Energy Rumor Buster(九) —續(6)

這篇是探討各種動力車輛排碳量的問題,但我卻我遲遲沒辦法動筆,不知該從何著手,主要是因為電動四輪車及電動大卡車,與傳統汽油及柴油引擎動力比較的資料非常稀少,尤其是大卡車電動化與傳統柴油引擎動力的效益比較,因為商業化產品仍有一段距離,可以說幾乎找不到可供參考的資料!

這篇是我 Energy Rumor以來,寫得最痛苦的一篇,因為篇幅太長,我打算以2篇來寫這個課題。以下有一堆煩人的數字,生人勿近!不然,搞不好我又要少一個朋友了!

好不容易找到這篇:如何估算電動汽車的耗電量?

我們先以Gogoro機車的數據做個開端,可以依這個資料,得到以下結果:
每次充滿電為2.6度(kWH)電量,可行駛80km;
(補註:裡面的假設汽油100%以機車消耗來做推論,是完全不對的!實際上機車用油比例不到2成,以下會再進一步說明)

這篇裡面有個錯誤,2.6度電是Gogoro電池的電量,可是她的電池從電力系統取得的電量應該是:2.6(kWH)÷80%(充電效率)÷95%(放電效率)≒3.4度電。
(補註:這是我透過關係拿到業內人士的分析資料)

但是,以目前Gogoro實際使用情形,市區內要騎上80kM是大有問題的,但是我們還是可以推估Gogoro充滿電的狀況下,大約可以取代2公升多的汽油,必需消耗電力3.4度電,大約可推算1公升汽油≒1.7度電。

有關電動汽車及電動大客(卡)車的估算資料比較少見,可以參考這篇,應該頗為接近實際情況,可得到以下結果:

電動汽車取代1公升汽油需要2~2.5度電;為保守取:1公升汽油≒2.5度電。
電動大客(卡)車1公升柴油需要3~4度電;取平均值:1公升柴油≒3.5度電。

接著我們代入:
台電105年電力排放係數0.529公斤/度;
汽油排碳2.24公斤/公升;
柴油排碳2.7公斤/公升。(參考資料來源:中油
電動機車:1公升汽油≒1.7度電;
電動汽車:1公升汽油≒2.5度電;
電動大客(卡)車:1公升柴油≒3.5度電。

得到動力電動化後的減碳效益:
電動機車:2.24 →→0.529*1.7=0.8993;CO2降為40.147%。
電動汽車:2.24 →→0.529*2.5=1.3225;CO2降為59%。
電動大車:2.7 →→0.529*3.5=1.8515;CO2降為68.6%。

以上CO2減排數據,可以看出電動力取代柴油引擎的效益最低,證實了我前幾篇的推論,減碳效益果然與汽(柴)油引擎操作熱效率息息相關!

接下來,我們來看看交通部能源轉型白皮書Page 7.,列出2016年公路運輸部門,各種載具能源消費比例圖,其所採用的單位是油當量的能源熱值,其中載具分為:機車(12.97%)、小客車(52.18%)、小貨車(11.39%)、大客車(6.84%)以及大貨車(16.62%),一般來說,我們可以合理假定機車、小客車及小貨車是使用汽油(共佔76.54%),而大客車以及大貨車使用柴油(共佔23.46%),我們可以得到機車用油,僅佔所有車用汽油的16.94%。

我們繼續看來看同一頁,2016年公路各種運輸載具溫室氣體排放比例圖,其分別為:機車(12.69%)、小客車(52.22%)、小貨車(11.56%)、大客車(7.15%)以及大貨車(17.38%),先假定小客車及小貨車以電動汽車取代、大客車及大貨車以電動大車取代,我們再以各種電動車輛減排效益(電動機車40.147%、電動汽車59%、電動大車68.6%),作為加權數值代入計算,可得到各種運輸載具最極端電動化後的情境數據,運輸部門總碳排放量降為60%不到。其各運具溫室氣體排放量比例,分別為:機車(8.555%)、小客車(51.736%)、小貨車(11.453%)、大客車(8.236%)以及大貨車(20.02%)。

我們來解析一下全電動化後的數據結果:
1、電動機車溫室氣體排放比例,由12.69%降為8.555%
2、電動汽車及小貨車合計溫室氣體排放比例,由63.78%微降為63.189%
3、電動大客車及貨車合計溫室氣體排放比例,由24.53%升為28.256%
以上數據所呈現的結果,機車電動化的碳排放降低效果最佳,但是就整體碳排放量而言,佔比連10%都不到,汽車及小貨車電動化後,其排碳量佔比並無太大改變,而機車減少的比例,幾乎全被電動大車提升的佔比取代。

以上最極端的情境當然不可能發生,因為所有運具全電動化,根本不可能在台灣發生,這點我在前幾篇已分析過,雖然世界上小汽車使用比例不斷上升,但是台灣土地面積跟其他國家相比,實在是小得可憐,以上數據也可看出,台灣開車成本太低,私人運具氾濫,在這種地狹人稠之地,實在不是一個好現象,這代表台灣交通政策的失敗。

台灣一直以來的交通政策的官員及學者,大都留美居多,基本上都是崇尚『大公路主義』,交通規劃莫不以汽車及大車為優先,試圖創造美國引領潮流的『汽車GDP』。但畢竟在台灣,相比之下人們的運輸里程真的是很短,機車應該具主導地位,運輸學者應該發展一套與大國不同的運輸政策思維,就算以傳統燃油機車為主的現在,機車的排碳量仍然遠低於四輪車,而機車電動化後,不只減碳效益佳,全電動的困難也不如電動汽車及電動大車,所以我一直認為,台灣應該要提升機車的交通地位,並且大大提高四輪車的使用成本,空出的交通資源,也可由大眾運輸來補足。至於車禍傷亡人數,也可以由交通法規配套來應對。

補註:
我發現用柴油的大客車與用汽油的小客車,它們的排碳量竟然與油當量的占比類似,這引起我的好奇,於是用每公升汽油約為0.8667油當量;每公升柴油為0.9778油當量(油當量換算值參考),以及用汽油排碳2.24公斤/公升;柴油排碳2.7公斤/公升,換算之後,發現它們的數值真的差異不大!

以上種種數據證實了我前篇Energy Rumor Buster(九) —續(4)所說的:『若要以全電動取代柴油引擎,其效益自然比不上替代汽油引擎來的好,所以柴油車的全電動化才是未來動力車無油化的最大考驗』!

《》《》《》《》《》《》

後記:

其實,以上推論的:
電動機車:1公升汽油≒1.7度電;
電動汽車:1公升汽油≒2.5度電;
電動大客(卡)車:1公升柴油≒3.5度電。

電動大客(卡)車因為距離商品化還很遠,且是否能完全採用電池技術,還屬未定之天,所以我們就以電動機車及電動汽車,來做進一步探討。首先,由於現在許多汰換電動機車,其實是受到政府汰換老舊機車的鼓勵政策吸引,所以取代的係屬燃油效率較差的老車,所以電動機車差不多是以1公升汽油≒1.5度電取代比例;但若以每公升汽油能達到40km/l油耗情形,則因為汽油引擎效率提升的關係,1公升汽油必須以2度電的比例來取代,但是以現代噴射引擎機車的油耗來看,1公升汽油以1.7度電的取代比例是較為合理!

電動汽車若以取代8L/百公里,並以17度電/百公里計算,1公升汽油取代比例大約為2度多電左右,且小客車引擎因為早已進入噴射時代多年,近年來燃油效率提升有限,若以正常使用情形觀之,1公升汽油以2.5度電的比例取代的保守值,應屬合理!

但是有一個有趣的數字;若Hybrid油電混合車以5L/百公里計算,電動汽車1公升汽油取代大約為3.4度電左右,與電動大客車數據相仿,代表若要以全電動力取代Hybrid(2.24 →→0.529*2.5=1.7986;CO2降為80.29%。),比電動大車取代柴油引擎的減排效益(68.6%)還要差!所以當內燃引擎操作效率愈高,全電動化減排效益愈低。

『』『』『』『』『』「」「」「」「」「」

待續……(繼續探討動力排碳量的問題…)

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