)都是好的，但改變整個(gè)行業(yè)的過(guò)程注定是緩慢的。未來(lái)幾十年內(nèi)，純電動(dòng)車(chē)還將繼續(xù)與內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)共享道路。目前車(chē)輛的平均駕駛年限約為12年，每年的新車(chē)銷(xiāo)量占運(yùn)行車(chē)輛總數(shù)的6~7%。這意味著政府提出的2030年零排放汽車(chē)至少占新車(chē)銷(xiāo)量50%的目標(biāo)，相當(dāng)于電動(dòng)汽車(chē)占運(yùn)行車(chē)輛總數(shù)的比例需逐年增加至3~4%。

在過(guò)渡期間，為了減少交通運(yùn)輸相關(guān)的二氧化碳排放，我們建議重新考慮可應(yīng)用于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的低碳生物燃料和合成燃料，同時(shí)減少石油依賴(lài)和碳排放。最重要的是，由于可兼容的車(chē)輛和燃料分配基礎(chǔ)設(shè)施都是現(xiàn)成的，一旦開(kāi)始供應(yīng)新型燃料，整個(gè)行業(yè)都可以實(shí)現(xiàn)這些效益。

其中最具發(fā)展價(jià)值的是“完全替代型（drop-in）”生物燃料。這種燃料不需要大量的基礎(chǔ)設(shè)施投資，可以完全取代汽油和柴油（或混合使用），且具備更低的排放量。這些燃料由各種原料制成，如廢棄玉米秸稈、轉(zhuǎn)基因藻類(lèi)、鹽生植物（在鹽水中生長(zhǎng)的植物）和分解的有機(jī)物，不僅可以成為可持續(xù)的燃料來(lái)源，還可以提供就業(yè)機(jī)會(huì)。

同時(shí)滿(mǎn)足兩種以上社會(huì)需求的方案將頗具價(jià)值。例如，Red Rock Biofuels使用包括枯樹(shù)在內(nèi)的廢木材產(chǎn)品生產(chǎn)燃料，既滿(mǎn)足了市場(chǎng)對(duì)可持續(xù)航空和柴油燃料日益增長(zhǎng)的需求，也解決了日益嚴(yán)重的災(zāi)難性野火問(wèn)題。美國(guó)應(yīng)繼續(xù)投資開(kāi)發(fā)具有成本競(jìng)爭(zhēng)力的可持續(xù)燃料，包括生物和全合成燃料，同時(shí)尋求能夠減少排放、創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)和有助于解決其他經(jīng)濟(jì)或環(huán)境問(wèn)題的解決方案。

美國(guó)能源部希望到2030年時(shí)，能夠?qū)⒕G色氫的成本降低80%。氫會(huì)成為比汽油便宜得多的車(chē)用燃料。（SAE）

最后一個(gè)值得更多關(guān)注的技術(shù)選項(xiàng)是氫氣。燃料電池汽車(chē)（FCV）排放的廢棄物只有水，燃料箱僅需3到5分鐘就能充滿(mǎn)，可與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相媲美。目前，我們使用的大部分氫氣是用天然氣制成的，但其實(shí)還有更清潔的氫氣制備方法，其中最令人振奮的是利用可再生電力通過(guò)電解水生產(chǎn)的“綠氫”。美國(guó)能源部希望到2030年時(shí)，能夠?qū)⒕G氫的成本降低80%。屆時(shí)，氫氣會(huì)成為比汽油便宜得多的車(chē)用燃料。

對(duì)于不常返回中央倉(cāng)庫(kù)的長(zhǎng)途重型卡車(chē)和重型設(shè)備來(lái)說(shuō)，氫氣燃料十分具有吸引力，既能減少排放，也避免了該級(jí)別電動(dòng)車(chē)所需的漫長(zhǎng)充電時(shí)間。

目前，加州有53個(gè)加氫站，另有68個(gè)正在建設(shè)中。誠(chéng)然，增加氫氣基礎(chǔ)設(shè)施的成本很高，但為了向純電動(dòng)車(chē)和PHEV提供足夠電力而升級(jí)電網(wǎng)的成本同樣很高。如需更快實(shí)現(xiàn)排放目標(biāo)，這兩種基礎(chǔ)設(shè)施都需要建設(shè)。

氫內(nèi)燃機(jī)也是頗具潛力的重型卡車(chē)替代方案。這種發(fā)動(dòng)機(jī)可以利用現(xiàn)有的生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施，因此生產(chǎn)成本較低，而且比燃料電池更能耐受氫氣供應(yīng)中的雜質(zhì)。

為了鼓勵(lì)氫燃料汽車(chē)（包括氫燃料電池和氫內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)）的普及，環(huán)保署應(yīng)在《可再生燃料標(biāo)準(zhǔn)》的執(zhí)行中，規(guī)定只能向交通運(yùn)輸部門(mén)供應(yīng)“綠氫”。其次，還應(yīng)擴(kuò)大政府行業(yè)聯(lián)合項(xiàng)目，共同推進(jìn)加氫設(shè)施的建設(shè)。

完美與優(yōu)秀

多種全新汽車(chē)技術(shù)比當(dāng)今的使用化石燃料的汽車(chē)更加優(yōu)秀。長(zhǎng)期來(lái)看，二氧化碳的凈零排放將由新能源純電動(dòng)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)，這也是我們的最終愿景。不過(guò)，即使有深思熟慮的政策，通往這一愿景的過(guò)程也必定是緩慢且充滿(mǎn)坎坷的。在此過(guò)程中，我們可以通過(guò)推動(dòng)所有可減排車(chē)輛技術(shù)的發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸業(yè)的整體減排，而不是僅靠向“富人”銷(xiāo)售純電動(dòng)車(chē)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

從全局來(lái)看，發(fā)展多種氣候友好型的汽車(chē)技術(shù)，并加速發(fā)展可持續(xù)替代燃料都應(yīng)該是這一愿景的組成部分。在終極的零排放技術(shù)得到改進(jìn)和實(shí)施的過(guò)程中，上述所有政策不僅有助于推動(dòng)短期的二氧化碳減排，還能確保在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，“完美”不會(huì)與“優(yōu)秀”為敵。

審核編輯 ：李倩