电气化未来

VIEWPOINT 2023 ELECTRIFYINGTHEFUTURE EV转换如何驱动脱碳 随着世界实现脱碳的愿望不断增强，一种创新的解决方案正在出现。电动汽车（EV）转换（将现有的内燃机[ICE]车辆转换为电动汽车）提供了一种实用，具有成本效益的方式来使运输部门电气化 ，使新兴经济体能够加快其可持续发展之路。这一观点着眼于电动汽车转换如何推动脱碳，特别是在东南亚(SEA)等新兴市场。 AUTHORS AkshayPrasadHirotakaUchidaStephenGeorge DECARNIZATION& 运输部门 碳中和燃料和电动汽车都是应对运输部门污染的可行方法。然而，碳中和燃料是昂贵的，需要大量的能源来生产，并且具有短期的可扩展性问题，而电动汽车的采用并不能解决现有内燃机车辆的污染问题。这一观点的重点是电动汽车转换，为运输部门的脱碳提供了更实用的解决方案，特别是在SEA等新兴市场。 - 电动汽车改装和改装套件1提供一种将传统的ICE动力总成转换为电动动力总成的方法，从而显着减少ICE车辆的碳排放。EV转换套件可以： 通过使电动汽车更容易获得和负担得起来加速采用电动汽车。 -通过延长ICE车辆的生命周期来创建循环经济。 -通过针对现有的ICE车辆来解决排放的根本原因。 1就本观点而言，EV转换套件也指改装套件。 图1.乘用车温室气体排放量最高 3% 3% 5% 乘用车MDT和 EVCONVERSIONANDRETROFITKITSOFFERAWAYTOCONVERT TRADITIONALICE POWERTRAINSINTOELECTRICONES 全球和区域运输排放目标 气候变化、提高空气质量和减少对化石燃料的依赖 通过《巴黎协定》和缔约方会议(COP)峰会。根据目前的气候预测，到2050年实现全球净零排放，并将全球变暖限制在工业化前水平以上1.5摄氏度至关重要。 根据国际能源署(IEA)的数据，运输部门占全球二氧化碳排放量的近37%(2021年来自最终用途部门)，因此解决车辆排放问题必须是当务之急。更具体地说，根据ADL分析，该行业占美国，印度和中国二氧化碳排放总量的15％-35％。如图1所示，乘用车和商用车辆是最大的排放源，强调了将其电气化的重要性。 世界各国都宣布了以减少运输部门排放为中心的目标。例如 ，欧盟的目标是到2050年将运输排放比1990年的水平至 少减少90％。中国希望到2035年电动汽车占新车销量的 50%。美国的目标是到2030年，零排放汽车占所有新销售 乘用车的50％，并通过《降低通胀法案》等政策大力推动本地生产。 挪威和荷兰已宣布计划分别在2025年和2030年之前禁止销售新的ICE车辆。大多数主要的SEA国家都宣布了雄心勃勃的电气化目标，以与全球趋势保持一致（见图2）。 HDT7% 航运航空 巴士和小巴LCV 2W/3W9% 铁路 39% 注：MDT=中型卡车；HDT=重型卡车；LCV=轻型商用车来源：ArthurD.Little，IEA 11% 23% 图2.SEA中的脱碳 没有设定CN目标(净零目标:2060) 2050 2050 未设置CN目标 2050 没有设定CN目标(净零目标:2050) 30.8% 24.7% 29.7% 27.8% 22% 15.2%    N/A N/A N/A 22,457K 18,374K 15,813K 536K 2786K 645K 2025年汽车总产量的 20%将是xEV 2030年汽车总产量的30 ％将是零排放汽车（即BEV和FCEV） BEV和PHEV将在2025年和2035年分别占汽车总销量的20 ％和50％ 10％的公路运输（摩托车，汽车和PUV） 到2040年BEV和PHEV 没有具体的电动汽车目标到2050年，所有运 输都将依靠电力或绿色氢气运行 到2040年，100 ％的公路运输将成为BEV 高（汽车市场巨大） 高(汽车市场相对巨 大&BEV targetishigh) Moderate（汽车市场和BEV目标适中） Moderate（汽车市场相对巨大，但BEV目标较低） 低至中等（中国电动汽车厂商大量涌入） Low （汽车市场很小） 印度尼西亚 泰国 马来西亚 菲律宾 越南 新加坡 CN目标 2019年交通运输部 门排放量份额 运输部门优先实现净-零目标 运营中的乘用车（ 2021年库存） 电动汽车政策目标 电动汽车市场吸 引力 注:CN=碳中和；EV包括混合动力(xEV)、插电式混合动力(PHEV)、电池电动汽车(BEV)、燃料电池电动汽车(FCEV)和公用事业汽车(PUV)来源:亚瑟D.Little 生物燃料有 作为A，已收到考虑去中心化的P位序解 TRANSP或T部门 碳中和燃料 碳中和燃料在燃烧或使用时不会产生净CO2排放，并且它们使用可持续的生产方法来减少 或者在整个生命周期中抵消碳排放。合成燃料、氢、氨、抵消燃料和生物燃料是碳中性燃料的例子(见图3)。生物燃料作为一种潜在的解决方案受到了相当大的关注 为运输部门脱碳，但其广泛采用存在几个挑战(见图4)。 生物能源与碳捕获和储存(BECCS)(第三代生物燃料)和纤维素乙醇生产(第二种- generationbiofuel)areCAPEX-intensiveandrequirescapturefacilitiesandtransportpipeles.Theirundergroundstoragesitesnecessitateintricateengineering,geologicassessments, 并遵守安全和环境法规。建立生物质原料供应链，转化设施和精炼设施也是CAPEX密集型的。这就是为什么第二代和第三代生物燃料的成本是化石燃料的1.7-2.3倍，使它们在商业上不可行。 氢燃料的可扩展性受到电解（主要生产方法）的能源密集型和昂贵性质的阻碍。可扩展性是 进一步阻碍了可持续氢生产所需的可再生能源的低可用性。同样，生物燃料生产-涉及复杂的能源密集型过程 例如费托合成和热解-需要在设备、基础设施和原料方面进行大量投资。 鉴于与碳中和燃料相关的挑战，运输部门的电气化已成为脱碳的首选途径。 图3.碳中和燃料 CN燃料 可播放的能量 2 氢气 1 蓄电池 1 2 3 4 5 7 8 清洁能源，例如可再生能源和核能，储存在电池中并用作燃料 3 氨 褐煤 合成燃料 4 油 CCS 抵消燃油 6 天然气 天然气(LNG) 第一代(1G)(颗粒) 7 第二代（2G） （废食用油和植物油） 生物燃料（生 物乙醇和生物柴油） 第三代（3G）（微藻 ） 8生物燃料 (HVO/ 灰色氢（重整），蓝色氢（重整+CCS）和绿色氢（可再生能源的水电解）被分类和用作燃料 根据原料的氢分类和用作燃料，分为灰色氨，蓝色氨和绿色氨 合成气由氢气和CO2产生，合成燃料通过FT方法精制并用作燃料 ；由于氢气和CO2的来源，环境影响波动 使用CCS和信用额度来抵消石油和天然气用作燃料的二氧化碳排放 5 6 天然气液化成液化天然气和液化石油气用作燃料；燃烧天然气发电 乙醇和柴油由谷物等生物质资源生产，并与石油产品混合使用 可以在不与石油产品混合的情况下使用，通过加氢处理从废食用油，植物油和微藻油生产生物燃料 注：CCS=碳捕获和储存；LNG=液化天然气；HVO=加氢处理植物油；SAF=可持续航空燃料来源：ArthurD.Little 图4.采用生物燃料的挑战 油料作物（棕榈油、菜籽油） 1G 糖料作物（甜菜，甘蔗） 高品质， v铁皮原料 s 能源作物（草，树，甜高粱） 农业和食物浪费（甜菜浆，废油）废气和填埋气（CO2、 CO、沼气）农业产业（稻草，甜菜顶部）林业产生（木材废料，林业产品）城市固体或工业废物 高品质，均质 2G 低质量、同质 废液和废液(污水) 非常低质量，异质 缺乏商业化规模发展 为3G 3G/4G 供燃料使用的藻类 (4G通过代谢工程 Ring) 高品质， v铁皮原料 s 从1G过渡到2G 原料技术。一代Description特征 加工难度增加 来源：ArthurD.Little EV采用 根据IEA的预测，到2030年，所有运输模式（不包括两轮车[2Ws]/三轮车[3Ws]）的电动汽车普及率预计将仅达到1.45亿辆，占公路车辆车队的7％。有三个主要原因 。首先，与ICE车辆相比，较高的前期成本阻碍了采用，尽管电动汽车的总拥有成本较低。二是充电基础设施不发达，充电稀缺。 点和缓慢的充电速度，给电动汽车车主带来了里程焦虑和不便。这是一个经典的“鸡和蛋”困境：充电基础设施提供商在电动汽车达到临界质量之前，对投资市场犹豫不决 ， 并且消费者不愿意在没有完善的、广泛的充电基础设施的情况下拥抱电动汽车。第三，有限的可用性 与ICE汽车相比，EV车型限制了消费者的选择和负担能力。在全球范围内，ICE：EV车型的比例为13：1。即使在电动汽车采用方面取得了长足的进步的中国，这一比例也为2.2 ：1，而泰国等新兴经济体的比例为9.7：1。 WoodMackenzie预测，到2040年，全球电动汽车存量将达到3.23亿辆。与运营的约14亿辆ICE汽车相比 在2022年全球范围内（根据Hedges＆Company），迫切需要一种创新的解决方案来有效减少现有车辆库存的温室气体 （GHG）排放。 的好处 EV转换 EV转换有可能通过将常规ICE动力总成转换为电动动力总成来迅速使运输部门脱碳。在本节中，我们探讨EV转换提供的优势和机会。 电动汽车转换是电气化最具成本效益的途径 电动汽车转换显著降低了与购买新电动汽车相关的前期成本(见图5)。中档电动汽车的成本在40,000-50,000 美元之间。电动汽车转换套件的续航里程为250公里(km)，动力容量为25-30千瓦时，成本约为11,000美元，节省66%。在像SEA这样的地方，成本考虑至关重要 电动汽车转换在消费者决策中的作用，为电动运输提供了一条更实惠的途径。 图5.EV转换的经济效益 备选案文1: 新的EV购买与ICE转售 备选案文2: 用EV转换套件改造现有的ICE 假设5岁ICE的现有车主假设5岁ICE的现有车主 $50,250 （单位：美元） 升级到EV的 升级到EV的 成本 成本 $11,000 $5,000 $700 $32,000 $1,000 $4,300 -66% $18,250 e4WICE残留物净EVBatteryBMS电气EV安装 值保费pack组件改造套件 注：e4W=印尼电动现代科纳的价格；BMS=电池管理系统来源：ArthurD.Little VIEWPO在TARTHURD.LITTLE 电气化未来6 没有LOGIESDESIGNEDTO DECARBONIZESTEELPRODUCTIONSTILL FACESIGNIFICANTCHALLENGES EV转换延长了ICE车辆的生命周期 中型ICE车辆产生大约 24吨二氧化碳在其生命周期中。约5.6吨二氧化碳来自生产过程的碳足迹，其中约75%由车辆结构中使用的钢贡献。钢铁生产是能源密集型的，约占全球二氧化碳的8% 根据行业数据，排放量。旨在使钢铁生产脱碳的技术(例如Procedre、碳捕集与封存、电弧炉、氢基直接还原铁）仍面临重大挑战。相比之下，EV转换延长了现有ICE车辆的使用寿命 ，导致对新车的需求减少，从而减少了对碳密集型材料如钢的需求。减少需求将消除大量需求。 与车辆制造过程相关的二氧化碳排放量。 电动汽车转换迎合了现有的ICE基地 政府的电动汽车目标主要集中在新车销售上，基本上忽略了现有的ICE汽车库存，这是温室气体排放的主要来源（参见图2）。根据IEA的数据，2019年，印度运输部门排放了近 320吨二氧化碳。这大约是该国整体碳排放量的15%，其中 90%以上来自公路运输领域的现有车辆。