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原创 电动汽车节省能源吗?环保吗?

2017-8-15 16:19 1211 1 1 分类: 汽车电子

环球资源里面原来的博客找不到了,应该有上百篇文章在那里。

近两年又忙于应付行业发展,博客处于停滞状态。

最近同大虎在微博里面就电动汽车是否节省能源和环保扯了一番,觉得可以就这个话题在这里来重启我的技术博客。


电动汽车的成本和环保性能我们可以分制造过程和使用过程来分析:


汽车交付前的比较 - 制造成本和能源消耗

基本上,燃油汽车同纯电动汽车的构成差异在:

燃油机组 vs 电动机

燃油发动机是目前人类完成的精密产品之一,100-200Kg的家伙,基本上是由钢材组成的。几乎所有发动机零件都是经过复杂和精密的加工,除了钢材的制造过程消耗能量,加工和运输过程中消耗的能量会多出钢材制造不知道多少倍。

而电动汽车使用的是电机,一般几十Kg,主要是钢、铝和铜材,好的电机就20-30Kg,除了耗材减少很多外,加工精度实际上并不高,同发动机那个要求要低不知道几个数量级。

离合器、变速箱 vs 减速器

燃油车动力系统的效率区较窄,因此需要多个档位的变速系统,而由于机械能量的切换难度,还需要一个强有力的离合器,这几个装置又全部属于高强度高精度部件,加工难度大,能耗高。

燃油机冷却系统  vs 电动车冷却系统

作为一个通过燃烧来产生却动能量的设备,温度管理,冷却是一个不小的工程,而电动车辆的冷却就主要体现在给动力电机和电池的降温下,如果材料选择合适,电池还有可能完全不要降温,仅仅给电机和电机控制系统降一下温就可以,这个方面需要的前期制造能耗也是差别不少的。

燃油车还拥有复杂的传动系,电动汽车已经减少不少,未来发展到轮毂电机,估计能够将这个系统的中间部件全部消灭。

电动汽车的弱点

电动汽车目前往往比较燃油车重,原因仅仅因为电池,较大数量的电池,成为重量的来源,其制造过程的耗能是燃油车没有的。

但电池的构成仅仅由正极、负极、隔膜、电解液和外包装和管理系统等构成,这些材料同钢材的冶炼长流程比较,制造过程还是短不少的,目前缺乏基础数据的人士来详细核算,比较对金属的加工,电池部分增加的能耗,应该是低于众多金属精加工的能耗的。

综合以上分析,电动汽车的制造环节综合耗能,是低于燃油汽车的。


使用成本和能耗分析

我们给几个分析数据:(以下分析按照电费0.6元/度,燃油6元/L毛算)

特斯拉Model S,2.4吨重,每度电行驶6.3公里,每公里成本0.095元,类似尺寸的燃油车,目前平均油耗12L,每公里成本0.72元。

比亚迪E6,大约每度电行驶5公里,每公里成本0.12元

A00级别的市内代步电动车,一般1度电10公里左右,每公里成本0.06元,同样级别的燃油车,平均油耗6L,每公里成本0.36元

10-12米的电动大巴,公交车,一般1度电行驶1公里,每公里成本0.6元,而同样燃油车,平均油耗2L,成本12元。

基本上,我们看到,同样级别的比较,电动车运行成本是燃油车的20%或者更加低。

接下来,我们假设目前所有的电动车都是采用燃煤获得能源,目前国内的燃煤效益平均在一吨煤发电3000度左右,一吨煤发电行驶的里程,换算成为燃油车,需要同等条件下,燃烧燃油大致在1.3吨。

燃煤和燃油在同等质量下的二氧化碳排放是接近的,可以看到,转用电动车之后,纯粹的排放是降低的,虽然差距不是很大。

但是我们还需要看到,煤几乎没有多少后期加工,通过电能传输,也容易将运输费用降低到很低。而石油不同,往往在遥远的地球另外一个角落开采出来,通过大量的海运,然后是复杂的各种提炼加工,中间的制造环节和运输环节的排放是很大的。

燃油将排放物排放在我们的生活环境周围,而燃煤发电将排放物远远地丢在人口 稀少地区,并且容易给周围的植物去转化。

从中国的国家层面,大量的车辆耗油,将我们的经济命脉放到海外太长的战线,电动化之后,这个压力会大大减少。

问题还不是根本,我们看到还有更加多因素:

电动车大量夜间充电,能够大量利用火电厂的废电。

而我国大量的水力发电由于各种原因被浪费,仅仅云南四川,每年弃水的发电量是300-400亿千瓦时,就这个就足够全国私家车开几千公里。

而我们还有太阳能、风能等绿色电能,随着全球清洁能源的发展,不觉得有一天,开车会不需要钱了吗?


换电池的问题及旧电池的处置

大家担心电池的寿命,这个正常的,的确前期推向市场的产品有这样那样的问题。

技术在进步!

今天的电动车中主要使用三元锂电和磷酸铁锂电池,格力董明珠在努力推向钛酸锂电池

三元锂电的寿命的确有一些问题,特别是制造质量不好的产品,3、5年后可能有更换的压力,但往往那样的电池便宜,我们需要理解这样的商业行为。

但是好的三元锂电已经超过3000个循环,甚至到达6000个循环,车辆寿命终生是没有问题的。

磷酸铁锂电池现在寿命能够做到2000多次循环,作为家庭使用,基本上是满足车辆寿命终生的了。

而钛酸锂电池就是每天使用一个循环,也能使用30多年,远远超过车辆寿命。

至于旧电池的处置,现在不少完全不了解行业的人总是在那里瞎BB,一个简单的问题:大家能够在街上、垃圾堆里面看到动力电池的废品吗?另外一个简单的问题:如果有大量的废旧电池在手上,比较去开矿难道还麻烦吗?

废旧电池回收处理是一个赚钱的买卖。而电池行业的材料是具有循环使用的属性的!

而技术上还有电池的梯度应用,这个问题不需要很操心。

环保的问题基本上不会因为废旧电池而出现,如果要关心这个问题,主要应该关心过去那些大量使用的一次性锌锰电池,不要到处丢弃。


现在很多人现在已经知道电动车使用是便宜的,但是对环保还是有疑问,经过我们的分析和计算,我们可以看到,电动车实际上是环保的。

推广电动车的问题是成本,在工业启动推广的前期,巨大的成本来源于电池,行业需要支持,需要政策的推进。而消费者,我们在市内和短途采用电动车,中长途坐高铁,长途乘飞机,是不是还是比较轻松一些?

(后记,圈子里一些朋友还有疑问,就花一点时间总结一下,有点乱,但数据是有来源的,方向和观点是正确的,欢迎指正。)

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