电动汽车能否解决车辆环境污染问题

　　私家车为数亿人提供了一个便捷、舒适的出行方式。

　　然而不可避免的是，这些车辆的制造、长达十年的使用过程以及废旧汽车的处理都会对环境造成一定的负面影响。

　　随着电动汽车的逐渐普及以及政府政策的推动，一个问题自然而然地出现在我们面前：驾驶一辆通过电力获得动力的汽车对解决环境污染问题有怎样的帮助？

　　过去五年，电动汽车一直为环保人士所提倡。在汽车气体排放物中，有两类值得关注：一类是二氧化碳等温室气体；另一类是美国环境保护局（EPA)划分的标准污染物，主要是内燃机汽车排气管排放出的有毒物质以及任何动力装置燃烧碳氢化合物燃料时都会产生的有害气体。二氧化碳的问题比较容易解决。众多研究表明，在北美绝大部分的电动汽车几乎都要比当地的汽油或柴油车环保。

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

　　忧思科学家联盟（The Unionof Concerned Scientists）构想出了一幅完整表述“从油井到车轮”的解决方案，能够统计电动汽车在北美各地方电网充电过程碳排放量的示意图。

　　这幅图清晰地表明，电动汽车要比燃油汽车排放更少的二氧化碳。但要排除车辆在以燃煤发电为主的电网下充电的情况。当前，天然气已经逐步替代燃煤，而且目前最省油的汽车如丰田普锐斯每加仑汽油足以行驶52英里。显然，这种情况不在我们的考虑范围以内。

　　换句话说，在堪萨斯州或者俄克拉荷马州（燃煤发电比重还比较大的地区）充电的日产聆风电动汽车排放的二氧化碳比燃油汽车丰田普锐斯还要多出一些。然而大部分销售电动汽车的地区，比如加利福利亚州或者美国东北部（电网更环保地区），电动与燃油汽车的碳排放量相差可就不止这么一点。不论在何种情况下对比，电动汽车都不会是输家。

　　其他一些研究得出的数据或会有所差异，但结论大都相差无几。二氧化碳只是其中一类值得关注的汽车排放物，让我们再把目光投向其他一些标准污染物。

　　氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）、一氧化碳（CO）、挥发性有机成分（VOC）和颗粒物（PM2.5）都是危害人体、损害环境的排放物。

　　那么电动汽车和传统的燃油汽车在这些标准污染物的排放量上是否也是有所差异呢？

　　为回答这个问题，我们用了三个主要方法和数据来源：

　　1.美国能源信息署（EIA）区域网格混合数据

　　2.阿贡国家实验室开创的一个GREET模型，研究电动汽车“从油井到车轮”以及“从摇篮到坟墓”的全生命周期污染物排放。

　　3.环境保护局对标准污染物危害环境的测定。

　　通过以上三者，我们对比分析电动汽车与燃油汽车对环境造成的相对危害。

　　结果如上图所示，要注意的是，在GREET模型里，几乎所有汽车都用“燃料循环”来表示，其中包括消耗的总资源（可再生和不可再生）如石油、煤炭、天然气和水等。

　　这个模型还测定了几种温室气体的排放量，其中主要为二氧化碳、甲烷和氮氧化物。同时它还按燃烧方式添加了另外七个不同的标准污染物。

　　GREET模型研究了100种把燃料转化成汽车能源的燃烧方法。这些方法对内燃机汽车与电动汽车做了一个完完全全“从油井到车轮”的比较。

　　它具体比较了燃油动力汽车由提取、精炼以及运输化石燃料过程带来的污染排放与电动汽车充电带来的电能损失以及蓄电池的充电效率损失。

　　我们得出的结论是，电动汽车充电过程平均而言对环境造成的损害为2.6英镑每英里。这比柴油汽车、汽油汽车甚至混合动力汽车造成的环境损害都要低。但如果着眼于细节，我们会得出一个比整体性的、全国研究得出的单一结论要有趣得多的结论。

　　对于像加利福尼亚州那样电动汽车普及度广、电网建设完善的地区而言，电动汽车产生的环境危害被认为要远低于那些以汽油或柴油为动力的汽车。

　　这很大程度上是由于加利福尼亚州电力供应过程煤炭参与度低。在加州，只有不到1%的煤炭参与到发电过程当中。同样地，像新英格兰、纽约和美国东部南部中部一些地区，由于提供了清洁的电网，它们的电动汽车对环境造成的危害也会相对比较少。

　　另一方面，对于中西部地区的电网，由于混合了大量的煤炭，如果大量的人口迅速转为使用电动汽车，则可能意味着此时发展电动汽车会对环境造成更大的伤害。

　　因此，即使它们在排放二氧化碳方面与内燃机汽车达到相同的水准甚至更低的水平，由此能够缓和气候变化危机。但考虑到由于其会排放了更多其他污染物而致使大众健康受到威胁，所以电动汽车此时并不能成为一个合适的选择。而事实上，随着煤炭逐步被天然气和其他可再生能源所取代，电网也将变得越来越清洁，电动汽车也将变得对环境更友好。

　　燃油动力汽车的尾气排放标准自1970起已被大幅度提升了100倍甚至更多。但进一步限制燃油车排放的可能性十分有限，而且很可能要花费极大的成本。

　　进一步挖掘得到的数据表明，发电产生的硫氧化物估计是在燃煤发电过程产生的。硫氧化物是迄今为止发现的对环境造成极大损害的元凶之首。

　　单以美国西部和中北部地区为例，硫氧化物就占据了60%的污染源。而从分析中得到的另一个有趣结论是，在像加利福尼亚州这些电网设施建设更完善更环保地区的电动汽车，其对环境造成的损失为每英里1.8美分，其中有1.1美分——超过一半以上归咎于汽车本身的制造。

　　利用可再生能源完成驱动部件的制造和组装，正是电动汽车制造商特斯拉打造电池超级工厂的计划内容。它将大幅度减少制造、驾驶和回收汽车过程对整体环境造成的破坏。

　　在二氧化碳以及其他标准污染物上都可采用相同的原则。随着电网变得越加清洁，污染物排放更少，然而根据我们的分析，以上两者的排放量存在较大的差别。一般而言，电动汽车在碳排放方面比柴油、汽油以及混合动力更具优势。

　　如果电动汽车由光伏太阳能电池板充电，碳排放量还能进一步得到降低。而燃油汽车就没有这样的优点，因为你没有办法在家生产柴油或汽油。

　　从二氧化碳排放量出发，电动汽车显然更胜一筹，排除少数情况——如在堪萨斯城的丰田普锐斯。然而随着电网越发清洁，这样的例外也将不复存在。而从标准污染物的排放出发，电动汽车在许多地方都已被证实对环境造成的损害更少。

　　如果你恰好就处在这样的地区，那么电动汽车是更优的选择。但如果你在燃煤发电比重较大的地区，电动汽车的标准无排放可能会更高，你在电动汽车与燃油汽车之间的取舍就会变得复杂起来。因为不仅要考虑二氧化碳排放量，还要综合考虑其标准污染物的排放水平，尤其是硫氧化物一类。

　　但改变总要从某个地方开始做出。综合而言，购买电动汽车与安装太阳能电池板并行，或在与社会团体、政府机构合作把电网建设得更环保后购买电动汽车，都是极佳的选择。在美国，电网建设最完备的毋庸置疑为加利福尼亚州。其六月份电动汽车的销量比其他州加起来的总和还要多。

　　加利福尼亚州在致力于减少汽车与发电厂标准污染物排放量方面已经长达50年时间。这些付出使得当地居民购买电动汽车享有相对于其他地方的额外福利。同时，加利福尼亚州作为一个模范州也在促使其他州革新当地的电网，避免其原地踏步，继续采用不清洁的发电方式。而改变与进步，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内容，根据人们的不同兴趣，我们进行了分组，以便感兴趣的人继续深入了解到更多的内容。生命周期分析法必然涉及众多或会引起争论的假设。这个特定的分析试图综合三个不同主体的专家、科学家和分析师得出结论。

　　其中包括创建GREET模型的阿贡国家实验室以及美国能源信息署提供混合电网信息的工作人员以及美国环境保护署测定不同标准污染物对环境造成损害程度的专家。结论没有偏向任何一方取得的结果，为了获得这个重要问题的答案，我们尽所能地做到忠实、客观。但我们承认，这过程难以排除假设分析与数据输入带来的结果偏差。要得到这样的结论不仅需要了解车辆排放的污染物种类，还要了解与燃油生产、精炼过程、与电动汽车充电过程、汽车生产制造过程相关的上游污染物。

　　取得这个结果是个艰辛的过程。我们在应用GREET模型过程中产生了一个重大的偏差：我们用了2015年12月的混合电网数据，与其他分析相比这个时期的电网显然清洁更多。这被认为是美国电网从传统的煤炭向天然气过渡的快速过渡时期。

　　第二个重大的偏差是修改了GREET模型里关于电动汽车重量为4270英镑的假设。全球在售电动汽车中质量最轻的日产聆风车重3256英镑，生产制造过程中排放的污染物也相应得到降低。原有GREET模型中关于柴油、汽油和混合动力汽车的假设没有变化，默认其每加仑汽油行驶里程数分别为35.9、25.6和36.1英里。