估算车辆成本和温室气体排放的新评估

阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)领导的一项新研究发现,电动汽车很快就有可能比传统燃气汽车的拥有和运营成本更低,同时在车辆的使用寿命内将温室气体排放量减少一半。

电动汽车(ev)在新车市场的份额迅速增长,但从历史上看,购买和拥有一辆电动汽车是一种溢价。电动汽车减少了温室气体排放,但减少了多少,以什么代价?

美国能源部(DOE)开始寻找答案。

在美国能源部阿贡国家实验室领导的一项新评估中,美国DRIVE估计了当前(2020年)和潜在的未来(2030-2035年)技术在车辆整个生命周期内的成本和温室气体排放。U.S. DRIVE的全称是“美国推动汽车效率和能源可持续性研究和创新”,是一个自愿的政府与行业合作伙伴关系,包括能源部和多家汽车、能源和公用事业公司。

他们的报告是对2016年首次发布的一份报告的更新,报告显示,一些电动汽车的拥有和运营成本可能很快就会低于传统的汽油动力汽车。与此同时,温室气体排放量减少了一半以上。

“这种类型的研究不是由一个实体或一个机构完成的……通过合作,我们可以提出可靠的分析,为汽车行业的脱碳提供信息。”- - - - - -;Amgad Elgowainy

这一结果让报告的作者感到惊喜。”考虑到之前的分析,我认为碳减排是有代价的,但我们的研究结果表明,碳减排可以在成本为负的基础上进行。”阿贡能源系统分析师、该报告的主要作者加洛德·凯利说。这种成本为负的脱碳途径对一些纯电动汽车最有希望。然而,作者强调,只有在电池技术不断进步的情况下,如果能源部达到了电网脱碳的目标,负成本脱碳才有可能实现。

美国DRIVE的“从摇篮到坟墓”(C2G)分析考察了几种汽车和燃料技术选择在汽车生命周期中的成本和温室气体排放。这包括资源开采(“摇篮”),将这些资源转化为燃料和车辆,在路上使用燃料,以及在旅程结束时回收车辆(“坟墓”)。该分析还包括评估每辆车每英里行驶的成本,以及避免温室气体排放的成本。

在这份报告中,U.S. DRIVE选择了美国最受欢迎的汽车类型,中型轿车和小型suv。他们评估了车辆和燃料组合,包括传统和生物燃料的内燃机、混合动力和插电式混合动力汽车、不同行驶里程的纯电动汽车以及氢燃料电池汽车。

这个项目最令人兴奋的部分是能够与工业界、政府和其他国家实验室密切合作凯利说。除了Argonne和DOE,美国DRIVE报告还邀请了包括通用汽车和福特在内的一些大型汽车制造商的专家。它还涉及雪佛龙、电力研究所(EPRI)和能源部国家可再生能源实验室的天然气和能源专家。

这种类型的研究不是由一个实体或一个机构完成的阿贡的电气化和基础设施小组负责人、该报告的合著者、高级科学家Amgad Elgowainy说。他说,这项研究是该团队工作的高潮,将为如何最好地推进政府目标和行业目标的决策提供信息。政府、工业和公用事业公司需要联合起来,确定各种技术选择的潜力,为前进的道路提供信息。通过合作,我们可以提出可靠的分析,为汽车行业的脱碳提供信息。”

阿贡实验室被选中领导这项研究的原因之一是,该实验室在从摇篮到坟墓和生命周期分析方面处于全球领先地位;该实验室还在温室气体排放建模、电池材料组成和车辆模拟方面具有专长。美国DRIVE团队使用了Argonne的温室气体、规范排放和技术中的能源使用(GREET)®)模型,以量化燃料和车辆生产生命周期的温室气体排放。同时,使用Argonne公司的车辆模拟工具Autonomie估算了车辆燃油经济性、成本和部件尺寸。

评估生命周期温室气体排放的挑战之一是,并非所有车辆都生而平等-;道路上最环保的车辆往往是能源消耗最大的。从摇篮到坟墓的分析可以进行“苹果对苹果”的比较,看看在相同的经济和环境规模下,不同的动力系统和燃料技术是如何进行比较的。

美国DRIVE研究旨在确定有可能大幅减少温室气体排放的车辆技术路径。研究人员计算了与制造和使用汽车以及制造和使用燃料相关的所有碳排放。对于电动汽车来说,这意味着分析考虑了为汽车充电和开采电池和其他汽车部件所用材料所产生的温室气体排放。

多种技术途径可以减少车辆的碳足迹。一种方法是衡量不同动力系统的潜力,比如混合动力、电池和燃料电池。另一个重点是提高车辆的整体效率,以减少燃料消耗。为了实现更深层次的脱碳,可能需要将这些方法结合起来。生物燃料、清洁氢气和电力是潜在的低碳汽油替代品。美国的DRIVE报告评估了每种途径减少温室气体排放的潜力和相关成本。这帮助团队确定了现在和未来最有前途的汽车脱碳途径。

研究人员说,当谈到低碳的未来时,我们有理由抱有希望。当将车辆效率提高与低碳燃料相结合时,在大多数情况下,温室气体排放量减少量比单独提高车辆效率增加了一倍以上。

凯利表示,到目前为止,这项研究与2016年发布的研究之间最大的区别是电池技术的快速发展。分析表明,电动汽车电池不仅可以显著降低碳排放,而且还可能降低拥有成本。在过去十年中,电动汽车电池的成本大幅下降,预计这一趋势将继续下去。

脱碳是我们应对气候变化的主要方法之一埃尔戈瓦尼说。他说,这项研究符合美国交通部门脱碳的目标;政府希望到2030年,所有销售的新车中有一半是零排放的,比如纯电动汽车。埃尔高瓦尼强调说,没有必要等着产生影响。”电动汽车现在是一个非常有吸引力的选择,因为即使有今天的电网,你也可以减少一半的排放量他说。“由于电网每年都在变得更清洁,我们正在展望美国汽车清洁能源的前景。”

现在,美国DRIVE团队已经完成了对轻型汽车的从摇篮到坟墓的分析,他们已经开始对中型和重型汽车进行类似的研究。

这项研究得到了美国能源部能源效率与可再生能源办公室汽车技术办公室和氢与燃料电池技术办公室的资助。阿贡先进能源技术局提供了技术支持。

来源:https://www.anl.gov/

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