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石煒:從全周期來看,電動汽車真的更加低碳環(huán)保嗎?
答案依然是肯定的。學(xué)界其實對此早有研究。中國標準GB/T24040-2008“環(huán)境管理生命周期評價原則與框架”就對生命周期評價(LCA)定義為“對一個產(chǎn)品系統(tǒng)的生命周期中輸入、輸出及其潛在環(huán)境影響的匯編和評價”。
LCA強調(diào)貫穿于從獲取原材料、生產(chǎn)、使用、生命末期的處理、循環(huán)和最終處置的產(chǎn)品生命周期的環(huán)境因素和潛在的環(huán)境影響,如下圖所示。
在這種評估思路下,汽車原材料的獲取、制造裝配、運行使用、關(guān)鍵部件二次利用直至報廢回收過程中所產(chǎn)生的碳排放都應(yīng)該考慮在內(nèi)。
汽車生命周期評價主體思路(圖片來源:陳軼嵩等,汽車工程學(xué)報,2022,12(4):360-374)
根據(jù)上述全生命周期評價方法,純電動汽車的全生命周期主要包括了整車制造、使用和報廢回收三個階段。
首先在整車制造環(huán)節(jié),根據(jù)文獻,通常認為純電動汽車BEV的碳排放比傳統(tǒng)燃油汽車ICEV要高約50%,這主要是因為鋰電池制造過程中相比于內(nèi)燃機有較高的碳排放。但如果將使用環(huán)節(jié)和最終報廢回收環(huán)節(jié)考慮在內(nèi)的全生命周期評價里,幾乎所有的研究都認為BEV碳排放明顯低于ICEV。
例如,有國內(nèi)研究認為,2015年中國BEV的全生命周期碳排放為41噸,比ICEV低18%,且由于中國電力的逐年低碳化,在同一模型研究下,2020年中國BEV的全生命周期碳排放可以降低到34.1噸。最近岳國君院士也指出,生命周期碳排放,純電動汽車是最低的。
圖片來源:岳國君(https://www.163.com/dy/article/H109GQ1V05387A5L.html)
在巴西,有研究表明,BEV的生命周期碳排放為每公里151g,而ICEV為291g,幾乎是BEV的兩倍。美國的一份研究也表明,ICEV的生命周期碳排放為每公里260g,是BEV的180g的近1.5倍。
此外,不同種類的動力鋰電池,如磷酸鐵鋰電池(比亞迪刀片電池為代表)和三元鋰電池(部分特斯拉車型為代表)在生命周期碳排放上也有細微的區(qū)別,但通常區(qū)分度不大,這里就不詳細討論了。
三、動力鋰電池的梯次利用和資源回收
汽車的鋰電池隨著不斷充放電循環(huán),以及隨時間的自然壽命折損,其可用容量會不斷降低,當容量降低到設(shè)計容量的75%左右時,往往就不再適合作為汽車電池使用,這就要求對鋰電池進行報廢回收。
目前對報廢的汽車動力鋰電池,其處理方式通常包括梯次利用和完全報廢回收。因為此時電池還有較大的可利用容量,因此可以用于通訊基站的電池供應(yīng)、電池儲能系統(tǒng)、光伏儲能輔助系統(tǒng)等。
根據(jù)研究發(fā)現(xiàn),將退役的磷酸鐵鋰動力電池繼續(xù)用于通信基站儲能,相比使用新的電池,可以減少近19%的總環(huán)境影響。有學(xué)者研究表明,在BEV的退役電池完全回收和完全不回收兩種情況下,前者可以最多減少34%的碳排放。因此,合理使用退役電池,完全可以做到更低碳、更環(huán)保。
2022年8月,工信部、國家發(fā)改委和生態(tài)環(huán)境部三部門印發(fā)《工業(yè)領(lǐng)域碳達峰實施方案》,文件提出要加強再生資源循環(huán)利用,推動新能源汽車動力電池回收利用體系建設(shè)。
工信部表示,中國在今年將真正迎來第一波動力鋰電池退役潮。處理好廢舊動力電池事關(guān)重大。一方面,廢舊動力電池如不能及時有效處理,電極材料將會給生態(tài)環(huán)境和人體健康、安全帶來極大隱患。
另一方面,動力電池原材料的短缺,也反推著資源再利用。廢鋰離子電池含有5-20%的鈷(Co)、5-10%鎳(Ni)、5–7%鋰(Li)、5–10%其他金屬(銅、鋁、鐵)等,具有極大的再利用價值。
工信部副部長辛國斌在今年6月份國新辦發(fā)布會上就表示,今年將著眼于滿足動力電池等生產(chǎn)需要,適度加快國內(nèi)鋰、鎳等資源的開發(fā)進度,同時將健全動力電池回收利用體系,支持高效拆解、再生利用等技術(shù)攻關(guān),不斷提高回收比率和資源利用效率。
而報廢的三元鋰電池甚至成為回收企業(yè)眼里的“香餑餑”?!吨袊?jīng)營報》記者就表示,有電池回收商披露,1噸三元鋰電池回收最低價格都在2萬元,最高到過5萬元。
在巨大的經(jīng)濟利益刺激下,鋰電池回收產(chǎn)業(yè)得到了迅速發(fā)展。不少電池回收企業(yè)都迅速擴充回收產(chǎn)能。
例如天奇股份表示,至2022年末,其擴產(chǎn)技改項目建成達產(chǎn)后預(yù)計將形成年處理5萬噸廢舊鋰電池的能力。與此同時,天奇股份全資子公司贛州天奇循環(huán)擬投資3.8億元擴大磷酸鐵鋰電池回收產(chǎn)能,投產(chǎn)后可年處理15萬噸磷酸鐵鋰電池。
另一大鋰電池回收企業(yè)格林美則表示,2022年將正式完成各類動力電池回收及梯級利用產(chǎn)品的產(chǎn)能釋放,回收量達3萬噸以上,梯級利用電池包出貨量將達2-3GWh,增長100%,電池廢料黑粉制造10000噸以上。動力電池梯級利用全面進入產(chǎn)業(yè)化階段。
目前,動力電池的回收再利用體系已經(jīng)在我國初步建立,我國在地市級行政區(qū)已建設(shè)了1萬多個回收服務(wù)網(wǎng)點。各大車企也正在完善電池回收體系。
比亞迪作為中國新能源汽車的領(lǐng)導(dǎo)者,最先布局了動力電池回收工作,目前在全國有近40個動力電池回收網(wǎng)點。蔚來汽車與寧德時代等企業(yè)合資成立的電池資產(chǎn)公司“蔚能”,總部位于武漢,致力于整個電池生命周期的管理和回收利用。
工業(yè)和信息化部黨組成員、副部長張云明表示,我國未來將進一步健全回收利用體系,加快制定回收利用管理辦法,加強央地工作聯(lián)動,形成協(xié)調(diào)監(jiān)管機制,完善動力電池回收利用標準體系,支持智能拆解、材料再生等技術(shù)攻關(guān)和推廣應(yīng)用,加快培育一批梯次利用和回收再生的相關(guān)企業(yè)。
四、總結(jié)
新能源汽車,尤其是代表性的BEV,其使用過程中相比于傳統(tǒng)燃油汽車ICEV的碳排放是顯著更低的。即使是在整個生命周期內(nèi),其碳排放依然是低于ICEV。并且,BEV的碳排放會隨著全球電力清潔化和低碳化的發(fā)展而進一步降低,這是依賴于化石燃料的ICEV所難以做到的。發(fā)展新能源汽車,不僅是中國,更是全球主要國家的共識。
新能源汽車以其更低的全生命周期碳排放、更強勁的動力系統(tǒng)、更智能的駕駛體驗等,贏得了越來越多的關(guān)注和市場份額。
中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)代表性企業(yè)比亞迪汽車在近日成都國際車展期間,發(fā)布了品牌紀錄短片并發(fā)出了“為地球降溫1℃”的號召,呼吁全社會關(guān)注全球變暖的問題。
以新能源汽車更低碳、更環(huán)保為契機,中國的新能源汽車產(chǎn)業(yè)正在引領(lǐng)全球汽車產(chǎn)業(yè)的變革。而這次變革,不僅會重塑中國汽車產(chǎn)業(yè)格局,也會對全球出行方式產(chǎn)生深遠影響,更會對我們整個世界的環(huán)境問題產(chǎn)生積極的影響。
參考文獻:
1.王志紅,董阿山,張遠軍,等.輕型汽油車與純電動汽車碳排放量比較研究.汽車工程學(xué)報,2022,12(4):495-505.
2.陳軼嵩,蘭利波,郝卓,等.面向碳中和的新能源汽車全生命周期評價研究綜述及趨勢展望.汽車工程學(xué)報,2022,12(4):360-374.
3.岳國君院士:“雙碳”背景下燃料乙醇走向氫經(jīng)濟的新機遇.網(wǎng)易網(wǎng)站,https://www.163.com/dy/article/H109GQ1V05387A5L.html
4.三部門:推動動力電池回收利用體系建設(shè).汽車之家網(wǎng)站,https://www.autohome.com.cn/news/202208/1256940.html
5.國家標準:GB/T24040-2008“環(huán)境管理生命周期評價原則與框架”
6.掘金千億退役動力電池回收賽道:價格最高5萬元一噸巨頭爭相入局,中國經(jīng)營報,2022年6月13日第C05版
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- 原標題:從全壽命周期碳排放評估看新能源汽車的發(fā)展 本文僅代表作者個人觀點。
- 責(zé)任編輯: 劉惠 
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