實現(xiàn)零排放的過程，純電不是唯一解

若想減少美國的汽車排放，就需要出臺政策來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。

美國當(dāng)前的能源政策高度集中于應(yīng)對氣候變化，也應(yīng)當(dāng)如此。但與此同時，2022年飆升的汽油價格表明美國仍舊依賴海外石油，這對本國經(jīng)濟(jì)和國家安全產(chǎn)生的影響不可小覷。為了減少導(dǎo)致氣候變暖的碳排放，并降低對石油的依賴，美國的政策主要是鼓勵生產(chǎn)和購買純電動車（BEV）。

若能實現(xiàn)全面部署，純電動車的確可以將交通相關(guān)排放降至最低。但這一政策既沒有認(rèn)識到純電動車的某些局限性，也沒有了解到其他氣候友好型技術(shù)的優(yōu)勢所在。如果當(dāng)前政策能擴(kuò)大關(guān)注面，不再局限于純電動車，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)界和汽車行業(yè)的工程師，我們看到了能夠加速實現(xiàn)廉價清潔交通的政策機(jī)會。我們可以而且應(yīng)該抓住這些機(jī)遇，推動社會向完全、可持續(xù)的零碳能源體系過渡。

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)施和車輛等多方面的利弊。要理清這些權(quán)衡，不僅需要考慮某項汽車技術(shù)產(chǎn)生的碳排放，還要考慮制造車輛和廢棄處置的過程，及其使用的燃料或電力的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的排放。被稱為生命周期評估（LCA）的這種評估方法可以更精準(zhǔn)地分析替代技術(shù)帶來的環(huán)境影響。在美國可持續(xù)未來的轉(zhuǎn)型進(jìn)程中，此類評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)。

生命周期評估由一個獨立的非營利性環(huán)保倡議組織——國際清潔交通委員會（ICCT）制定。ICCT將目前占據(jù)美國新車銷量90%的純汽油內(nèi)燃機(jī)汽車的碳排放量設(shè)為基線，并與其他動力系統(tǒng)和燃料進(jìn)行比較。使用可再生能源的BEV毫無疑問是最環(huán)保的替代方案，哪怕將所有因素考慮在內(nèi)，純電動車并非真正零排放的情況下。

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

次優(yōu)解

雖然對于某些車主或某些應(yīng)用場景，純電動車是一個非常好的選擇，但這并不代表它適用于所有人。如果你擁有一棟住宅，屋頂上有太陽能電池板，車庫裝有240V充電器，沒有陽光時可使用備用電池系統(tǒng)，還有一輛度假旅行用家用車，那么再添置一輛能夠在家充電的純電動車是個絕佳的選擇，既可以節(jié)省時間，也可以節(jié)約花費。但對于住在公寓里，只有一輛車，或生活在寒冷氣候區(qū)的人來說，內(nèi)燃機(jī)汽車很難被取代——因為純電動車的冬季續(xù)航里程很可能會減少高達(dá)40%。其次，購買相同級別電動汽車的費用高于內(nèi)燃機(jī)汽車這一事實也阻礙了其普及。

最近一項針對加州電動汽車車主的研究表明，他們其中有97%的人住在獨棟別墅或聯(lián)排別墅，95%的人擁有第二輛汽油車。

對于住在公寓里，只有一輛車，或生活在寒冷氣候區(qū)的人來說，內(nèi)燃機(jī)汽車很難被取代。

插電式混合動力汽車（PHEV）在讓更多消費者看到電氣化的好處的同時，也提供了比純內(nèi)燃機(jī)汽車更環(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車的三分之二。這意味著，那些每天通勤不足40英里（64公里）的人在駕駛PHEV的過程中產(chǎn)生的二氧化碳與BEV相同。此外，PEHV還能夠讓車主長時間駕駛，中途無需等待漫長的充電。

在推廣電動化交通的過程中，PHEV擁有一個看似反差的獨特優(yōu)勢，那就是它裝載著更小的電池。據(jù)豐田公司稱，生產(chǎn)一塊與PHEV電池相同尺寸與容量的純電動車電池所用的鋰、鈷、鎳和其他自然資源可以生產(chǎn)大約8個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產(chǎn)生的二氧化碳排放。同時它還可以避免因電池材料供不應(yīng)求導(dǎo)致價格大幅上漲的情況（去年的鋰價格飆升），降低潛在風(fēng)險。

政府政策會嚴(yán)重影響民眾對電動汽車的接受程度。對許多家庭來說，盡管《2022年通脹削減法案（IRA）》中的激勵措施無疑讓PHEV和純電動車變得更加實惠，但I(xiàn)RA的規(guī)定非常復(fù)雜。激勵措施規(guī)定了車價限制、收入限制、還有車輛資格要求，這些規(guī)定都是由于從美國境內(nèi)或其自由貿(mào)易伙伴采購越來越多的關(guān)鍵電池材料和本地制造電池所致。這些限制可能讓電動車的總銷量存在不確定性，美國環(huán)保署（EPA）應(yīng)密切關(guān)注這項立法在2023年上半年產(chǎn)生的影響，并就任何必要的改變向國會提出建議。

需要新的激勵措施

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

美國環(huán)保署目前要求經(jīng)銷商在內(nèi)燃機(jī)汽車的車窗上貼上標(biāo)簽，注明以每加侖英里數(shù)表示的燃油效率。如果對標(biāo)簽要求進(jìn)行修改，使其應(yīng)用于電動汽車，便能幫助消費者更好地了解其打算購買的車輛的環(huán)境影響，及其真正所需的充電時間，并最終做出明智的選擇。這樣的改變也將激勵汽車行業(yè)生產(chǎn)出既保護(hù)環(huán)境，又滿足消費者充電時間要求的電動汽車。

2021年在美國登記的各種乘用車生命周期的溫室氣體排放量。（SAE）

為了實現(xiàn)這一愿景，美國環(huán)保署應(yīng)該仿照汽油和柴油車的燃油經(jīng)濟(jì)性標(biāo)簽，實施新的強制性標(biāo)簽要求，標(biāo)注車輛的kWh/英里數(shù)據(jù)和二氧化碳排放量，及其與同一尺寸級別的其他車輛和純電動車平均數(shù)據(jù)的比較排名。國會也應(yīng)該修改未來的聯(lián)邦稅收抵免政策，以獎勵和鼓勵生產(chǎn)更高效的純電動車。

標(biāo)簽還可以解決目前關(guān)于充電時間誤導(dǎo)性陳述的問題。實際上，廠商新聞稿和廣告宣傳中的充電時間是基于車輛可以承受的最高額定功率得出的，并假設(shè)車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)可能會導(dǎo)致顧客抱有不切實際的期望。

例如，2020年，凱迪拉克宣布其新的純電動SUV銳歌（Lyriq）將采用通用汽車新的800V技術(shù)，10分鐘內(nèi)即可充入90%的電量（OEM不會告知100%充滿電所需的時間，因為最后10%的速度慢得多）。然而，2023年銳歌上市后，營銷材料上的數(shù)據(jù)比當(dāng)初宣傳的遜色得多。凱迪拉克方聲稱，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的充電器很少見。目前大約三分之二的美國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半小時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級充電器的充電時長為6個半小時。

為了向消費者提供準(zhǔn)確的充電時間信息，環(huán)保署要求的車窗標(biāo)簽還應(yīng)注明車輛的電池容量（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）計劃使用75億美元建設(shè)一個由50萬個公共電動車充電器組成的全國充電網(wǎng)絡(luò)。盡管這與ICCT建議的、根據(jù)美國實現(xiàn)2030年電動汽車銷量預(yù)測所需建設(shè)的240萬個充電器相差甚遠(yuǎn)，但至少該舉措的方向是正確的。在立法過程中，能源部和交通部的資助應(yīng)限制對額定功率至少為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)站上注明其實際功率水平。

向多燃料轉(zhuǎn)型

無論在美國還是歐洲，立法機(jī)構(gòu)都制定了激進(jìn)的純電動轉(zhuǎn)型規(guī)劃。2022年8月，加州空氣資源委員會（California Air Resources Board）簽署了一個全面計劃，要求到2035年，該州銷售的乘用車和輕型卡車都將為電動汽車或零排放。無獨有偶，2022年6月，歐洲議會成員投票決定在2035年之前禁止銷售新的汽油和柴油汽車。

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

在過渡期間，為了減少交通運輸相關(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，同時減少石油依賴和碳排放。最重要的是，由于可兼容的車輛和燃料分配基礎(chǔ)設(shè)施都是現(xiàn)成的，一旦開始供應(yīng)新型燃料，整個行業(yè)都可以實現(xiàn)這些效益。

其中最具發(fā)展價值的是“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、鹽生植物（在鹽水中生長的植物）和分解的有機(jī)物，不僅可以成為可持續(xù)的燃料來源，還可以提供就業(yè)機(jī)會。

同時滿足兩種以上社會需求的方案將頗具價值。例如，Red Rock Biofuels使用包括枯樹在內(nèi)的廢木材產(chǎn)品生產(chǎn)燃料，既滿足了市場對可持續(xù)航空和柴油燃料日益增長的需求，也解決了日益嚴(yán)重的災(zāi)難性野火問題。美國應(yīng)繼續(xù)投資開發(fā)具有成本競爭力的可持續(xù)燃料，包括生物和全合成燃料，同時尋求能夠減少排放、創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會和有助于解決其他經(jīng)濟(jì)或環(huán)境問題的解決方案。

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

最后一個值得更多關(guān)注的技術(shù)選項是氫氣。燃料電池汽車（FCV）排放的廢棄物只有水，燃料箱僅需3到5分鐘就能充滿，可與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車相媲美。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電解水生產(chǎn)的“綠氫”。美國能源部希望到2030年時，能夠?qū)⒕G氫的成本降低80%。屆時，氫氣會成為比汽油便宜得多的車用燃料。

對于不常返回中央倉庫的長途重型卡車和重型設(shè)備來說，氫氣燃料十分具有吸引力，既能減少排放，也避免了該級別電動車所需的漫長充電時間。

目前，加州有53個加氫站，另有68個正在建設(shè)中。誠然，增加氫氣基礎(chǔ)設(shè)施的成本很高，但為了向純電動車和PHEV提供足夠電力而升級電網(wǎng)的成本同樣很高。如需更快實現(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替代方案。這種發(fā)動機(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)。

為了鼓勵氫燃料汽車（包括氫燃料電池和氫內(nèi)燃機(jī)汽車）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)定只能向交通運輸部門供應(yīng)“綠氫”。其次，還應(yīng)擴(kuò)大政府行業(yè)聯(lián)合項目，共同推進(jìn)加氫設(shè)施的建設(shè)。

完美與優(yōu)秀

多種全新汽車技術(shù)比當(dāng)今的使用化石燃料的汽車更加優(yōu)秀。長期來看，二氧化碳的凈零排放將由新能源純電動汽車實現(xiàn)，這也是我們的最終愿景。不過，即使有深思熟慮的政策，通往這一愿景的過程也必定是緩慢且充滿坎坷的。在此過程中，我們可以通過推動所有可減排車輛技術(shù)的發(fā)展，以實現(xiàn)交通運輸業(yè)的整體減排，而不是僅靠向“富人”銷售純電動車來實現(xiàn)。

從全局來看，發(fā)展多種氣候友好型的汽車技術(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)和實施的過程中，上述所有政策不僅有助于推動短期的二氧化碳減排，還能確保在交通運輸領(lǐng)域，“完美”不會與“優(yōu)秀”為敵。

審核編輯 ：李倩