实现零排放的过程，纯电不是唯一解

若想减少美国的汽车排放，就需要出台政策来扶持有望替代化石燃料的其他能源技术。不要让“完美”成为“优秀”的敌人。

美国当前的能源政策高度集中于应对气候变化，也应当如此。但与此同时，2022年飙升的汽油价格表明美国仍旧依赖海外石油，这对本国经济和国家安全产生的影响不可小觑。为了减少导致气候变暖的碳排放，并降低对石油的依赖，美国的政策主要是鼓励生产和购买纯电动车（BEV）。

若能实现全面部署，纯电动车的确可以将交通相关排放降至最低。但这一政策既没有认识到纯电动车的某些局限性，也没有了解到其他气候友好型技术的优势所在。如果当前政策能扩大关注面，不再局限于纯电动车，就可以让更多人更快参与到减排的转变之中。

作为深耕于学术界和汽车行业的工程师，我们看到了能够加速实现廉价清洁交通的政策机会。我们可以而且应该抓住这些机遇，推动社会向完全、可持续的零碳能源体系过渡。

为了降低碳排放，政府政策需要权衡诸如燃料、基础设施和车辆等多方面的利弊。要理清这些权衡，不仅需要考虑某项汽车技术产生的碳排放，还要考虑制造车辆和废弃处置的过程，及其使用的燃料或电力的生产过程中产生的排放。被称为生命周期评估（LCA）的这种评估方法可以更精准地分析替代技术带来的环境影响。在美国可持续未来的转型进程中，此类评估可有效地帮助决策者选择能够最大限度减少总碳排放量的替代技术。

生命周期评估由一个独立的非营利性环保倡议组织——国际清洁交通委员会（ICCT）制定。ICCT将目前占据美国新车销量90%的纯汽油内燃机汽车的碳排放量设为基线，并与其他动力系统和燃料进行比较。使用可再生能源的BEV毫无疑问是最环保的替代方案，哪怕将所有因素考虑在内，纯电动车并非真正零排放的情况下。

目前的应对方法只以最终结果为标杆——即零排放，尽快增加道路上纯电动车的数量。但还有一种可行的思路，那就是尽快将汽油车替换为可以减排的其他车型或使用替代燃料。我们相信，这种政策选择能在更短的时间内减少二氧化碳排放，值得深入研究。

虽然对于某些车主或某些应用场景，纯电动车是一个非常好的选择，但这并不代表它适用于所有人。如果你拥有一栋住宅，屋顶上有太阳能电池板，车库装有240V充电器，没有阳光时可使用备用电池系统，还有一辆度假旅行用家用车，那么再添置一辆能够在家充电的纯电动车是个绝佳的选择，既可以节省时间，也可以节约花费。但对于住在公寓里，只有一辆车，或生活在寒冷气候区的人来说，内燃机汽车很难被取代——因为纯电动车的冬季续航里程很可能会减少高达40%。其次，购买相同级别电动汽车的费用高于内燃机汽车这一事实也阻碍了其普及。

最近一项针对加州电动汽车车主的研究表明，他们其中有97%的人住在独栋别墅或联排别墅，95%的人拥有第二辆汽油车。

对于住在公寓里，只有一辆车，或生活在寒冷气候区的人来说，内燃机汽车很难被取代。

插电式混合动力汽车（PHEV）在让更多消费者看到电气化的好处的同时，也提供了比纯内燃机汽车更环保的选择。如上图所示，PHEV所提供的每英里二氧化碳减排量大约是纯电动车的三分之二。这意味着，那些每天通勤不足40英里（64公里）的人在驾驶PHEV的过程中产生的二氧化碳与BEV相同。此外，PEHV还能够让车主长时间驾驶，中途无需等待漫长的充电。

在推广电动化交通的过程中，PHEV拥有一个看似反差的独特优势，那就是它装载着更小的电池。据丰田公司称，生产一块与PHEV电池相同尺寸与容量的纯电动车电池所用的锂、钴、镍和其他自然资源可以生产大约8个PHEV电池。因此，生产PHEV电池可以减少提取原材料和制造电池时产生的二氧化碳排放。同时它还可以避免因电池材料供不应求导致价格大幅上涨的情况（去年的锂价格飙升），降低潜在风险。

政府政策会严重影响民众对电动汽车的接受程度。对许多家庭来说，尽管《2022年通胀削减法案（IRA）》中的激励措施无疑让PHEV和纯电动车变得更加实惠，但IRA的规定非常复杂。激励措施规定了车价限制、收入限制、还有车辆资格要求，这些规定都是由于从美国境内或其自由贸易伙伴采购越来越多的关键电池材料和本地制造电池所致。这些限制可能让电动车的总销量存在不确定性，美国环保署（EPA）应密切关注这项立法在2023年上半年产生的影响，并就任何必要的改变向国会提出建议。

虽然目前推广纯电动车和PHEV的政策很重要，但并非所有纯电动车都同样环保。举例来说，特斯拉Model 3每行驶一英里所消耗的能量是保时捷Taycan Turbo S的一半。通用汽车悍马电动车的电池大小是日产聆风所用电池的五倍以上，其在制造过程中也会释放更多的二氧化碳。由于目前所有BEV的激励措施都相同，尽管一些纯电动车比其他的更加环境友好，但消费者几乎无法进行区分。

美国环保署目前要求经销商在内燃机汽车的车窗上贴上标签，注明以每加仑英里数表示的燃油效率。如果对标签要求进行修改，使其应用于电动汽车，便能帮助消费者更好地了解其打算购买的车辆的环境影响，及其真正所需的充电时间，并最终做出明智的选择。这样的改变也将激励汽车行业生产出既保护环境，又满足消费者充电时间要求的电动汽车。

2021年在美国登记的各种乘用车生命周期的温室气体排放量。（SAE）

为了实现这一愿景，美国环保署应该仿照汽油和柴油车的燃油经济性标签，实施新的强制性标签要求，标注车辆的kWh/英里数据和二氧化碳排放量，及其与同一尺寸级别的其他车辆和纯电动车平均数据的比较排名。国会也应该修改未来的联邦税收抵免政策，以奖励和鼓励生产更高效的纯电动车。

标签还可以解决目前关于充电时间误导性陈述的问题。实际上，厂商新闻稿和广告宣传中的充电时间是基于车辆可以承受的最高额定功率得出的，并假设车主可以使用具有相同或更高额定功率的直流快速充电器。而这样的误导可能会导致顾客抱有不切实际的期望。

例如，2020年，凯迪拉克宣布其新的纯电动SUV锐歌（Lyriq）将采用通用汽车新的800V技术，10分钟内即可充入90%的电量（OEM不会告知100%充满电所需的时间，因为最后10%的速度慢得多）。然而，2023年锐歌上市后，营销材料上的数据比当初宣传的逊色得多。凯迪拉克方声称，使用“直流快速充电”便可以在10分钟内获得76英里（122公里）的续航里程。然而，该计算同样假设了充电器的额定功率是锐歌可以接受的最高水平，即190 kW。但具有这种功率等级的充电器很少见。目前大约三分之二的美国公共直流快速充电器的额定功率是50 kW。因此，10分钟充电实际上能够获得的续航里程并非76英里，而是20英里（32公里）。

上述这种常规直流快速充电器需要两个半小时以上才能让锐歌获得完整的312英里（515公里）续航里程。更令人失望的是，美国环保署《2023年燃油经济性指南》（2023 Fuel Economy Guide）中显示，锐歌使用家用240V 2级充电器的充电时长为6个半小时。

为了向消费者提供准确的充电时间信息，环保署要求的车窗标签还应注明车辆的电池容量（kWh），以及最高充电速度（英里/分钟）和50kW充电器下平均充电速率的比较（至少在高功率充电器成为主流之前）。

笔者认为，能源部和交通部的资助应限制对额定功率至少为200 kW的充电器，从而将现在的公共充电器充电时间减少四倍。（SAE）

最近颁布的《基础设施投资和就业法案》（Infrastructure Investment and Jobs Act）计划使用75亿美元建设一个由50万个公共电动车充电器组成的全国充电网络。尽管这与ICCT建议的、根据美国实现2030年电动汽车销量预测所需建设的240万个充电器相差甚远，但至少该举措的方向是正确的。在立法过程中，能源部和交通部的资助应限制对额定功率至少为200 kW的充电器，从而将现在的公共充电器充电时间减少四倍。

此外，环保署还应该要求在所有公共充电器以及提供充电器定位的所有网站上注明其实际功率水平。

无论在美国还是欧洲，立法机构都制定了激进的纯电动转型规划。2022年8月，加州空气资源委员会（California Air Resources Board）签署了一个全面计划，要求到2035年，该州销售的乘用车和轻型卡车都将为电动汽车或零排放。无独有偶，2022年6月，欧洲议会成员投票决定在2035年之前禁止销售新的汽油和柴油汽车。

尽管这些举措的出发点都是好的，但改变整个行业的过程注定是缓慢的。未来几十年内，纯电动车还将继续与内燃机汽车共享道路。目前车辆的平均驾驶年限约为12年，每年的新车销量占运行车辆总数的6~7%。这意味着政府提出的2030年零排放汽车至少占新车销量50%的目标，相当于电动汽车占运行车辆总数的比例需逐年增加至3~4%。

在过渡期间，为了减少交通运输相关的二氧化碳排放，我们建议重新考虑可应用于传统内燃机的低碳生物燃料和合成燃料，同时减少石油依赖和碳排放。最重要的是，由于可兼容的车辆和燃料分配基础设施都是现成的，一旦开始供应新型燃料，整个行业都可以实现这些效益。

其中最具发展价值的是“完全替代型（drop-in）”生物燃料。这种燃料不需要大量的基础设施投资，可以完全取代汽油和柴油（或混合使用），且具备更低的排放量。这些燃料由各种原料制成，如废弃玉米秸秆、转基因藻类、盐生植物（在盐水中生长的植物）和分解的有机物，不仅可以成为可持续的燃料来源，还可以提供就业机会。

同时满足两种以上社会需求的方案将颇具价值。例如，Red Rock Biofuels使用包括枯树在内的废木材产品生产燃料，既满足了市场对可持续航空和柴油燃料日益增长的需求，也解决了日益严重的灾难性野火问题。美国应继续投资开发具有成本竞争力的可持续燃料，包括生物和全合成燃料，同时寻求能够减少排放、创造就业机会和有助于解决其他经济或环境问题的解决方案。

美国能源部希望到2030年时，能够将绿色氢的成本降低80%。氢会成为比汽油便宜得多的车用燃料。（SAE）

最后一个值得更多关注的技术选项是氢气。燃料电池汽车（FCV）排放的废弃物只有水，燃料箱仅需3到5分钟就能充满，可与传统内燃机汽车相媲美。目前，我们使用的大部分氢气是用天然气制成的，但其实还有更清洁的氢气制备方法，其中最令人振奋的是利用可再生电力通过电解水生产的“绿氢”。美国能源部希望到2030年时，能够将绿氢的成本降低80%。届时，氢气会成为比汽油便宜得多的车用燃料。

对于不常返回中央仓库的长途重型卡车和重型设备来说，氢气燃料十分具有吸引力，既能减少排放，也避免了该级别电动车所需的漫长充电时间。

目前，加州有53个加氢站，另有68个正在建设中。诚然，增加氢气基础设施的成本很高，但为了向纯电动车和PHEV提供足够电力而升级电网的成本同样很高。如需更快实现排放目标，这两种基础设施都需要建设。

氢内燃机也是颇具潜力的重型卡车替代方案。这种发动机可以利用现有的生产基础设施，因此生产成本较低，而且比燃料电池更能耐受氢气供应中的杂质。

为了鼓励氢燃料汽车（包括氢燃料电池和氢内燃机汽车）的普及，环保署应在《可再生燃料标准》的执行中，规定只能向交通运输部门供应“绿氢”。其次，还应扩大政府行业联合项目，共同推进加氢设施的建设。

多种全新汽车技术比当今的使用化石燃料的汽车更加优秀。长期来看，二氧化碳的净零排放将由新能源纯电动汽车实现，这也是我们的最终愿景。不过，即使有深思熟虑的政策，通往这一愿景的过程也必定是缓慢且充满坎坷的。在此过程中，我们可以通过推动所有可减排车辆技术的发展，以实现交通运输业的整体减排，而不是仅靠向“富人”销售纯电动车来实现。

从全局来看，发展多种气候友好型的汽车技术，并加速发展可持续替代燃料都应该是这一愿景的组成部分。在终极的零排放技术得到改进和实施的过程中，上述所有政策不仅有助于推动短期的二氧化碳减排，还能确保在交通运输领域，“完美”不会与“优秀”为敌。