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《能源汽車環(huán)境影響及能源效率》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、新能源汽車環(huán)境影響及能源效率分析1生命周期分析法新能源汽車的環(huán)境及能源效益評價和分析需要綜合考慮替代燃料本身及整車系統(tǒng)的影響因素。現(xiàn)今國內外學者在對不同種類燃料汽車循環(huán)周期內的排放及能源效率進行研究時,通常采用生命周期法(lifecycleanalysis)對其性能指標進行分析和比較。生命周期分析是一種用于評價產(chǎn)品在其整個生命周期中對環(huán)境產(chǎn)生的影響的技術和方法。這種方法被認為是一種“從搖籃到墳墓”的方法。汽車完整的生命周期包括兩部分內容(如圖1所示):一部分是燃料生命周期,即燃料鏈中從原料提取、運輸、精煉成為燃料、燃料運輸至零
2、售商,最后交付車輛使用;另一部分是車輛生命周期,即汽車從生產(chǎn)到使用,運行多年后直至車輛報廢。生命周期分析較為復雜,必須做許多假設才能量化描述復雜和多樣化的能源生產(chǎn)系統(tǒng)和車輛使用狀況。瑞士學者JeremyHackney等人在ADL(ArthurD.Little)燃料鏈分析模型(IntegratedFuelChainAnalysisModel)基礎上,結合對燃料鏈生命周期成本所作的研究工作,模擬不同種類車輛12年行駛周期的車輛模型,提出全生命周期模型。該模型對替代燃料提供了技術和經(jīng)濟的分析和預測,未考慮稅費的差別、補助金制度以及鼓
3、勵政策等影響因素,能夠在同一水平基礎上對不同種類的燃料及車輛技術的排放、能源效率及成本進行清晰的比較。基于JeremyHackney等人應用生命周期模型的研究成果[1～5],本文對幾種典型新能源汽車的排放物和能源轉化效率與傳統(tǒng)汽車進行了生命周期對比分析,主要分析以下幾個方面的差異:1)溫室氣體(CO2)排放;2)排氣污染物排放。包括NOx+NMHC(氮氧化合物和非甲烷碳氫化合物等臭氧前驅物)排放,PM10(10μ以下的顆粒)顆粒物排放等;3)能源效率;4)生命周期成本。2環(huán)境影響分析圖2所示為不同燃料汽車在從燃料生產(chǎn)到車輛使用
4、的完整生命周期內,所排放的溫室氣體總量與生命周期成本間的關系。可以看出,各種燃料汽車單車CO2排放量在20t至45t之間不等,其中氫燃料電池汽車溫室氣體排放量最少,而傳統(tǒng)汽、柴油汽車、LPG汽車和醇類汽車的溫室氣體排放量最多。與此相對應的是,燃料電池汽車成本最高,而單純從使用成本來看,傳統(tǒng)的汽、柴油汽車最低。最經(jīng)濟的新能源汽車是燃氣汽車和LPG汽車。LPG汽車可以降低20%的溫室氣體排放,CNG和LNG汽車成本大致相同,其溫室氣體排放值總體可以降低25%。純乙醇燃料或是85%乙醇燃料汽車與傳統(tǒng)汽車相比并不能有效降低溫室氣體排放
5、。電動汽車和混合動力汽車的排放與傳統(tǒng)汽車相比,可以降低30%,但其成本相應提高30%。使用甲醇或氫的燃料電池汽車溫室氣體排放可以降低50%。(LPG———液化石油氣汽車;LNG———液化天然氣汽車;CNG———壓縮天然氣汽車;Ethanol———100%乙醇汽車;E85———85%乙醇汽車;Methanol—100%甲醇汽車;M85———85%甲醇汽車;HydrogenFC———氫燃料電池汽車;RFG———新配方汽油汽車;Gasoline———傳統(tǒng)汽油車;Diesel———傳統(tǒng)柴油汽車;BatteryElectric———純電
6、動汽車;Hybrid———混合動力汽車。圖2新能源汽車生命周期成本與溫室氣體排放圖3所示為生命周期內單車成本與臭氧前驅物排放量之間的關系。圖示可見,不同燃料汽車的單車臭氧前驅物氮氧化合物和非甲烷碳氫化合物排放范圍在50kg到300kg內。其中,最為經(jīng)濟且臭氧前驅物排放量較小的替代燃料為新配方汽油,其整車性能指標接近電動汽車,而成本比較而言卻低的多。柴油汽車的NOx排放物達到700kg。此外,不同類型的醇類汽車由于乙醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的NOx氣體而有較大的差別,但其臭氧前驅物的排放水平都較傳統(tǒng)的汽油燃料要高。天然氣汽車和甲醇燃
7、料汽車的排放水平相近。燃料電池汽車和電動汽車盡管成本較高,但降低排放的功效十分顯著,與傳統(tǒng)燃料汽車相比,其臭氧前驅物排放量分別減少80%和40%圖3新能源汽車生命周期成本與臭氧前驅物排放圖4所示為不同燃料汽車的顆粒物排放分析和比較。圖中顯示各燃料汽車在其單車生命周期內的顆粒物排放指標在很小值到30kg的范圍內分布。來源于煤基物質外的其他類型燃料,其顆粒物排放主要是由燃料在車輛發(fā)動機內的燃燒所產(chǎn)生的。而煤基燃料類車輛,其顆粒物排放則主要來源于燃料的提煉、生產(chǎn)和加工等燃料鏈周期過程中。因此,無燃燒過程的車輛或是燃燒具有較高能量儲存
8、方式燃料的車輛,其顆粒物排放很少,如氫燃料電池汽車,但其成本相對較高。燃料鏈中采用煤基物質獲取燃料的純電動汽車和乙醇汽車排放產(chǎn)生的顆粒物較高。其中純電動汽車的顆粒排放基本來源于電力的生產(chǎn)過程。若是采用玉米作為乙醇燃料的生產(chǎn)資源的話,由于在分解淀粉、發(fā)酵等燃料提取過程中所產(chǎn)生的
