新能源汽車環(huán)境影響及能源效率分析

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上新能源汽車環(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(jià)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?，F(xiàn)今國內(nèi)外學(xué)者在對不同種類燃料汽車循環(huán)周期內(nèi)的排放及能源效率進(jìn)行研究時(shí),通常采用生命周期法( life cycle analysis)對其性能指標(biāo)進(jìn)行分析和比較。生命周期分析是一種用于評價(jià)產(chǎn)品在其整個(gè)生命周期中對環(huán)境產(chǎn)生的影響的技術(shù)和方法。這種方法被認(rèn)為是一種“從搖籃到墳?zāi)埂钡姆椒?。汽車完整的生命周期包括兩部分?nèi)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(yùn)輸、精煉成為燃料、燃料運(yùn)輸至零售商,最后交付車輛使用;另一部分

2、是車輛生命周期,即汽車從生產(chǎn)到使用,運(yùn)行多年后直至車輛報(bào)廢。生命周期分析較為復(fù)雜, 必須做許多假設(shè)才能量化描述復(fù)雜和多樣化的能源生產(chǎn)系統(tǒng)和車輛使用狀況。瑞士學(xué)者Jeremy Hackney等人在ADL (ArthurD. Little)燃料鏈分析模型( Integrated Fuel ChainAnalysisModel)基礎(chǔ)上,結(jié)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(shù)和經(jīng)濟(jì)的分析和預(yù)測,未考慮稅費(fèi)的差別、補(bǔ)助金制度以及鼓勵(lì)政策等影響因素,能夠在同一水平基礎(chǔ)上對不同種類的燃料及車輛技術(shù)的排放、能源效率及成本

3、進(jìn)行清晰的比較?；贘eremy Hackney等人應(yīng)用生命周期模型的研究成果 15 ,本文對幾種典型新能源汽車的排放物和能源轉(zhuǎn)化效率與傳統(tǒng)汽車進(jìn)行了生命周期對比分析,主要分析以下幾個(gè)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?xì)浠衔锏瘸粞跚膀?qū)物)排放, PM10(10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)到車輛使用的完整生命周期內(nèi),所排放的溫室氣體總量與生命周期成本間的關(guān)系?？梢钥闯?各種燃料汽車單車CO2 排放量在20 t至45 t之間不等

4、,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(yīng)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(jì)的新能源汽車是燃?xì)馄嚭蚅PG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。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(yīng)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;

5、CNG壓縮天然氣汽車; Ethanol100%乙醇汽車; E8585%乙醇汽車; Methanol100%甲醇汽車;M8585%甲醇汽車; Hydrogen FC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; Battery Electric純電動汽車; 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(nèi)單車成本與臭氧前驅(qū)物排放量之間的關(guān)系。圖示可見,不同燃料汽車的單車臭氧前驅(qū)物氮氧化合物和非甲烷碳?xì)浠衔锱欧欧秶?0 kg到300 kg內(nèi)。其中,最為經(jīng)濟(jì)且臭氧前驅(qū)物排放量較小的替代燃料為新配方汽油,其整車

6、性能指標(biāo)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(dá)到700 kg。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(qū)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(qū)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(qū)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(nèi)的顆粒物排放指標(biāo)在很小值到30 kg的范圍內(nèi)分布。來源于煤基物質(zhì)外的其他類型燃料,其顆粒物排放主要

7、是由燃料在車輛發(fā)動機(jī)內(nèi)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(zhì)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)生的顆粒排放將大大增加,對于E85、E100等乙醇汽車,其整個(gè)周期內(nèi)的顆粒物排放將分別達(dá)到270 kg和300 kg。而實(shí)際上單就車輛排放而言,乙醇汽車和甲醇汽

8、車的顆粒物排放水平基本相同。除LPG汽車之外,其他石油燃料汽車的顆粒排放指標(biāo)均較高。而LPG汽車由于燃料氫/碳比值較高,因而在其燃燒過程中產(chǎn)生的顆粒物很少。CNG、LNG天然氣汽車和甲醇汽車的顆粒物排放指標(biāo)接近,近似于石油燃料汽車的平均水平。圖4新能源汽車生命周期成本與顆粒物( PM)排放3 能源效率分析圖5所示為生命周期內(nèi)不同類型燃料汽車的生命周期成本及其能源利用效率間的關(guān)系。在從燃料生產(chǎn)到車輛使用的完整生命周期內(nèi),不同燃料的能源效率在7%到27%之間。能源效率最高的汽車分別是氫燃料電池汽車27%和混合動力汽車19. 5%。而醇類汽車、新配方汽油車和傳統(tǒng)汽、柴油汽車的能源效率則較低,分別是7. 1%、12%和12. 6%與13. 7%。LPG汽車盡管具有高達(dá)15%的能源效率,但由于使用石油資源,因此車輛的推廣受到限制。此外,使用天然氣資源的燃?xì)馄?CNG、LNG) ,其能源效率約為醇類汽車能源效率的2倍。從生命周期效率的經(jīng)濟(jì)性角度考慮,液體石油燃料、甲醇汽車、混合動力汽車以及氫燃料電池汽車具有較好的經(jīng)濟(jì)