欢迎光临车网世界!

微信 | 微博 车网中国公众号二维码

当前位置:首页 > 车头条 > 返回

【低碳论坛】托马斯布里格斯:美国移动出行方面实现碳中和的不同途径

发布日期:2023-09-05 15:13  来源:会议  作者:方方   浏览次数:4136

车网世界现场报道:

由天津市人民政府、中国汽车技术研究中心有限公司、中国汽车工程学会、中国汽车工业协会、中国汽车报社共同主办,天津市工业和信息化局、天津经济技术开发区管理委员会特别支持,日本汽车工业协会、德国汽车工业协会联合协办的第十九届中国汽车产业发展(泰达)国际论坛(以下简称“泰达汽车论坛”)于2023年9月1-3日在天津市滨海新区召开。本届论坛以“高质量·新未来”为年度主题,邀请重磅嘉宾展开深入研讨。


在9月3日低碳论坛(上半节):“双碳”战略与技术路线选择中,美国西南研究院院士工程师托马斯布里格斯发表了题为“美国移动出行方面实现碳中和的不同途径”的演讲。

托马斯布里格斯_调整大小.jpg

美国西南研究院院士工程师 托马斯布里格斯

以下为演讲实录:

大家好,很高兴今日和你们相聚一堂。我是Thomas Briggs,来自美国德克萨斯州圣安东尼奥市的美国西南研究院(Southwest Research Institute)。今天,我将和大家探讨关于在美国的移动出行方面实现碳中和的不同途径。


首先向大家简单介绍下美国西南研究院。美国西南研究院成立于1947年,专门从事先进科学技术开发和应用,旨在为政府和工业界和人类谋福祉。美国西南研究院是一家独立的非盈利研究机构,不隶属于美国政府或任何大学。这使我们能为各种客户提供服务。因此,我们既与政府合作,也与商业客户合作。举例来讲,我们同美国环保局(EPA)及其他监管机构合作,共同研究减排技术,并对将来实现减排的方法进行实证研究。我们同商业客户合作,应用技术使客户产品符合法规要求,并为产品在不同市场的销售提供认证服务。同时,美国西南研究院通过在公司内部以及与客户合作的方式,为开发下一代技术开展先进的研发活动,从而继续提高发动机的效率、减少污染并降低生产成本。


今天的内容将是我们对美国碳中和相关法规以及未来可能的发展方向的看法。由于我们不直接参与美国政府计划或决策。因此,这些展示内容只是基于我们今天面临的状况,对未来几十年发展趋势的猜测。美国的法规相当复杂。我们实际上对发动机使用的燃料、燃油经济性以及污染物排放等方面有独立的法规。


在燃料方面,美国环保局和美国加州空气资源局(CARB)制定的标准也各不相同。由于标准不同,各方的实践也各异。例如,美国环保局更多地推动生物柴油和乙醇进入市场,而根据加州空气资源局的法规,可再生柴油等燃料更具吸引力。这导致了燃料使用方面的差异。些法规导致了市场上碳强度的不同。


针对燃油经济性和零排放车辆(ZEV)法案,美国环保局近期已宣布并计划在今年内最终确定。轻型车辆第四阶段排放标准(Tier 4)法规和重型卡车第三阶段温室气体排放法规。这些法规将大幅降低尾气温室气体排放,推动大量零排放车辆进入市场,但这不是强制性的,内燃机(ICE)在联邦市场仍有销售空间。


美国加州空气资源局及遵循其法规要求的各州正采用先进的清洁汽车和清洁货车,这些都是真正的零排放车辆法案和禁用内燃机的措施。他们的目标是在未来几年淘汰应用于移动出行的内燃机。


在污染物排放标准方面,加利福尼亚和美国其他州在轻型车第四阶段和2027年美国环保局对重型车排放的标准上有着相当一致的规定。这些规定随时间推进而对氮氧化物和颗粒物排放提出更低要求。


现在请看,零排放车辆法案将如何在美国实施。有关轻型车辆,已有13个州采用了美国加州空气资源局的零排放车辆法案标准,预计在2035年实现内燃机销售清零。而这覆盖了美国国内大约32%的轻型车销售量。因此,这是一项非常重要的因素,将推动大量电气化产品进入市场。按照目前的法规,到2035年,美国其他州仍可以销售内燃机。对于不同原始设备制造商(OEM)来说,我们的市场上仍存在不确定性。


面对这些不同且互相冲突的法规要求,如何选取合适的技术组合呢?


对于重型车辆,我们同样具有对应的零排放车辆法案。在已经采用加利福尼亚轻型车辆零排放车辆法案的各州中,有部分州也采用了重型车辆法规,但没有轻型车辆法规的州数多。这些州计划在2045年前淘汰中重型卡车的内燃机。美国其余各州仍可以销售柴油发动机汽车。


至此,规定还远不够完善。推动过程中仍需要作出改变。这就是美国市场的当前状况和存在的不确定性,现在美国大多数地方仍有销售内燃机的机会。


在人口最密集的部分州,汽车电气化的推动速度非常快。联邦层面仍保持着非常传统的温室气体规定。尽管轻重型车辆都有严格规定,但并不强制执行二氧化碳零排放,只是要求特定年份中每个原始设备制造商销售的车辆整体平均二氧化碳排放量实现大幅降低。


请看左板块,这是2026至2032年温室气体排放目标。轻型车辆市场上销量最多的是轻型皮卡车。而最终,我们可能需要70%的车队实现二氧化碳净零排放。对于任意特定的卡车,可以对于特定尺寸的车辆在给定年份的平均温室气体排放量要求。然后把原始设备制造商在特定年份销售的所有卡车数据加起来,从而判断是否达到规定要求。


右板块是美国加州空气资源局的重型车辆规定。卧铺驾驶室型半挂卡车是国内用于长途运输最大型号的卡车,它们的减排任务可能相对较为缓和。现阶段的规定侧重于每吨-英里的二氧化碳排放量,这样也把卡车的工作量考虑了进去。尽管如此,在车辆整体层面上,减排要求仍然相当严格。


因此,这两方面都需要通过大规模电气化或其他温室气体零排放解决方案(如使用氢气作为燃料的内燃机)来满足车辆整体的减排目标。他们并没有完全淘汰内燃机,而是依然允许原始设备制造商为需要这一选项的客户生产内燃机,如果我们关注联邦政府,会发现他们制定了碳中和目标,争取在2050年之前实现净零排放。同时,联邦政府为其研究、开发和投入实施投入了有数十亿美元的国家资金用。


右板块图片是他们的报告中所展示的一张图片。从中我们可以得出,交通运输排放占碳排放总量的33%,因此,大量资金用于降低交通中的碳强度。与此同时,也在通过新的太阳能和风能设备来降低电力生产的碳强度,减少工业层面的能耗,并转向脱碳解决方案等多个方面做出了大量努力。


所以,从温室气体排放总量来看,我们还有很多工作需要完成,也需要涉及多个部门。但对于这些部门来说,为了实现碳中和,需要大量的资金支持。目前,我们同时也面临着2023年已经出现的多种挑战。比如,2023年第一季度轻型电动汽车的销量极为强劲。但我们也已看见其销量势头减弱。我们发现,大部分消费者对现在的电动汽车不太满意,不论是它的续航里程、充电时间还是价格方面。他们可能会觉得电动汽车的日常行驶范围不够,或者拉不动远距离的拖车,或者可能没有方便的充电站供他们使用。因此,人们对电动汽车渐渐失去兴趣。然后我们发现福特已经推迟了电动汽车生产目标。福特表示,福特表示将在明年而不是今年达到60万辆电动汽车的销售目标。随着电动汽车越来越难卖出去,经销商的库存也在增加。这些汽车在被购买之前,会在经销商那里停留更长的时间。这对产业而言又是一个挑战,因为所有的汽车制造商都在改变产品计划、生产电动汽车以实现二氧化碳减排目标和零排放规定方面倾注了巨额投资。但是消费者的购买欲望并没有达到预期,这给公司盈利能力构成了压力。这也使得各大公司不得不重新思考他们的生产计划,以及他们打算在市场上继续销售内燃机车型多长时间。


再看重型汽车,我们可以看到同样的事情发生了。在减排车型方面,我们有很多选择,最简单的就是右边的电动车型,零尾气排放。美国的特斯拉电动式半挂卡车应该算是这方面的示例。而在中间,我们有燃料电池电动车,这些车型可以在加氢站更快地补充燃料。尽管这些车型全都是电动的,但它们给人一种更接近传统动力系统的感觉,同时也实现了零尾气排放。因此,这两种类型的车辆都能很轻松地满足零排放汽车的规定。此时,我们还有其他技术,如氢内燃机。这样一来,我们可以充分利用现有的制造和维护能力,因为行业里有很多人会维修这些卡车并保持其正常运行。虽然他们确实实现了二氧化碳零排放,但还是有一些氮氧化合物排放。但我们还是认为,所有这些技术都能为实现长期碳中和发挥作用。问题是,哪种方案最适合运输脱碳?答案是,我们需要综合所有方案。其中一些方案在市场的运用可能会更快。这些技术中有一些更适合于某些特定的工作模式。例如,氢内燃机在一次加气周期内可以行驶500到600英里,而电池电动汽车在当前的电池技术下可能还做不到。


因此,我们预见在未来的一段时间里,也许是很多年,所有这些技术都会同时存在,因为我们在不断地研发和改进它们。然后我们会搞清楚哪种技术真正有助于实现我们的脱碳目标。另外,在美国和其他很多国家,人们对其他可能的解决方案仍然非常感兴趣。例如,这是我们进行的一项研究,比较重型电动卡车与生物生产的可再生柴油燃料。这种燃料与加州销售的燃料相似,但在其整个生命周期中通常会与常规柴油进行混合。我们可以发现,这些生物燃料完全可以和电动汽车技术一较高下。如果我们观察右侧的图表,该图表显示了在一百万英里(这是8级卡车的典型使用寿命)内总排放量,包括卡车制造过程中的碳排放。


再看排放量里包含的温室气体吨数,我们知悉在卡车的使用寿命内,电池电动汽车即绿色的线,比内燃机发动机即橙色的实线要好得多得多。但如果看可再生柴油,实际上的生命周期排放会更低,因为可再生柴油是完全是一种生物衍生品,其生产碳强度极低。而在美国,电力产生的碳排放强度依然很高,这是短期内不能改变的事实。所以在目前这种情境下,通过保留内燃机并改用不同类型的燃料,实现脱碳的速度实际上会比转向电动或燃料电池汽车更快。当然,当我们改变我们的发电结构和其他相关因素时,这些事情就会发生改变。但如果我们观察今天的情况,或者至少是一年前的情况,实际上电动汽车并非唯一最佳选择。我们有其他方法可以达到碳中和目标,这些方法可以利用我们现有的所有不同类型的原料和不同技术。


如果我们稍稍展望一下未来的场景,美国实现碳中和并非坦途,并且充满变化,同时,我们的执政政府和他们所设的目标也在变化。实现这个目标也取决于消费者对于新技术的接受度。如果电动汽车得不到市场的接受,那么即使有规定要求生产这种车型,如果没人买,我们也会面临经济问题。同时,还需要投入巨资建设基础设施,我们需要充电站,需要加氢站,需要更多的绿色电力生产。所有这些都是可能的发生的,但需要的时间很长。


因此,我们看到,即使是到2050年实现碳中和,对于某些方面来说可能也是太早了。一些机构,如美国加州空气资源局(CARB),设定的脱碳目标看起来具有极大的挑战性。


我们预测,当前提出的时间表很可能无法完全实现。开发电动汽车供应链所需的时间比我们真正需要的时间长很多,其中包括采购原材料、建造工厂、以及对使电池更耐用、寿命更长的技术的开发等我们已经看到,人们购买电动汽车的热情并不像我们所期待的那么高涨。如果电池的耐用性和续航里程以及充电方式方面未能显著提高,那么改变这一现状则颇有难度。然后,对于消费者而言,使用电动车仍然面临巨大的挑战,尤其是对于那些需要长距离行驶和承受高负荷的商用车辆。


我们来看最后一个选项,这并不是很困难。但是对于长途运输来说,除了其内燃机之外,还没有很多能够真正满足实用性需求的技术。我们确实有更低碳的选择,比如生物衍生燃料,在短期内可以给我们带来显著的减排效果,这也为电动汽车技术和其他技术的发展争取了时间,尽管不能立即实现零排放。但它可以显著降低我们的碳强度,使我们更接近碳中和目标。如果我们从投资的角度考虑,那么现在节约碳比10年后再节约碳更有价值,因为碳始终存在于大气中。因此我们预计,在未来几年,我们依然会朝碳中和目标迈进,只是速度可能会比我们目前在一些法规中的规定要慢。我们仍有机会发展和推广包括氢燃料的内燃机在内的其他技术,并在市场上获得一席之地,这些技术能作为我们尽快实现碳中和目标的多样化工具之一,在我们朝这一目标前进的同时,还能维护消费者、制造商和燃料供应商之间所需的经济功能。


非常感谢您的关注。希望接下来的会议精彩顺利。

上一篇:【低碳论坛】崔莹:绿色金融助力汽车产业低碳发展

下一篇:【低碳论坛】 张健:氢能:汽车产业与造福人类完美结合

热门文章

关于我们 联系方式 招贤纳士 隐私政策 车网历程

Copyright©2004-2030 车网世界版权所有 原-京ICP证040347号-1 技术支持:想象力