第268期

電動車風潮 力抗暖化

透過近期大肆發展的電動車及政策發展,深入了解電動車,並分析電動車是否真正環保?

電動車風潮 力抗暖化

黃珮瑄

機動車輛密度過高,導致溫室氣體排放量高,是造成空氣汙染及全球暖化的元凶之一。台灣交通部資料顯示機車或摩托車的數量將近1400萬輛,汽車則達到700萬輛。環保意識抬頭的今日,電動車的崛起是交通史上一大轉捩點,其趨勢也受到大眾的關注。然而,電動車是否真正達到綠能、減碳、零排放,卻仍遭受質疑。

打擊暖化 綠色運輸意識抬頭

從十九世紀末開始,汽機車使用內燃機燃燒柴油或汽油作為動力,開啟石油燃料汽機車代步的時代。直到二十世紀,人們警覺到汽車在行駛的過程中會產生大量二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、臭氧(O3)等廢氣,加快暖化與空氣汙染的速度,全球環保意識才開始高漲。

同時,各國快速發展,汽機車需求量大增,其排放的廢氣對環境造成的負擔也隨之提高,因此各國紛紛開始訂定車輛廢氣排放的相關法規,定期檢測,或積極推動大眾運輸工具,減少汽機車的廢氣排放量。英國、法國、挪威和荷蘭等國為了保護地球資源,承諾欲在2040年之前減少溫室氣體排放,有意全面終止石油燃料汽機車的販售,邁向綠色運輸時代。

再考量到地球的石油資源並不是取之無窮,就算開發技術純熟,資源終將完全耗盡。因此汽車生產線相繼研發使用替代燃料的車種,而電動車只耗電而不耗油,性能和移動性與汽機車也不相上下,得到汽車製造商的青睞。

重複充電 能源穩定再生

石油燃料汽機車的原理是燃燒石油燃料,將產生的能量轉化成動能,以推動車輛前進;而電動車的原理則是利用電池提供電能,轉化成動能,使車輪轉動。電動車使用的二次電池,本身壽命較長,不同於電容量耗盡就無法再放電的一次電池,二次電池即使電容量耗盡,也可以重複充電可達兩千次以上。比起存放時容易引起爆炸的石油燃料,電池有比較好的化學性及熱穩定性,也相對安全。

財團法人車輛研究中心研究顯示:磷酸鐵鋰電池是最適合電動車的二次電池。高功率的特性適用於車輛電池,不會對環境造成負擔,轉換功率高達95%,也就是說當磷酸鐵鋰電池被充入100%的電力時,能夠被轉化使用的電能量高達95%。

電動車與石油燃料車的比較。(圖片來源/黃珮瑄製)

電動車的另一個特色是「再生制動」的能力。石油燃料車在剎車或減速的時候,會運用摩擦力將動能消耗並轉換成熱能,此時的動能也就伴隨著熱能消失不見。電動車則不然,電動機設備在剎車時會將動能轉換回電能,或在電動車下坡時,將上坡過程中製造的位能轉移回電能,將這些電能儲存到電池上,便可以繼續使用。既能重複利用能源,又能實際增加車輛行駛的距離和時間。

汙染的轉移?環保力受質疑

然而,電動車既然耗電不耗油,那麼「電」又從哪裡來呢?答案是「火力發電廠」。 火力發電廠的原理就是利用燃燒煤炭和油,產生出大量電能,供給電動車使用電能,但這個過程其實排放了大量的廢氣。換言之,電動車只是「間接」的排放碳。比起「直接」排放碳的石油燃料車,雖然電動車的碳足跡相對較低,仍被環保人士質疑並不是完全的「零排放」。

在美國經濟學會(America Economic Association, AEA)期刊American Economic Review 2016中,Stephen P. Holland等學者利用數學公式及實測,以美國喬治亞州富爾頓縣作為調查主體,分別使用10,000輛石油燃料車及10,000輛電動車為測試對象,紀錄一年內行駛15,000英里所產生的PM2.5(大氣懸浮微粒)數值。

10,000輛福特汽車(左圖)及10,000輛電動車(右圖)於一年內行駛15,000英里產生的PM2.5數值。(資料來源/American Economic Review 2016

由兩圖比較可見,左圖為傳統的石油燃料車,行駛途中便排放大量廢氣,使得PM2.5顆粒密度集中於富爾頓縣市區,並影響周圍的八個州,最高密度達到紅色警戒值。相對而言,在右圖中使用電動車做測試時,每個州間的PM2.5濃度都沒有到達紅色警戒值,但是廢氣影響的範圍卻擴大到中部及東部的州,幾乎影響半個美國的空氣,原因即在於美國的發電廠及電力運送網分布極廣,為供應10,000輛電動車的電能,所需的電能出產量和發電廠範圍隨之擴大。

交通大學環境工程研究所白曛綾教授也表示,台灣若想發展電動車代步,火力發電廠的負荷必然會變大,部分發電廠可能會需要增加機組以供所有電動車使用,也就會對發電廠當地造成不環保。換言之,電動車雖然在行駛途中完全沒有排放廢氣,卻只是將廢氣汙染從都會區轉移到發電廠的區域,仍會帶來汙染。

放眼未來 共創永續發展

面對環保學者的質疑,廈門節能中心的《純電動汽車與普通汽車的能源轉換效率對比》公告曾提出:當石油燃料車低速運轉或是停車時,仍會不斷排放廢氣,但電動車的「再生制動」能力取代機器空轉,能將80%的動能都轉存回電能繼續使用。就綜合平均效率而言,電動車依舊比石油車來得環保。

且雖然火力發電廠的供電會引起空氣汙染,但The Union of Concerned Scientists指出美國火力發電的比例已從2007年的48%,降低至2016年的30.6%,風力及太陽能發電的趨勢正在上升,這些再生能源發電並不會對環境造成汙染,成本也正在逐年下降,對於未來的供電相當有利,可望替代高汙染的火力發電。

因此綜合未來發展和長久的效益而言,電動車仍然是能達到環保功益的運輸工具。雖然其產業仍在發育期,尚無法完全取代石油燃料車,成本居高不下,還有充電站數量不多、電池負重量大等等問題,但若相關產業能與政府積極配合,推動技術提升,或是帶動再生能源發電,終將實現真正零排放的電動車世代。

白曛綾也提到,電動車使用的是電瓶,可以調節能源管理,未來若在非尖峰時刻充飽電,可望在電力使用的尖峰時段將電力釋出,甚至賣回發電廠,使發電廠免於在尖峰時刻額外製造電量,造成更多汙染。

台灣行政院也在2008年通過「永續能源政策綱領」,立下目標,要將2016年到2020年的二氧化碳排放量減至2008年的水準。經濟部因此擬定了「智慧電動車發展策略與行動方案」,創建完善的電動車使用環境,工業技術研究院亦配合加強電池技術的開發,積極推導國內電動車的發展。期盼透過這股電動車風潮,喚醒民眾的環保意識,讓政府、產業與民眾三方共同參與,協力創造綠色生活。

記者 黃珮瑄
來自台南的ㄎㄧㄤ妹,話略多、膚色略黃。人生目標是用行動證明自己的價值。  
編輯 謝宛蓁
如果可以,我也想到達那個我永遠到不了的海洋。
記者 黃珮瑄
編輯 謝宛蓁