发布机构: 山西省科学技术厅 发布日期: 2022-03-02 07:55:09

张洪霞:浅谈汽车生命周期碳排放

自第一次工业革命以来,随着人类工业活动的急剧增加以及全球人口的高速增长,地球表面温度较之工业革命以前不断攀升。据报道称,1980年以来的每一个10年都比前一个10年更温暖,2010年至2019年是自19世纪有全球气温记录以来最热的时期。在过去的100多年,全球平均气温已经升高0.8 oC,如若放任全球变暖,会使全球降水量重新分配,冰川和冻土消融,海平面上升等,既危害自然生态系统的平衡,更威胁人类的食物供应和居住环境。基于此,截至2021年,已经有约占全球经济总量70%的130个国家,相继提出了碳中和目标达成路线,我国也多次在重要场合向世界作出中国“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”的庄严承诺。

在这场碳中和热潮中,汽车行业作为我国温室气体排放最重要和增长最快的领域之一,成为了人们关注的焦点。据国际能源署统计,全球交通行业的二氧化碳排量逐年增加,交通碳排放是全球第二大排放部门,占25%。其中道路运输又是交通行业碳排放的重要源头(占比达到75%)。我国《2030年前碳达峰行动方案》也指出,大力推广新能源汽车,降低陆路交通运输碳排放,力争汽车产业2030年前碳达峰。因此,有效控制汽车行业碳排放总量,对我国尽早达到碳排放峰值尤为重要。

汽车行业的产业链上游涉及冶金、电子、机械、化工等多个行业,下游涉及物流、运输、租赁等领域,是一个关系国计民生的庞大体系,因此汽车行驶过程中直接排放的二氧化碳并不代表整个行业碳排放的全貌,只是冰山一角,冰山下面还应关注燃料上游、车辆上游的碳排放,即汽车行业全生命周期的碳排放。故分析汽车生命周期碳排放,对汽车低碳化、零碳化发展尤其重要。

生命周期评价是一种环境管理工具,可对产品及其“从摇篮到坟墓”的全过程所涉及的环境问题进行评价,是分析产品碳排放的重要支持工具。汽车生命周期碳排放评价体系包括车辆周期和能源周期,如图1所示。车辆周期碳排放涉及原材料开采与加工、零部件生产制造、车辆制造、车辆行驶与回收处理环节。汽车原材料包括钢铁、铝、镁合金等金属材料及陶瓷、塑料、玻璃等非金属材料;零部件主要是车身、动力系统、传动系统、轮胎等;车辆制造过程主要包括冲压、焊接、涂装、总装等工艺。车辆周期的各生产环节都可能制造碳排放,导致环境污染,如制造过程的电解液、车身涂覆、生产废水、零部件的塑料包装。其中车辆生产制造的低碳减排可由企业低碳排放限额约束,经过优化生产工艺而实现;车辆行驶阶段或使用阶段的低碳减排可根据汽车燃料消耗量试验方法、电动汽车能耗折算方法、车辆尾气碳监测、交通运输领域法律法规等约束,从主机厂、车辆驾驶者、交通部门等方面共同推动汽车行驶的低碳化零碳化发展。

图1 汽车生命周期碳排放评价体系

汽车的能源周期包括能源生产、能源输送与车辆能源补充,汽车动力技术不同,其能源及相应的能源周期碳排放也不同。以燃料为能源的汽车,如汽油车、柴油车、氢燃料电池汽车等,其生命周期碳排放涉及燃料能源的开采(生产)与提纯、燃料储存与输运、燃料加注等各环节;而以电为能源的纯电动汽车,则需考虑发电、输电及充电过程的碳排放。

根据中汽中心《中国汽车低碳行动计划研究报告(2021)》对2020年不同燃料类型乘用车生命周期各阶段碳排放占比统计,传统油车的碳排放主要来自燃料周期,随着电动化程度增大,车辆周期碳排放占比逐渐增大,如图2所示。据报道,未来纯电动车生命周期中车辆周期碳排放占比将从2020年的46%提升到2060年的90%以上。相比传统油车,混合动力车和纯电动车具有碳减排优势,且未来随电力能源绿色化发展,纯电动车减碳优势增强。

图2  2020年不同燃料类型乘用车碳排放统计数据

(摘自中汽中心《中国汽车低碳行动计划研究报告(2021)》)

随着碳达峰、碳中和成为全球共识,新能源汽车已成为汽车行业的发展目标,伴随汽车电动化、网联化、智能化及汽车、能源、交通的融合发展,汽车使用阶段的碳排放将大幅降低。车辆周期中制造及回收利用等环节的“低碳转型”将逐渐成为汽车脱碳的重点,汽车行业应尽早布局汽车开发与设计、物料供应、生产、销售与服务、回收利用等全产业链的节能减排,积极推动汽车生命周期的碳达峰与碳中和。


供稿人:张洪霞  山西成功汽车制造有限公司高级工程师


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