電動汽車與傳統(tǒng)燃油汽車在環(huán)境效益與能耗領(lǐng)域的比較分析

電動汽車與傳統(tǒng)燃油汽車在環(huán)境效益與能耗領(lǐng)域的比較分析兩百多年來，全世界的汽車工業(yè)從無到有，經(jīng)歷了長足發(fā)展。汽車離人們的生活越來越近，在創(chuàng)造巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值的同時(shí)，汽車行駛排放的溫室氣體是全球氣候變暖的主要致因，伴隨而來的能源枯竭和環(huán)境污染卻讓國家不堪重負(fù)。隨著汽車總量的增加，減少交通運(yùn)輸過程中的溫室氣體排放，是中國在全球氣候變暖的嚴(yán)峻形勢下所要面對的重要環(huán)境問題。中國的石油資源相對匱乏，早在1993年中國已成為石油凈進(jìn)口國，并且隨著我國汽車保有量的不斷攀升，汽車已逐漸成為石油消耗的第一大戶。隨著人口的進(jìn)一步增加與資源的不斷消耗，中國面臨的能源與環(huán)境問題十分嚴(yán)峻。電動汽車作為新型清潔能源汽車的出現(xiàn)，將降低中國對石油產(chǎn)品的依賴，大幅減少溫室氣體排放并有效降低城市污染，是中國建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的重要技術(shù)途徑。以下將對電動汽車和傳統(tǒng)汽車在環(huán)境影響和能源消耗等方面進(jìn)行詳細(xì)對比分析。電動汽車與傳統(tǒng)燃油汽車在環(huán)境效益與能耗領(lǐng)域的比較分析（1）能源消耗評價(jià)在燃料采集加工運(yùn)輸階段，將功能單位統(tǒng)一設(shè)定為在加油（氣、氫）機(jī)、充電口，低熱值為1MJ（兆焦耳）的燃料。車行駛1km的全生命周期能耗=客車1公里燃料耗量x（單位燃料燃燒的能耗+生產(chǎn)單位燃料所導(dǎo)致的能耗）。為了比較電動汽車與傳統(tǒng)汽車的節(jié)能效應(yīng)，通過車輛行駛每百公里所消耗的能量和汽車能源轉(zhuǎn)化效率兩個(gè)方面進(jìn)行比較。如圖1所示，以車輛行駛每公里所消耗熱能計(jì)算，電動汽車能量消耗比傳統(tǒng)車輛減少50%，節(jié)能效應(yīng)明顯。圖2為全生命周期汽油車與電動車能源轉(zhuǎn)化效率比較情況，從能源轉(zhuǎn)化效率進(jìn)行比較看，電動汽車經(jīng)過發(fā)電、輸電以及充電到車輪驅(qū)動等復(fù)雜的過程后在能源轉(zhuǎn)化效率方面仍然表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。表1為燃油出租車與電動出租車的能耗成本比較，如不考慮電動汽車的電池使用壽命，每年的能耗費(fèi)用將是非常顯著，每公里減少能耗成本為4.25元。每輛出租車每年直接減少燃油1萬升，可節(jié)約能耗運(yùn)行成本42500元。X.1注湎;芭軍與電訪疝莊的云捉.嗟*比成也目IUUOOUISKWiJ敬國a單位電儺:座「會ib<1aii岫Z聽擅nsiL'S卑旬］岷！ftF1頃好□寸電牝痂以上分析表明電動汽車替代普通汽車不僅直接減少燃油的使用，降低國家對能源的依賴，提高中國能源安全，而且與傳統(tǒng)車輛進(jìn)行比較具有明顯的節(jié)能效應(yīng)，降低對一次能源的使用。(3)全生命周期污染物排放評價(jià)公交車是城市中最重要的交通工具，選取不同類型的公交車對其環(huán)境污染的影響進(jìn)行比較。機(jī)動車行駛1km的全生命周期某種污染物排放=1公里燃料耗量x(單位燃料燃燒的該種污染物排放量+生產(chǎn)單位燃料所導(dǎo)致的該種污染物排放量)。比較環(huán)境指標(biāo)有一氧化碳(CO)、碳?xì)浠衔?HC)、氮氧化物(NOX)、微粒(PM)和噪聲。車輛行駛1km，電動汽車幾乎沒有排放HC和PM，只有少許NOX和CO。表2為燃油汽車和電動汽車在不同車速下的噪聲(dB)，從表中統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出電動汽車對降低城市噪聲污染方面有顯著優(yōu)勢。中瀚K行VJf*爐4fi卻碧電動車和汽油車的百公里費(fèi)用對比分析研究汽車的發(fā)展方向與低碳經(jīng)濟(jì)是一致的，低碳經(jīng)濟(jì)旨在降低人類對環(huán)境的破壞以及對不可再生資源的合理應(yīng)用，而汽車一直以節(jié)能、環(huán)保和安全作為發(fā)展主導(dǎo)方向。故在未來的日子里，作為減少溫室氣體排放和減輕對原油進(jìn)口依賴的解決方案之一，新能源汽車將成為各國汽車工業(yè)發(fā)展的大勢所趨。以下將根據(jù)電動車和燃油機(jī)車的百公里費(fèi)用數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對比得出二者之間的優(yōu)缺點(diǎn)在哪里?？赡艽蠖鄶?shù)人都不太清楚。為了使這種比較具有公平性、合理性，特選擇外形和重量完全相同的電動車和汽油車。(比如奧迪A4車型，車重1.6噸)可以從網(wǎng)上查到，汽油發(fā)動機(jī)的效率大約是30，電動機(jī)的效率大約是90。(根據(jù)專業(yè)測試，當(dāng)汽車以100km/h的車速勻速行駛時(shí)，主要會受到空氣阻力、汽車內(nèi)部部件之間的摩擦力以及輪胎的滾動阻力這三種阻力的影響。三者分別占到全部阻力的60、15和25。)假如車以100km/h的車速勻速行駛，汽油車的百公里油耗是10升，下面求電動車的百公里電耗。汽油的燃燒值：4.66107焦耳，即每公斤汽油蘊(yùn)含的能量是46600000焦耳。90號汽油的比重：0.722公斤/升10升汽油的化學(xué)能是：0.7221046600000焦耳336452000焦耳10升汽油的化學(xué)能只有30轉(zhuǎn)化為機(jī)械能(3364520000.3100935600焦耳)，用來克服汽車內(nèi)部阻力和外部阻力做功。電動車和汽油車所做的功是一樣的，同樣是100935600焦耳。要輸出這么多的功，電動機(jī)需要消耗的電量是：100935600焦耳/0.9112150667焦耳31.15千瓦時(shí)每度電蘊(yùn)含的能量：1千瓦時(shí)1000瓦3600秒3600000焦耳由上可知，電動車在上述條件下的能源消耗是112150667焦耳，汽油車的能源消耗是336452000焦耳，是電動車的3倍。假如分析到此為止，那么，明顯是電動車要節(jié)省能源。不過，情況并非如此簡單。因?yàn)槠突蛘唠娔芏疾皇菓{空來的，也需要耗費(fèi)相當(dāng)?shù)哪茉?。比如，原油的勘探，開采，運(yùn)輸，煉化，成品油的運(yùn)輸，都需要消耗能源。同樣，電力的生產(chǎn)也是如此，煤炭的開采，運(yùn)輸，熱力發(fā)電，輸變電，充電，也都需要消耗相當(dāng)?shù)碾娔?。相比之下，電力生產(chǎn)的效率要低的多。熱電廠的發(fā)電效率大約是30，輸變電的效率能是多少呢?充電效率大約是70（綜合考慮，電動車每充20度電，至少需要消耗100千瓦時(shí)的能量）如果考慮到所有這些因素，也許電動車的能耗更高吧？經(jīng)計(jì)算，按前文條件：汽油車的百公里能耗大于336兆焦耳電動車的百公里能耗大于560兆焦耳等同熱量的石油比煤炭價(jià)格要貴得多。而且，石油的工業(yè)用途比媒體也高得多。所以，從節(jié)省能源和資源成本上來比較，電動車的優(yōu)勢是汽油車無法比擬的。如果蓄電池的儲能比達(dá)到0.5千瓦時(shí)/千克以上，價(jià)格在500元/千克以下，配置200公斤蓄電池，車的自重將變化不大。假定兩車的基本情況相同，城市交通平均時(shí)速50千米/小時(shí)，行駛里程20萬公里，下面簡單計(jì)算一下，在現(xiàn)時(shí)的電價(jià)和油價(jià)情況下，兩種車的費(fèi)用。1、三濾，汽油機(jī)，變速箱，啟動機(jī)和鉛酸電池的保養(yǎng)，至少500元/萬公里，從保養(yǎng)上來說，汽油車至少多花費(fèi)10000元。2、電動車傳動系統(tǒng)簡單，環(huán)節(jié)少，內(nèi)阻小，傳動效率高，考慮到這個(gè)情況，平均時(shí)速為50公里的百公里電耗應(yīng)小于20千瓦，而汽油車在這種城市交通狀況下的油耗應(yīng)大于10升。下圖是電池車和汽油車的內(nèi)部性能用途分析。從分析中可以看出，電動車在未來比汽油車有更大的發(fā)展空間，而汽油車在現(xiàn)今能源的補(bǔ)充快捷性和便利性方面占有一定的優(yōu)勢?！鯥I11lahiairihf'■r-■!!*?.■■■3.MdFULriUJL‘??i■u.*■?jjn?■■fiqfABhi—11.1—……—9*.—m■■■■ras■ik-fcjrrr&i%in_Uf.|Hl，.■HigiaqflUp.■結(jié)論綜上所述，電動汽車與傳統(tǒng)汽車相比較具有明顯的環(huán)境效益。電動汽車節(jié)能效果最好，能量消耗比傳統(tǒng)車輛減少50%。無論從能源轉(zhuǎn)化效率還是通過計(jì)算每公里消耗能源進(jìn)行比較，電動汽車在減少一次能源消耗方面顯示其優(yōu)越性。廣泛應(yīng)用電動汽車不僅可以產(chǎn)生直接的能源效益，而且可以改善和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，電動汽車替代燃