電動(dòng)汽車能否解決車輛環(huán)境污染問題

私家車為數(shù)億人提供了一個(gè)便捷、舒適的出行方式。
　　然而不可避免的是，這些車輛的制造、長達(dá)十年的使用過程以及廢舊汽車的處理都會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的負(fù)面影響。
　　隨著電動(dòng)汽車的逐漸普及以及政府政策的推動(dòng)，一個(gè)問題自然而然地出現(xiàn)在我們面前：駕駛一輛通過電力獲得動(dòng)力的汽車對(duì)解決環(huán)境污染問題有怎樣的幫助？
　　過去五年，電動(dòng)汽車一直為環(huán)保人士所提倡。在汽車氣體排放物中，有兩類值得關(guān)注：一類是二氧化碳等溫室氣體；另一類是美國環(huán)境保護(hù)局（EPA)劃分的標(biāo)準(zhǔn)污染物，主要是內(nèi)燃機(jī)汽車排氣管排放出的有毒物質(zhì)以及任何動(dòng)力裝置燃燒碳?xì)浠衔锶剂蠒r(shí)都會(huì)產(chǎn)生的有害氣體。二氧化碳的問題比較容易解決。眾多研究表明，在北美絕大部分的電動(dòng)汽車幾乎都要比當(dāng)?shù)氐钠突虿裼蛙嚟h(huán)保。

Electric-car wells-to-wheels emission equivalencies in MPG, Sep 2015 [Union of Concerned Scientists]

憂思科學(xué)家聯(lián)盟（The Unionof Concerned Scientists）構(gòu)想出了一幅完整表述“從油井到車輪”的解決方案，能夠統(tǒng)計(jì)電動(dòng)汽車在北美各地方電網(wǎng)充電過程碳排放量的示意圖。
　　這幅圖清晰地表明，電動(dòng)汽車要比燃油汽車排放更少的二氧化碳。但要排除車輛在以燃煤發(fā)電為主的電網(wǎng)下充電的情況。當(dāng)前，天然氣已經(jīng)逐步替代燃煤，而且目前最省油的汽車如豐田普銳斯每加侖汽油足以行駛52英里。顯然，這種情況不在我們的考慮范圍以內(nèi)。
　　換句話說，在堪薩斯州或者俄克拉荷馬州（燃煤發(fā)電比重還比較大的地區(qū)）充電的日產(chǎn)聆風(fēng)電動(dòng)汽車排放的二氧化碳比燃油汽車豐田普銳斯還要多出一些。然而大部分銷售電動(dòng)汽車的地區(qū)，比如加利福利亞州或者美國東北部（電網(wǎng)更環(huán)保地區(qū)），電動(dòng)與燃油汽車的碳排放量相差可就不止這么一點(diǎn)。不論在何種情況下對(duì)比，電動(dòng)汽車都不會(huì)是輸家。
　　其他一些研究得出的數(shù)據(jù)或會(huì)有所差異，但結(jié)論大都相差無幾。二氧化碳只是其中一類值得關(guān)注的汽車排放物，讓我們?cè)侔涯抗馔断蚱渌恍?biāo)準(zhǔn)污染物。
　　氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）、一氧化碳（CO）、揮發(fā)性有機(jī)成分（VOC）和顆粒物（PM2.5）都是危害人體、損害環(huán)境的排放物。
　　那么電動(dòng)汽車和傳統(tǒng)的燃油汽車在這些標(biāo)準(zhǔn)污染物的排放量上是否也是有所差異呢？
　　為回答這個(gè)問題，我們用了三個(gè)主要方法和數(shù)據(jù)來源：
　　1.美國能源信息署（EIA）區(qū)域網(wǎng)格混合數(shù)據(jù)
　　2.阿貢國家實(shí)驗(yàn)室開創(chuàng)的一個(gè)GREET模型，研究電動(dòng)汽車“從油井到車輪”以及“從搖籃到墳?zāi)?rdquo;的全生命周期污染物排放。
　　3.環(huán)境保護(hù)局對(duì)標(biāo)準(zhǔn)污染物危害環(huán)境的測定。
　　通過以上三者，我們對(duì)比分析電動(dòng)汽車與燃油汽車對(duì)環(huán)境造成的相對(duì)危害。
　　結(jié)果如上圖所示，要注意的是，在GREET模型里，幾乎所有汽車都用“燃料循環(huán)”來表示，其中包括消耗的總資源（可再生和不可再生）如石油、煤炭、天然氣和水等。
　　這個(gè)模型還測定了幾種溫室氣體的排放量，其中主要為二氧化碳、甲烷和氮氧化物。同時(shí)它還按燃燒方式添加了另外七個(gè)不同的標(biāo)準(zhǔn)污染物。
　　GREET模型研究了100種把燃料轉(zhuǎn)化成汽車能源的燃燒方法。這些方法對(duì)內(nèi)燃機(jī)汽車與電動(dòng)汽車做了一個(gè)完完全全“從油井到車輪”的比較。
　　它具體比較了燃油動(dòng)力汽車由提取、精煉以及運(yùn)輸化石燃料過程帶來的污染排放與電動(dòng)汽車充電帶來的電能損失以及蓄電池的充電效率損失。
　　我們得出的結(jié)論是，電動(dòng)汽車充電過程平均而言對(duì)環(huán)境造成的損害為2.6英鎊每英里。這比柴油汽車、汽油汽車甚至混合動(dòng)力汽車造成的環(huán)境損害都要低。但如果著眼于細(xì)節(jié)，我們會(huì)得出一個(gè)比整體性的、全國研究得出的單一結(jié)論要有趣得多的結(jié)論。
　　對(duì)于像加利福尼亞州那樣電動(dòng)汽車普及度廣、電網(wǎng)建設(shè)完善的地區(qū)而言，電動(dòng)汽車產(chǎn)生的環(huán)境危害被認(rèn)為要遠(yuǎn)低于那些以汽油或柴油為動(dòng)力的汽車。
　　這很大程度上是由于加利福尼亞州電力供應(yīng)過程煤炭參與度低。在加州，只有不到1%的煤炭參與到發(fā)電過程當(dāng)中。同樣地，像新英格蘭、紐約和美國東部南部中部一些地區(qū)，由于提供了清潔的電網(wǎng)，它們的電動(dòng)汽車對(duì)環(huán)境造成的危害也會(huì)相對(duì)比較少。
　　另一方面，對(duì)于中西部地區(qū)的電網(wǎng)，由于混合了大量的煤炭，如果大量的人口迅速轉(zhuǎn)為使用電動(dòng)汽車，則可能意味著此時(shí)發(fā)展電動(dòng)汽車會(huì)對(duì)環(huán)境造成更大的傷害。
　　因此，即使它們?cè)谂欧哦趸挤矫媾c內(nèi)燃機(jī)汽車達(dá)到相同的水準(zhǔn)甚至更低的水平，由此能夠緩和氣候變化危機(jī)。但考慮到由于其會(huì)排放了更多其他污染物而致使大眾健康受到威脅，所以電動(dòng)汽車此時(shí)并不能成為一個(gè)合適的選擇。而事實(shí)上，隨著煤炭逐步被天然氣和其他可再生能源所取代，電網(wǎng)也將變得越來越清潔，電動(dòng)汽車也將變得對(duì)環(huán)境更友好。
　　燃油動(dòng)力汽車的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)自1970起已被大幅度提升了100倍甚至更多。但進(jìn)一步限制燃油車排放的可能性十分有限，而且很可能要花費(fèi)極大的成本。
　　進(jìn)一步挖掘得到的數(shù)據(jù)表明，發(fā)電產(chǎn)生的硫氧化物估計(jì)是在燃煤發(fā)電過程產(chǎn)生的。硫氧化物是迄今為止發(fā)現(xiàn)的對(duì)環(huán)境造成極大損害的元兇之首。
　　單以美國西部和中北部地區(qū)為例，硫氧化物就占據(jù)了60%的污染源。而從分析中得到的另一個(gè)有趣結(jié)論是，在像加利福尼亞州這些電網(wǎng)設(shè)施建設(shè)更完善更環(huán)保地區(qū)的電動(dòng)汽車，其對(duì)環(huán)境造成的損失為每英里1.8美分，其中有1.1美分——超過一半以上歸咎于汽車本身的制造。
　　利用可再生能源完成驅(qū)動(dòng)部件的制造和組裝，正是電動(dòng)汽車制造商特斯拉打造電池超級(jí)工廠的計(jì)劃內(nèi)容。它將大幅度減少制造、駕駛和回收汽車過程對(duì)整體環(huán)境造成的破壞。
　　在二氧化碳以及其他標(biāo)準(zhǔn)污染物上都可采用相同的原則。隨著電網(wǎng)變得越加清潔，污染物排放更少，然而根據(jù)我們的分析，以上兩者的排放量存在較大的差別。一般而言，電動(dòng)汽車在碳排放方面比柴油、汽油以及混合動(dòng)力更具優(yōu)勢(shì)。
　　如果電動(dòng)汽車由光伏太陽能電池板充電，碳排放量還能進(jìn)一步得到降低。而燃油汽車就沒有這樣的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槟銢]有辦法在家生產(chǎn)柴油或汽油。
　　從二氧化碳排放量出發(fā)，電動(dòng)汽車顯然更勝一籌，排除少數(shù)情況——如在堪薩斯城的豐田普銳斯。然而隨著電網(wǎng)越發(fā)清潔，這樣的例外也將不復(fù)存在。而從標(biāo)準(zhǔn)污染物的排放出發(fā)，電動(dòng)汽車在許多地方都已被證實(shí)對(duì)環(huán)境造成的損害更少。
　　如果你恰好就處在這樣的地區(qū)，那么電動(dòng)汽車是更優(yōu)的選擇。但如果你在燃煤發(fā)電比重較大的地區(qū)，電動(dòng)汽車的標(biāo)準(zhǔn)無排放可能會(huì)更高，你在電動(dòng)汽車與燃油汽車之間的取舍就會(huì)變得復(fù)雜起來。因?yàn)椴粌H要考慮二氧化碳排放量，還要綜合考慮其標(biāo)準(zhǔn)污染物的排放水平，尤其是硫氧化物一類。
　　但改變總要從某個(gè)地方開始做出。綜合而言，購買電動(dòng)汽車與安裝太陽能電池板并行，或在與社會(huì)團(tuán)體、政府機(jī)構(gòu)合作把電網(wǎng)建設(shè)得更環(huán)保后購買電動(dòng)汽車，都是極佳的選擇。在美國，電網(wǎng)建設(shè)最完備的毋庸置疑為加利福尼亞州。其六月份電動(dòng)汽車的銷量比其他州加起來的總和還要多。
　　加利福尼亞州在致力于減少汽車與發(fā)電廠標(biāo)準(zhǔn)污染物排放量方面已經(jīng)長達(dá)50年時(shí)間。這些付出使得當(dāng)?shù)鼐用褓徺I電動(dòng)汽車享有相對(duì)于其他地方的額外福利。同時(shí)，加利福尼亞州作為一個(gè)模范州也在促使其他州革新當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)，避免其原地踏步，繼續(xù)采用不清潔的發(fā)電方式。而改變與進(jìn)步，只有在持之以恒的付出下才能取得。
　　以下是此次研究的更多內(nèi)容，根據(jù)人們的不同興趣，我們進(jìn)行了分組，以便感興趣的人繼續(xù)深入了解到更多的內(nèi)容。生命周期分析法必然涉及眾多或會(huì)引起爭論的假設(shè)。這個(gè)特定的分析試圖綜合三個(gè)不同主體的專家、科學(xué)家和分析師得出結(jié)論。
　　其中包括創(chuàng)建GREET模型的阿貢國家實(shí)驗(yàn)室以及美國能源信息署提供混合電網(wǎng)信息的工作人員以及美國環(huán)境保護(hù)署測定不同標(biāo)準(zhǔn)污染物對(duì)環(huán)境造成損害程度的專家。結(jié)論沒有偏向任何一方取得的結(jié)果，為了獲得這個(gè)重要問題的答案，我們盡所能地做到忠實(shí)、客觀。但我們承認(rèn)，這過程難以排除假設(shè)分析與數(shù)據(jù)輸入帶來的結(jié)果偏差。要得到這樣的結(jié)論不僅需要了解車輛排放的污染物種類，還要了解與燃油生產(chǎn)、精煉過程、與電動(dòng)汽車充電過程、汽車生產(chǎn)制造過程相關(guān)的上游污染物。
　　取得這個(gè)結(jié)果是個(gè)艱辛的過程。我們?cè)趹?yīng)用GREET模型過程中產(chǎn)生了一個(gè)重大的偏差：我們用了2015年12月的混合電網(wǎng)數(shù)據(jù)，與其他分析相比這個(gè)時(shí)期的電網(wǎng)顯然清潔更多。這被認(rèn)為是美國電網(wǎng)從傳統(tǒng)的煤炭向天然氣過渡的快速過渡時(shí)期。
　　第二個(gè)重大的偏差是修改了GREET模型里關(guān)于電動(dòng)汽車重量為4270英鎊的假設(shè)。全球在售電動(dòng)汽車中質(zhì)量最輕的日產(chǎn)聆風(fēng)車重3256英鎊，生產(chǎn)制造過程中排放的污染物也相應(yīng)得到降低。原有GREET模型中關(guān)于柴油、汽油和混合動(dòng)力汽車的假設(shè)沒有變化，默認(rèn)其每加侖汽油行駛里程數(shù)分別為35.9、25.6和36.1英里。