电动汽车真的对环境更友好吗？

电动汽车真的比汽油车更环保吗？并非在所有方面、或世界所有地区，但总的来说，结论毫无疑问——而且随着时间的推移，答案会更明确。

虽然有很多文章质疑电动汽车的环境友好性，但不断积累的科学证实，几乎在世界每个地方，驾驶电动汽车产生的温室气体排放和其他污染物都比汽油车少。内燃机是一项成熟的技术，在过去的半个世纪里，只做了一些微小的改进。相比之下，电动汽车仍然是一项新兴技术，其效率和续航里程仍在不断提高。在全球范围内，电能生产方式的巨大变化则会进一步使电动汽车更清洁。

忧思科学家联盟（the Union of Concerned Scientists）的戴维·赖希穆特 (David Reichmuth) 最近在接受 Treehugger 采访时说：“我们还有很长的路要走，我们不能奢侈地等待。”

The Union of Concerned Scientists：忧思科学家联盟由麻省理工学院的科学家和学生于 1969 年创立。那一年，越南战争达到顶峰；在克利夫兰，被严重污染的凯霍加河甚至起火。UCS对美国政府滥用科学的方式感到震惊，其创始人包括Henry Kendall和Kurt Gottfried起草了一份声明，呼吁将科学研究从军事技术转向解决紧迫的环境和社会问题。来源：https://www.ucsusa.org/

交通运输行业制造了全球 24% 的温室气体 ，美国29%的温室气体来自交通，这也是美国最大的单一排放源。根据美国环保署的数据，典型的乘用车每年约排放 4.6 吨二氧化碳，平均每英里 404 克。除了碳排放之外，燃油车辆还会产生细颗粒物、挥发性有机化合物、一氧化碳、氮氧化物和硫氧化物。其对健康的不利影响——从哮喘、心脏病到癌症和妊娠障碍——已经被充分证明更多地影响低收入和有色人种社区。电动汽车不能解决所有这些问题，但它们可以让我们的世界变得更宜居。

全寿命周期分析

比较汽油动力汽车和电动汽车的关键是生命周期分析，它涵盖了汽车从原材料到汽车的制造、实际行驶、燃料的消耗，以及它们的生命周期终点作为废弃物处理对整个环境的影响。

其中，最显着的差异在于上游流程（原材料和制造）、驾驶过程和燃料来源。目前，燃油车在资源和制造方面具有优势，电动汽车在驾驶方面更胜一筹。而燃料消耗问题取决于为电动汽车提供电力的来源。在电力供应相对清洁的地方，电动汽车比燃油汽车更具优势。在电力主要是煤的情况下（污染最严重的化石燃料），燃油车的污染比电动汽车少。

但煤炭在世界范围内并非主要的电力来源，而且未来电动汽车更希望使用清洁电力。在 2020 年发表的两项综合生命周期研究中，全球范围内，燃油车环境优势的比例不超过 5%。在所有其他情况下，终身无排放驾驶的好处超过了上游流程和能源生产产生的负面影响。

在美国，电网对煤炭的依赖越来越小，引用前述忧思科学家联盟 Reichmuth最近的生命周期分析，“无论身处美国何处，驾驶电动汽车都比燃油车排放量更少，对全球变暖的影响更小” 。

正如欧盟委员会 2020 年一项重要研究的合著者尼古拉斯希尔在播客《如何拯救地球》中所说：“从我们的研究中，实际上是该领域的一系列其他研究中，都得出相同的结论，即：电动汽车，无论是全电动汽车、混合动力、插电式混合动力汽车、燃料电池汽车无疑比传统汽车更适合我们的气候。从完整的生命周期分析来看，这一点应该是毫无疑问的。”

原材料和制造

Jens Schlueter/Stringer/Getty Images

目前，制造电动汽车比制造汽油动力汽车对环境的负面影响更大。这在很大程度上是电池制造产生的，它需要对原材料进行开采、运输和加工，而这些原材料通常以不可持续且污染严重的方式提取。电池制造还要消耗更多的能源，这会导致温室气体排放量增加。

以中国为例，一辆汽油车的原材料和制造过程会产生10.5吨二氧化碳，而生产一辆电动汽车则会产生13吨二氧化碳。同样，最近温哥华对电动汽车和汽油动力汽车进行的一项对比研究发现，制造电动汽车所消耗的能源几乎是制造汽油动力汽车的两倍。

但制造方面的差异，包括原材料提取，需要放在车辆整个生命周期的背景下。汽油车的大部分排放不是来自制造过程，而是来自车辆在路上的累积时间。相比之下，电动汽车的整个生命周期在原材料和制造过程中，排放更大。

平均而言，电动汽车大约总排放量的三分之一来自生产过程，是燃油车的三倍。然而，在发电资源以清洁能源为主的国家，如法国，车辆制造过程可能占电动车生命周期温室气体排放量的 75% 至近 100%。一旦电动车被生产出来，后期的排放量会急剧下降。

因此，虽然电动汽车制造产生的排放量高于汽油动力汽车的生产，但低排放到零排放的驾驶寿命使电动汽车具有更大的环境效益。正如我们所看到的，中国电动汽车的制造排放量高于汽油动力汽车，但在车辆的整个生命周期中，中国的电动汽车排放量比化石燃料汽车低 18%。同上，温哥华的研究也发现，电动汽车在其整个生命周期中排放的温室气体大约是同类汽油汽车的一半。电动汽车的好处在制造后很快就会显现出来：根据一项研究，“电动汽车在制造阶段的高排放量仅在两年后就得到了平衡。”

驾驶

电动汽车在路上行驶的时间越长，其产生的环境影响就越小。然而，驾驶条件和驾驶习惯确实会影响车辆排放。在所有类型的车辆中，辅助能源消耗（非用于汽车驱动的能源，例如加热和冷却）约占车辆排放量的三分之一。汽油动力汽车的供暖是由发动机余热提供的，而电动汽车的车厢热量需要使用电池的能量产生，这增加了其对环境的影响。

驾驶习惯和模式虽然不太可量化，却很重要。例如，在城市交通中，电动汽车的效率远高于汽油动力汽车，在城市交通中，内燃机在空转时继续燃烧燃料，而在相同情况下，电动机却处于暂停状态。这就是为什么美国环保署对城市驾驶中的电动汽车的里程估计高于高速公路上的行驶里程，而汽油车则相反。除了特定案例研究之外，还需要进行更多的研究，研究电动汽车与燃油车驾驶员之间的不同驾驶习惯和模式。

Choochart Choochaikupt/EyeEm/Getty Images

交通污染

虽然大多数关于电动汽车益处的研究都与温室气体排放有关，但可以理解的是，非尾气排放对环境的更广泛影响也是生命周期分析中的一个考虑因素。

道路交通中的颗粒物 (PM) 对健康的负面影响已得到充分证明。道路灰尘以及轮胎和刹车片的磨损产生的细颗粒物在车辆行驶中会被卷起产生“再次悬浮”，再悬浮占所有非尾气排放量的 60%。电动汽车由于电池的重量，比同类汽油动力汽车平均重 17% 至 24%，导致再悬浮和轮胎磨损导致的颗粒物排放量更高。

然而，电动汽车比较有利的是刹车制动。与交通相关的细颗粒物污染，大约 20% 的 PM 2.5 污染来自刹车。燃油车依靠盘式制动器的摩擦来减速和停止，而电动汽车采用的能量回收（或再生制动）利用电机的制动力来使车辆减速。特别是在走走停停的交通中，通过减少盘式制动器的使用，能量回收可以将制动器磨损减少 50% 和 95%。总体而言，电动汽车由于重量而产生的、相对较大的非废气排放大致等于“再生制动产生的相对较低的颗粒排放”。

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燃料

除了制造之外，燃料差异是“电动汽车生命周期环境影响的主要驱动因素之一”。其中一些影响是由车辆本身的燃油效率决定的。一辆电动汽车的平均效率约为 77%，即储存在电池中的电能有77%转化为动力，而一辆汽油车则将燃油12% 到 30% 的化学能转化为动力；其余大部分都作为热量消耗掉了。

电池储能和放电的效率也是一个因素。汽油动力汽车和电动汽车都会随着寿命的增长而降低效率。对于汽油车，这意味着它们在路上行驶的时间越长，它们每公里消耗的汽油就越多，排放的污染物也就越多。当电动汽车的电池在充放电效率降低时，会消耗更多的电力。虽然新电池的充放电效率为 98%，但根据环境和驾驶条件，它可能会在五到十年内下降到 80%。

然而，总的来说，燃油发动机的燃油效率比电动机的效率下降得更快，因此电动汽车和燃油车之间的效率差距会随着时间的推移而增加。前述消费者报告研究发现，电动汽车使用过五到七年，节约的燃料成本仍比汽油车燃料成本节省两到三倍，新的电动汽车更高。

清洁电网

David Kuchta / Treehugger

然而，电动汽车对环境更多的优势取决于车辆无法控制的因素：电力的来源。电动汽车的电力来自电网，因此其排放水平取决于电网电力的清洁程度。随着电网变得更清洁，电动汽车和内燃机汽车之间的清洁度差距只会越来越大。

例如，在中国，由于电力行业的温室气体排放量大幅减少，预计电动汽车的温室气体排放量将由2015年的低于汽油车 18%，到2020年进一步比汽油车低36%。在美国，每年电动汽车的温室气体排放量从佛蒙特州的 8.5 公斤到印第安纳州的 2570.9 公斤不等，具体取决于电网上的电力来源。电网越干净，汽车就越干净。

在完全由煤炭供电的电网上，电动汽车比燃油车产生更多的温室气体。2017 年，丹麦对电动汽车和内燃机汽车的比较发现，纯电动汽车“在减少环境影响方面没有效果”，部分原因是丹麦电网消耗了大量煤炭。相比之下，在比利时，电力结构的很大一部分来自核能，电动汽车全生命周期排放量低于汽油或柴油车。在整个欧洲，虽然电动汽车“在 150,000 公里的行驶生命周期中，平均产生的温室气体比燃油车减少 50%”，但这个数字其实是从 28% 到 72% 不等，具体取决于不同地区的电力生产方式。

在解决气候变化和解决当地空气污染问题之间也可以进行权衡。在宾夕法尼亚州的部分地区，绝大多数电力由燃煤电厂提供，即使电动汽车降低了温室气体排放，也可能会增加当地的空气污染。虽然电动汽车在应对美国各地的空气污染和气候变化方面提供了最高的协同效益，但在特定地区，插电式混合动力汽车比燃气动力汽车和电动汽车提供了更大的好处。

充电行为

今天，电动汽车拥有者对其电网的能源结构几乎没有控制，他们的充电行为确实会对环境产生影响，尤其是在发电燃料结构日内发生变化的地方。

例如，葡萄牙在高峰时段拥有很高的可再生能源份额（55%），但在非高峰时段增加了对煤炭的依赖（高达 84%），而大多数电动车车主在晚间为他们的车辆充电，导致更高的温室气体排放。” 在德国等对太阳能依赖程度较高的国家，中午充电对环境的好处最大，而在电力需求高峰时段（通常在傍晚）充电则从电网中更依赖化石燃料的发电资源中获取能量。

正如 David Reichmuth 告诉 Treehugger 的那样，改变电动汽车充电行为意味着“使用电动汽车可以使电网受益”。“电动汽车可以成为智能电网的一部分”，电动汽车车主可以与公用事业公司合作，以便在电网需求低、且电源更清洁时为他们的车辆充电。他说，随着试点计划的进行，“我们很快就会看到——‘电动汽车充电固有的灵活性’被用于实现更清洁的电网。”

在电动汽车充电站的建设中，提高环境效益的努力也表现在建设更多使用清洁或低碳能源的充电站。高速直流快充会对电网提出更多要求，尤其是在用电高峰时段。这可能要求公用事业更加依赖天然气“调峰”电厂。

Reichmuth 指出，许多采用直流快充的充电站正在安装储能电池，以降低公用事业成本并减少对高碳发电厂的依赖。用太阳能发电为他们的电池充电，并在高峰需求时间将它们放电，使得充电站消纳更多的太阳能，即使在没有阳光照射的情况下，也能够用储能支持电动汽车。

使用太阳能为电动汽车充电的快充设施。Dafinchi/Getty Images

废弃物的处置

当电动汽车达到使用寿命时会发生什么？与汽油动力汽车一样，可以回收或转售电动汽车的金属、电子垃圾、轮胎和其他部件。当然，主要区别在于电池。在燃油车中，铅酸电池超过 98% 的材料被成功回收利用。电动汽车电池回收仍处于起步阶段，因为大多数电动汽车上路的时间还不到五年。当这些车辆达到使用寿命时，可能需要处理大约 200,000 吨的锂离子电池。需要制定可行的电池回收计划，以避免降低电动汽车的相对优势。

它只会变得更好

电动汽车生命周期中的各个阶段可能比汽油动力汽车对环境造成更大的危害，尤其是在以煤炭为主提供电力的地区，电动汽车比燃气动力汽车产生更多的空气污染和温室气体。但是，这样的区域实际上非常的少，电动汽车的整体优势远远超过燃油车——而且这些优势只会随着电动汽车制造的发展和电网变得更清洁而得到改善。

如果道路上有一半的汽车是电动汽车，全球碳排放量可以减少多达 1.5 GT——相当于俄罗斯目前全年的排放量。到 2050 年，交通行业电气化对比2020年可以减少 93% 的二氧化碳排放量、96% 的氮氧化物排放量和 99% 的氧化硫排放量，并防止 90,000 人过早死亡。

电动汽车行业还很年轻，但它是比汽油动力汽车更环保的汽车。随着行业的成熟，这些好处只会增加。