电动汽车的二氧化碳平衡

电动汽车的二氧化碳平衡

电动汽车的胜利已经无法阻挡。 在过去的几周和几个月里，几家大型汽车制造商已经明确了他们的路线变化。最重要的是，强大的大众集团希望到 2030 年将其整个车型系列的一半转换为电动汽车，并计划到 2050 年在整个集团内实现完全平衡的二氧化碳平衡。其竞争对手雷诺的雄心更大：法国希望到本十年末提供十分之九的新车采用纯电动驱动。 政治推动了转型雄心：欧盟委员会刚刚提出了期待已久的气候一揽子计划“适合 55 岁”。他们的提案旨在成为到 2030 年比 1990 年减少至少 55% 温室气体的目标的路线图。其中一部分重点关注汽车行业：从 2035 年起新车不应再排放二氧化碳。但是电动汽车以及所有电动汽车到底有多环保？

碳足迹：不仅仅涉及运营

电动汽车实际上比现代内燃机（无论是汽油还是柴油）更环保吗？ 专家们也对此争论不休。最终，不仅必须考虑驾驶过程中（不存在的）排放，还必须考虑汽车整个使用寿命期间产生的污染物。 卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT) 混合动力电动汽车教授 Martin Doppelbauer 教授在《Auto Motor Sport》杂志的客座文章中解释道：“电动汽车在当地行驶时零排放。这并不意味着它们也不会产生二氧化碳，因为必须考虑发电量。” 

环境友好性问题，即电动汽车的实际二氧化碳足迹，只能借助全面的环境平衡来回答。车辆的整个生命周期都被考虑在内：从包括电池在内的所有部件的生产，到车辆的运行及其所需的能量，以及维护工作，直到汽车的报废。德国联邦环境、自然保护和核安全部（BMU）制定了这样的全面评估。结果就是“电动汽车有多环保？”的研究。 

为什么这么多研究具有误导性

它还解释了为什么关于电动汽车的环保性有如此多不同的、有时是误导性的或相互矛盾的报告：根据BMU的说法，最常见的原因包括比较不同的车辆特性（例如类别、发动机和电池尺寸）、考虑不同的资产负债表部分（例如仅车辆生产）以及对电动汽车生产和使用中的电力组合的各种假设。此外，有时会使用过时的数据，尤其是电池数据。说到电池：各种研究中对电动汽车电池寿命的假设通常有很大不同。 简而言之，人们经常将苹果与橙子进行比较，有时会使用不正确或至少是过时的数据。

二氧化碳电动汽车：电力结构至关重要

电力结构主要决定电动汽车在碳足迹方面是否比内燃机汽车表现更好。虽然这种车辆运行时没有排放，但发电厂在提供充电电流时肯定会排放温室气体，至少在使用化石燃料的情况下是如此。 

在德国和奥地利等国家，越来越多的可再生能源被用于发电。例如，根据奥地利统计局的能源平衡数据，2019年，它们在德国的份额已约为41%，同年在奥地利则高达75.1%。相比之下，欧盟的平均水平为 34.1%。无论如何，趋势仍在持续上升；在德国，一半以上的电力很快将首次来自可再生能源。然而，根据德国目前的电力结构，电动汽车比内燃机汽车对气候更加友好。  

KIT 的 Doppelbauer 教授证实了这一点：正如他所解释的那样，2020 年欧盟的一辆新车（所有驱动类型）平均每公里排放约 140 克二氧化碳。与 2019 年相比，插电式混合动力汽车和电动汽车数量的增加已经大大降低了这个值。电动汽车在行驶时显然会使用电力。据专家称，包括充电损耗在内的典型值为 22 kWh/100 km。联邦环境局 (UBA) 了解迄今为止每生产一千瓦时就排放了多少二氧化碳。其网站上显示 2020 年二氧化碳排放量为 366 克二氧化碳/千瓦时。 

Doppelbauer 现在计算出：“驾驶电动汽车时产生的二氧化碳排放量与三法则相距不远：22kWh/100 km x 366 g (CO2)/kWh = 8,052 g (CO2)/100km。这相当于 80.5 g/km。与普通新车相比可节省成本（正如我所说，这种组合中已经有相当多的电动汽车和插电式混合动力汽车）包括在内）：高达 42%。” 

电池对生态平衡有负面影响

但电池的能源密集型生产又如何呢？这对整体平衡有何影响？提前这么多，这才是电动汽车真正的情绪杀手！由于电池的生产过程复杂且耗能，因此车辆的整个生产、维护和处置在气候平衡中所占的比例比整个驾驶操作还要多。而且也明显超过配备内燃机的同类车辆（见图）。

尽管如此，根据 BMU 对电动汽车的研究，总体而言，平衡仍然是积极的，因为操作更加环保。 BMU 的研究称：“当今紧凑型电动汽车在其整个生命周期内的温室气体排放量低于同类内燃机汽车。与汽油发动机相比，它产生的温室气体减少了约 30%。与同类柴油发动机相比，减少了约 23%。”该研究根据 Ifeu（海德堡能源与环境研究所）的数据计算出这些值。

Jürgen Stockmar 的判决更为关键。这位经验丰富的汽车开发专家在其职业生涯中曾在麦格纳、斯太尔戴姆勒普赫、欧宝和奥迪等公司担任管理职务。 如今，他为汽车行业的公司提供咨询，并在维也纳工业大学任教。当然，Stockmar 使用的是奥迪 e-tron，因此在他的计算中是一辆豪华 SUV。据 Johanneum Research 称，Stockmar 表示，每千瓦时电池容量的锂离子电池生产将产生 165 公斤二氧化碳。奥迪 e-tron 的 95 kWh 电池的生产需要 15,675 千克二氧化碳。因此，一辆配备内燃机且法律允许的二氧化碳排放量为每公里 95 克的车辆将行驶 165,000 公里。即便如此，电动汽车也不值得，因为它在运行过程中仍然使用电力。  

假设行驶里程为 150,000 英里，Stockmar 计算示例中的 e-tron 仅通过电池生产就每公里排放 104.5 克二氧化碳。 Stockmar 表示，由于汽车每 100 公里消耗 15 千瓦时，当前德国的电力结构每公里会额外增加 50 克二氧化碳。在夏季，这会导致总排放量（电池生产和持续运行）约为 150 克二氧化碳/公里。 “这种二氧化碳排放量远高于 95 克二氧化碳/公里的法定排放限值，”Stockmar 在 MPKA（奥地利汽车新闻俱乐部）于 2022 年初组织的在线活动中说道。附录：“这辆车不符合当今的登记规定！”令人难以理解的是，为什么欧盟立法者完全忽视了电池生产造成的排放。更不用说回收电池所需的能量了，他也将其排除在计算之外。 事实上，必须考虑车辆整个生命周期的生命周期评估。 

可再生能源不断增长

当然，有一点对电动交通至关重要：如上所述，可再生能源在德国电力结构中的份额将继续上升——根据联邦政府的目标，到 2030 年至少达到 65%。此外，电池生产在材料效率和能源使用方面都有望得到改善。 BMU 论文称：“如果使用可再生电力进行生产，电池的二氧化碳排放量将减少一半左右。”尽管基本计算考虑到汽油和柴油发动机也变得更加经济，但不太可能出现与电动汽车相当的发展。

除了可再生能源份额不断增加之外，该研究还基于以下假设：假设欧洲的生产用于汽车生产，而根据当前制造国家的组合，考虑到当前情况的电池生产。 2030 年的展望则以欧洲电池生产为假设。这似乎是合理的，因为目前……的数量大幅增加。 扩大欧洲电池生产 被投资。仅大众汽车公司就在这里制定了雄心勃勃的计划。

根据国家目标和欧洲法规在柴油和汽油中添加生物燃料也包括在计算中。对于电力和燃料消耗，使用来自 ADAC EcoTest 的典型示例车辆的实际数据，该数据明显高于官方制造商的信息。没有考虑机队平均值。为了实现所谓的“不同类型使用之间的公平比较”，总排放量是根据平均寿命里程 15 万公里计算的。

电动汽车：二氧化碳消耗量减少 40% 

根据所有这些假设，到 2030 年，在 BMU 模型计算中电动汽车相对于汽油发动机的优势将增加到 42%，相对于柴油发动机的优势将增加到 37%。尽管生产是能源密集型的，但还是如此。 

说到能源密集型：备受讨论的替代品，尤其是行业推动的电子燃料，有一个缺点：“这些燃料的生产需要比随后可用作燃料的能源更多的能源，”BMU 专家的结论是。与此同时，与电动机相比，其在内燃机车辆中的使用效率要低得多。 KIT 教授 Doppelbauer 对此表示赞同：“如果你诚实地计算一下目前每 100 公里 7.3 升的燃油消耗，那么合成燃料需要的电能是电动汽车的 10 倍以上。”  

电动汽车的原材料成本更高

BMU的进一步分析证实了对汽车生产中相对较高的排放水平所产生的怀疑：就累计原材料支出而言，如今电动汽车的表现甚至比内燃机汽车还要差。 “生产汽车零部件需要更多原材料。使用了许多制造密集型材料，特别是电池生产。”这反过来也影响生态平衡。 

在这方面，电池生产也是最大的麻烦：例如，锂离子技术需要大量的钴，而钴也因其社会和道德问题的融资条件以及对环境的严重影响而受到批评。这里有更多的关注 供应链和公司尽职调查义务 BMU 表示，这是一种消除不满的有前途的方法，同时也促进了新部件回收工艺的发展。这表达了以下希望：“生产、材料效率和存储技术的进一步发展很可能会显着改善资产负债表。” 

尽管如此，德国研究的两个主要陈述可以概括如下：就原材料消耗总量而言，内燃机汽车目前仍具有优势。但就总能源需求以及整个生命周期的二氧化碳排放量而言（这就是本文的主题），电动汽车由于其高效率已经明显领先。 

现在许多其他研究也给予电动汽车比内燃机汽车更好的评价，这主要是由于发动机的高效率。 ADAC 的资产负债表显示，电池汽车的二氧化碳排放劣势在行驶 50,000 至 100,000 公里时得到了补偿。 

是否有足够的（绿色）电力？ 

但如果欧盟和欧洲主要汽车制造商雄心勃勃的电气化计划得到实施，实际上会产生足够的电力，尤其是足够的绿色电力吗？ “如果德国几乎所有汽车都是电动的，我们将需要多 20% 到 25% 的电力，”Doppelbauer 说。当然，距离普遍停止销售内燃机汽车至少还需要 10 年的时间。然后，通常还需要 15 年时间，汽车车队才会发生重大转变。 “我们乐观地认为，最快25年内我们将无法完全产生额外的电力生产。换句话说：我们只需要每年增加近1%的额外电力生产，就可以吸收电动汽车的额外需求。”  

这位专家表示，电动汽车的真正挑战在于其他方面：为数百万没有自己的房屋或停车位的人提供便捷的充电选择。还在于创造出不仅仅是改装内燃机的有竞争力的汽车。最后，加强新技术的开发和生产，优化它们并降低成本。

德国“汽车教皇”Ferdinand Dudenhöffer 教授在 2022 年初夏飞访奥地利时强调，当谈到电动汽车的二氧化碳平衡时，人们可以从各个方向争论：“你可以使用各种假设，例如关于未来电力结构的假设，以你想要的方式准备结果。”发出呼吁：“我们不应该用可怕的假设来摧毁电动汽车！” 

杜登霍夫本人就是电动汽车的粉丝，他说：“未来是电动的。我们不应该用可怕的假设来毁掉电动汽车！” 他估计，到 2030 年，德国销售的所有新车中三分之二将是电动汽车。当然，对电力的需求将会因此而激增，这就是为什么根据杜登霍夫的说法，几乎没有任何办法可以绕过核能。 “我们不应该对有关核电的讨论视而不见，”他说 与汽车行业的对话 ，德国退出核电是幼稚的。无论如何，欧盟已经给核电贴上了绿色标签。但这当然也可以争论。