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答疑解惑:电动汽车真的节能环保吗?

2015-06-09 14:28
木中君
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  2. 能量消耗对比

  省钱不一定省能源。想要客观地比较电动汽车和燃油汽车的节能水平,就需要比较能耗。这里科luo普suo一下,度(千瓦时)是专门用于衡量电能的单位,其它的能量单位还有焦耳和大卡(即千卡路里),大卡多用于热量。各个单位之间有固定的换算关系,1度电=1kWh=3.6*10^6焦耳,1卡=4.182焦耳,1大卡即1千卡。为了便于对比,本文全部归算到标准单位焦耳。

  算一算EV150和E150各消耗了多少能源。16度电相当于5.76*10^7焦耳。6.5升汽油按照0.725kg/升的密度和4.6*10^7焦耳/kg的发热量,大概是2.17*10^8焦耳。两相对比,使用电动汽车节能73%。

表3 北汽电动汽车EV150和燃油汽车E150能耗对比表

  看到这个结果肯定令很多人大吃一惊。电动汽车怎么会这么节能呢?大道理讲起来可能很复杂。这里只简单说一下,电动机是使用电磁感应原理将电能直接转化为机械能的,转化效率高,而且空载能耗为0;而汽车发动机是燃烧汽油膨胀空气推动活塞来做功的,排出的高温尾气带走了大量热量,能量转化效率较低,在30-40%,而且空载时为了保持怠速还需要烧油,因此能耗高。电动汽车真心节能,而且节能效果很显著。

  当然这个分析还很粗浅。因为电是二次能源,要用电先发电,要给出个负责任的结论,能耗要从发电侧算起。目前中国大概四分之三的电来自火力发电厂,火电绝大多数是燃煤发电。燃煤发电可以说是最不环保的一种发电形式,但中国离不开这种形式,因为火电发电稳定,发电功率可控,而中国缺油少气,煤炭相对多,只能用煤炭发电。另外煤炭对外依存度低,多年来基本保持自给自足,为了保证能源安全,也只能选择煤炭。现在中国煤炭产量和用量都是世界第一。

  现在就以燃煤发电为例,计算电动汽车能耗。典型的燃煤发电厂发1度电煤耗大概300g。标煤的发热量2.93*10^7焦耳/kg,因此发1度电消耗8.79*10^6焦耳热量(发电的能量转化效率41%)。北汽EV150百公里16度电,如果从发电到用电考虑30%的损耗(发电环节7-8%损耗,输配电环节15-20%损耗,充电5%损耗),折合发电侧耗电21度,则耗煤6.3千克,折算发热量1.85*10^8焦耳,比燃油汽车节能15%。

  为什么节能15%,却能节省燃料支出80%呢?就是因为一个是烧煤,一个是烧油,而中国的煤炭实在是太便宜了。按照煤炭价格最高的时刻1000元/吨计算,EV150跑100公里的源端购煤成本只有6.3元,比E150的购油支出43.4元低了太多,传导到用户的支出就节省了80%。

表4 北汽电动汽车EV150和燃油汽车E150能耗折算对比表

  以上是偏于保守的估计,损耗比例估的偏高,而且发电按全部都是煤电来估算的。因为中国四分之三的电来自燃煤,而其它的来源(水电、风电、核电、光伏)不消耗不可再生的化石能源,因此可以说更节能。

  3. 污染物排放对比

  前面已经分析了,北汽电动汽车EV150百公里折合耗煤约6.3千克,同款燃油汽车E150耗油6.5升。有了这个数字,就可以对比排放数字了。燃烧每千克标煤排放2.5千克CO2,75克SO2,37克NOx,0.68千克粉尘;燃烧1升汽油排放2.25千克CO2,还排放氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳、颗粒物等,但网上不能查到单位排放量。只能从2010年的总污染物排放数字中估算每台车的排放量,如下表。

表5 北汽电动汽车EV150和燃油汽车E150排放对比表

百公里排放污染物

电动汽车

EV150

燃油汽车

E150

百公里耗能

6.3千克煤

6.5升汽油

CO2(千克)

15.75

14.6

NOx(克)

233

600

SO2(克)

472.5

30

CH(克)

 

500

CO(克)

 

4000

固体颗粒物(克)

4284

60

  因为烧煤与烧油排放的污染物不尽相同,因此不好比较燃烧1千克煤和燃烧1升汽油哪个更清洁环保。但有一个结论是公认的,就是能源集中利用比分散利用要高效和清洁的多,大型电厂比一家一户的小煤炉要清洁的多。

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