本研究是对中国、欧洲、印度和美国乘用车温室气体排放的生命周期评估(LCA),这四个市场是全球新乘用车销售的主要市场,反映了全球汽车市场的多种多样性。该研究考虑了最相关的动力系统类型内燃机车(ICEV),包括混合动力电动汽车(HEV);插电式混合动力电动汽车(PHEV);电池电动汽车;和燃料电池电动汽车(FCEV)以及各种燃料类型和电源,包括汽油、柴油、天然气、生物燃料、电子燃料、氢气和电力。对于每个地区,分析基于最具代表性的细分市场的平均车辆特征,并考虑实际驾驶条件下的燃油和电力消耗。此外,根据规定的政策,该研究估算了预计在2030年登记的汽车的生命周期温室气体排放量与今天登记的汽车相比的情况。对于2021年和2030年的汽车,它考虑了车辆寿命期间燃料和电力混合的变化。
主要成果包括:只有BEV和FCV汽车才有可能实现巴黎协定目标所需的生命周期温室气体减排量。
如图ES.1所示,评估发现,欧洲、美国、中国和印度目前登记的BEV在使用寿命内的生命周期排放量已经低于可比汽油车66%-69%,美国60%-68%,中国37%-45%,印度19%-34%。对于预计将于2030年注册的中型汽车,随着电力结构继续脱碳,BEV和汽油车之间的生命周期排放差距在欧洲增加到74%-77%,在美国增加到62%-76%,在中国增加到48%-64%,在印度增加到30%-56%。如图所示,很大的不确定性在于每个地区未来的电力结构如何发展;误差条的高端反映了仅考虑当前现有和宣布的政策时的更多排放量,而低端反映了国际能源机构项目要求电力部门与巴黎协定目标保持一致的政策的实施情况。
图ES.1。2021年在欧洲、美国、中国和印度注册并预计在2030年注册的平均中型汽油内燃机(ICEV)和电池电动汽车(BEV)的生命周期GHG排放量。误差条表示根据规定政策(较高值)制定的电力组合与符合巴黎协议所需的电力组合之间的差异。
虽然今天注册的BEV平均已经产生了显著更低的生命周期GHG排放量,但氢燃料FCEV的情况并非如此。这是因为今天氢的主要来源是从天然气中转化甲烷(“灰色氢”),这将导致更温和的生命周期排放减少,比各地区今天的平均中型汽油车减少约26%-40%。相反,利用可再生电力产生的氢气(“绿色氢气”)将使燃料电池电动汽车的生命周期温室气体排放量降低76%-80%。不过,可再生能源驱动的燃料电池电动汽车的生命周期排放量略高于相同可再生电力驱动的电动汽车;这是因为基于电力的FCEV路径的能源密集度大约是BEV路径的三倍,因此,我们考虑了额外可再生电力设施建设产生的排放。
混合动力汽车通过回收制动能量并将其储存在蓄电池中以提高内燃机车辆的效率,蓄电池可用于支持电动机的推进。在这项研究中,发现混合动力汽车的寿命周期温室气体排放量仅比传统汽油汽车减少约20%。
PHEV有一个更大的电池,可以在行驶前充电,并且可以在一定范围内以电动模式运行。然而,在这种驱动模式下,电动机通常由内燃机支撑,因此不一定是纯电动驱动。在任何情况下,PHEV的生命周期GHG排放量主要取决于实际平均使用量中的电动与内燃机驱动份额。这一点在不同地区之间存在显著差异,今天的中型PHEV与汽油车相比,其生命周期GHG排放量在美国降低了42%-46%,在欧洲降低了25%-27%,在中国降低了6%-12%,这取决于电力结构的发展。(PHEV在印度几乎没有注册。)与美国、欧洲和中国的平均BEV相比,PHEV的生命周期GHG排放量在2021年注册的汽车中分别高出43%–64%、123%–138%和39%–58%,在2030年注册的汽车中分别高出53%–100%、171%–197%和94%–166%。
本研究还分析了基于当前政策和预计供应的化石柴油、汽油和天然气中生物燃料和沼气平均混合的发展情况。在四个地区和所有燃料类型中,当前政策推动的生物燃料混合燃料未来变化的影响范围从微不足道到汽油、柴油或天然气汽车的生命周期温室气体排放量最多减少9%,甚至在2030年登记的汽车的使用寿命期间也是如此。由于许多因素,包括来自其他部门的竞争性需求和高生产成本,不可能提供足够的低碳生物燃料,如残渣和基于废物的生物柴油、乙醇或生物甲烷气,以大幅取代内燃机车中的化石燃料。此外,电子燃料的生产成本非常高,这意味着它们不太可能在2021年或2030年汽车的使用寿命内对燃料混合物的脱碳做出重大贡献。
为了与巴黎协议的目标保持一致,新内燃机车辆的注册应在2030-2035年期间逐步取消。
考虑到所分析市场的平均车辆使用寿命为15-18年,且巴黎协议的减排目标需要在2050年之前实现,只有那些能够实现深度脱碳的技术才能在2030-2035年左右生产和注册。根据本文提出的评估,可再生电力驱动的BEV和绿色氢燃料的FCEV是仅有的两种符合条件的技术途径。混合动力可用于降低未来十年注册的新型内燃机车辆的燃油消耗量,但HEV和PHEV都不能提供长期所需的GHG排放量减少量。因此,需要在2030-2035年期间逐步取消这些动力总成类型新车的登记。
与此同时,考虑到BEV目前已经提供的生命周期温室气体排放效益,向电动汽车的过渡不需要等待未来电力行业的改善。事实上,只有在向电动汽车过渡的过程远远提前的情况下,持续脱碳的电力行业才能充分受益。