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碳中和不等于零排碳 低排放内燃机仍有存活空间

为控制本世纪末全球温升不超过1.5℃,全球已有超过76个国家或地区通过立法、政治承诺和政策文件等形式明确了碳中和目标,其碳排放之和占全球的比例超过85%。这也意味着,中国车企要走出去,需跨过的绿色贸易门槛越来高。

一方面是出口环境的收紧,另一方面,为了保障能源安全、争取双碳目标的实现,中国正在改变“一煤独大”的现状,加速能源结构转型。

国内外环境的变化加速了汽车行业转向绿色低碳,主机厂与零部件厂纷纷走向碳中和,采取能源材料可再生化、打造零碳工厂、全链条碳足迹追踪、到积极发展负碳技术等诸多举措。

“禁燃”也在这一时期成为汽车行业里喜闻乐道的热词,诸多头部车企将其作为产业绿色升级的终极目标。

图片来源:Pixabay免费图片区由Gerd Altmann发布

盖世汽车研究院行业高级分析师王健表示,减碳趋势下,动力总成赛道并不是只剩下电动化,内燃机仍然有存活空间:例如从提高燃烧效率入手,开发合成燃料、生物燃料。

车企需要清晰的一点是,碳中和不等于零排碳,而是碳吸收端与碳排放端的平衡。因此,技术上可从“增加碳固定和碳汇”和“减少生产生活中的碳排放”两个维度逐步实现碳中和。

壁垒与机遇:汽车碳中和的必要性

中国汽车出口可能遇到的绿色壁垒,以欧盟为例,其环保政策最为激进,也是我国新能源汽车出口的主要地。

欧盟启动“绿色新政“计划,随即推出了碳边境调节机制(CBAM),这一法案既被看作是推进减碳的举措,也被认为有贸易保护之嫌,有说法提到,CBAM的本质是拉平进口产品与欧盟本土产品的碳排放成本

最初,法案针对钢铁、水泥、有机化工为代表的高耗能、高排放进口初级产品,2022年6月,欧洲议会表决的新方案进一步扩大了覆盖范围:增加了氢、氨、有机化工、塑料等进口产品。

值得注意的是,2022年5月,欧盟委员会正式公布了“REpowerEU”能源转型方案,提出到2030年欧盟可再生氢产量要达到1000万吨,再生氢进口量达到1000万吨,氢能被看作欧洲未来新能源系统的重要组成部分。

碳边境调节机制(CBAM)规定,过渡期内,进口商被要求报告其进口商品中所含的碳排放量,但过渡期之后才会正式征税。

图片来源:盖世汽车研究院《汽车产业碳中和行动与思考》

初级产品进口限制之外,循环经济行动计划(CEAP)还对进口和本土加工产品进行“可持续性”的统一限制。总的来说,在碳关税的趋势下,国产车、Tier供应商要打开欧洲市场,需先行材料、能源低碳化。

换个角度看,绿色壁垒不必被看作是一种强加的限制,也可以是出海的机遇。以动力电池为例,欧洲本土产业发展较为落后,近年来政府正加大对本土电池商的投资力度。王健表示,加大加快建立全生命周期碳排放和碳足迹认证体系,会给中国动力电池产业登录欧洲带来新的发展机遇。

再看国内环境,盖世汽车研究院统计显示,2021年中国一次能源结构中,化石能源如煤炭、石油、天然气占比超过80%,其中原油严重依赖进口,对外依存度高达72.1%,且这一数据长期高居不下,从2018年开始已连续四年超过了70%。

疫情、区域冲突,黑天鹅频现的大环境下,能源安全的重要性不言而喻,结构转型势在必行。此外,“一煤独大”的能源利用现状,也是中国2030年碳排放量达到峰值所面临的巨大障碍。

中国亟待能源结构转型,占比总碳排放量10%的汽车行业能源革命是重点发展方向:从一次能源向二次能源转向,二次能源依托技术进步进一步绿色化和可循环化,最终以绿电和可再生燃料为主要组成部分。

图片来源:盖世汽车研究院《汽车产业碳中和行动与思考》

总的来看,国内外环境的双重压力下,汽车行业低碳化早已提上日程。

汽车全生命周期碳排放摸底

从单车全生命周期来看,碳排放主要由两大部分组成:原材料供应到回收的材料周期碳排放;燃料开采到使用的燃料周期碳排放。

前者包含原材料供应、生产制造、物流运输、回收利用环节;后者主要指汽车出行使用电能、氢能、燃油等带来的碳排放,包括WTT(燃料开采到加工至车内)和TTW(汽车运行时消耗)两个环节。

王健强调,相较于供应链、生产、物流等材料周期一次性产生碳排放的行为,燃料周期是在生命周期内长期积累碳排放,且随着时间的增长其碳排放的占比越高。

图片来源:盖世汽车研究院《汽车产业碳中和行动与思考》

电动化转型是降低燃料周期碳排放量的有效方式。

王健表示,电能驱动整车的占比越高,对汽油机的依赖程度越低,内燃机排碳量越少。尤其是纯电驱动的BEV,因完全无汽油机,其出行碳排放近于零,降碳效果明显。

王健引用Ricardo公司2021年报告举例,该统计选取大众高尔夫和日产逍客两类A级车,以15年22.5万公里作为全生命周期进行测算。

从ICEV(燃油)、HEV(混动)、FCEV(氢为主燃料发电)、PHEV(插电混动)到BEV(纯电),总碳排放量依次降低。其中ICEV的碳排放量主要集中在TTW环节,就生产环节而言,BEV的碳排放量远高于ICEV。

图片来源:盖世汽车研究院《汽车产业碳中和行动与思考》

动力电池生产是BEV碳排放量明显高于ICE的主要原因,随着续航的增加,制造环节的碳排放还会更高。王健引用清华大学赵福全教授所作的报告,通过对A级车做全面拆解进一步对生产环节的碳排放情况进行说明:

图片来源:盖世汽车研究院《汽车产业碳中和行动与思考》

容易被忽视的车身,在制造环节的碳排放量占比仅次于三元锂电池,基本维持在20%上下。王健说明,这主要来源于钢结构的冶炼过程,目前中国主要采用的还是煤炭火力炼钢。

就出行环节而言,BEV和FCEV并非零碳排放,其碳排放的强度主要取决于氢能和电能的来源。

以电能为例,烧炭(火力)发电时,产生的二氧化碳当量是930g/kWh,比如一辆带电量为60kWh的B级车,充一次电要产生55,800g的二氧化碳当量(排放气体的吨数乘以其产生温室效应的指数)。

相比而言,风力水力等清洁能源发电可以减少排放98%左右的碳排放量。

图片来源:盖世汽车研究院《汽车产业碳中和行动与思考》

随着动力电池或者是整车的一个续航里程的增加,动力电池容量也在不断增加,提高绿电比例也会进一步减少燃料周期的碳排放量。

总体而言,不同动力类型的整车全生命周期内碳排放的重点领域存在较大差异,以内燃机为主体的车型,减碳重点是出行阶段;电动车型,要在生产阶段的动力电池生产,出行阶段的绿电比例下功夫。

图片来源:盖世汽车研究院《汽车产业碳中和行动与思考》

车企推进碳中和内燃机或仍有一席之地

当前阶段,车企及上游供应商纷纷开展碳中和之路。其中零部件企业碳中和的时间相对来说要早于整车厂,海外企业步伐更快,传统资产较重的企业也在加紧赶上。

一览全球已发布碳中和战略的整车厂行动共性:在供应环节多使用可再生和可回收材料;生产环节使用可再生能源、建设零碳低碳工厂;出行环节发展电动、混动车型;回收环节建立完整的动力电池回收体系、发掘整车回收空间;积极参与负碳活动。

目前,全球已有数十个车企宣布了全面电动化的最后期限,中国车企巨头比亚迪已经在四月份宣布停产燃油车型。

图片来源:盖世汽车研究院《汽车产业碳中和行动与思考》

王健强调,虽然电动化是可以降低全生命周期碳排放的,但从整个汽车产业来来看,电动化并不是达成碳中和的唯一路径。

在汽车全生命周期碳排放摸底时就提到,电动车在出行环节也会产生碳排放,要从绿电和绿氢的使用上减碳,其背后逻辑在于:燃料发电、电池储能、充电运行。

如果直接从燃料入手,开发合成燃料、生物燃料,这类燃料的燃烧效率高或生产过程可以实现碳中和,有助于在源头上减碳。

也就是说,动力总成赛道上或许仍有内燃机的一席之地。王健表示,碳中和的对象是碳排放,而并非是内燃机,针对内燃机低碳/零碳等替代燃料的开发是保证碳中和时代内燃机得以应用的关键。

碳中和不等于碳排放就是零,而是碳吸收端与碳排放端的平衡,车企可以在碳排放量上做减法,自然也可以在负碳技术上做加法。

目前,车企主要采用生态造林、厂房绿化、投资碳信用等方式增加碳固定和碳汇。

图片来源:盖世汽车研究院《汽车产业碳中和行动与思考》

汽车产业达碳中和需全行业协同脱碳

王健表示,汽车产业从来不是个孤立的产业,相反,汽车长供应链上涉及的产业种类繁多,只有能源、汽车、交通多行业协同脱碳,才能实现整体低碳转型,最终达成产业碳中和。

图片来源:盖世汽车研究院《汽车产业碳中和行动与思考》

以能源为例:前期应着力加大充换电站补能体系建设,通过自建和兼顾市面已有第三方充电桩的方式,逐步形成慢充、快充、超级快充和极速快换的电能补给网络,满足住宅、商业、高速公路等全场景的覆盖。

中期要加快导入可再生清洁能源,实现电能对化石能源的消费替代和清洁电能对火电的生产替代,加快建设100%可再生清洁电能工厂和充换电补给网络。

远期有望形成储能联动,利用V2G等技术削峰填谷,让车载分布式储能与住宅、办公楼、工厂、商场等场所形成能源联动网络,从而进一步降低整个社会的电能消耗。

伴随汽车行业向着绿色化、电动化一路直行,碳中和目标终会水到渠成。

(以上内容根据盖世汽车研究院行业高级分析师王健于2022年7月23日由盖世汽车承办的中国(重庆)国际绿色低碳及循环发展高峰论坛暨碳中和驱动下汽车产业转型升级发表的《汽车产业碳中和行动与思考》主题演讲进行理解和整理。)

点击《汽车产业碳中和行动与思考》获取完整报告

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