不可否认,新能源汽车替代燃油汽车是大势所趋,但这是在汽车全生命周期低能耗、少污染的前提下,若一味死磕新能源汽车本身,而忽视其上下游及相关产业的发展和完善,便违背了新能源汽车节能减排的初衷。
文蚬紫文
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近年来,节能减排的呼声越来越高,全球“碳中和”进程不断加速。在国家政策支撑下,新能源汽车,尤其是电动汽车迎来了发展热潮,造车大军蜂拥而至,市场发展前景广阔。根据分析数据显示,锂离子单体电池采用锰酸锂正极和石墨负极,其中电池材料生产能耗为29.9GJ,电池生产阶段能耗为58.7GJ,而电池组装阶段能耗0.3GJ。
锰酸钾电池生产能耗
与之相对,燃油汽车动力系统的生产制造主要考虑发动机的铸造和机加工。发动机主要零部件的生产能耗约417.63kWh。对比可知,在动力系统生产制造阶段,动力电池的能耗要比发动机能耗大得多。
发动机主要零部件生产制造能耗
电池回收与可行性
业内数据显示,2020年我国动力电池累计退役量达到20万吨,预计到2025年退役量将攀升至78万吨。新能源汽车动力电池退役数量呈现逐年增长的态势,而其回收利用体系却尚未完善。废旧动力电池实际流入正轨渠道的数量不足10%,更多的电池流入灰色产业链,甚至不知去向,隐藏着巨大的安全隐患。
按照国家标准,动力电池容量低于80%即可退役回收,这就意味着电池在退役时,仍然拥有很大的剩余价值。通过梯次利用和再生利用,提高了资源利用率,避免了稀缺资源的浪费。然而,电池回收市场乱象丛生,处理不当的电池极易发生泄露、爆炸、自燃,严重危害环境和人身安全,还浪费了大量的资源。
除去流入非正规市场的电池,动力电池回收阶段产生的能耗,主要集中在对稀缺金属材料的回收上。电池材料的回收主要包括火法冶金和湿法冶金等方式,火法冶金适合大规模处理复杂电池组,但燃烧必然会产生废气污染,处理成本较高;湿法冶金技术工艺上相对复杂,但对于金属的回收率较高。我国的动力电池回收工艺还处于探索阶段,技术水平仍有待提高。
由于动力电池规格不一,缺乏统一标准,废旧电池的状态无法追踪,极大增加了回收难度和回收成本,也让动力电池回收利用的可行性遭遇瓶颈。相比之下,燃油汽车动力系统的回收、拆解、材料再生等过程相对简单,且已经拥有一套成熟的工艺和市场体系。
此外,退役电池的残余容量难以估计,需要通过标准测试获取,成本增加的同时拉长了处理周期,也耗费了大量的人力物力,增加了能源消耗。另一方面,由于消费者回收意识薄弱,回收网络尚未完全覆盖,随意丢弃的废旧电池不计其数。企业终归要自负盈亏,金属价格的波动、技术和产能周期也会影响材料回收的效益,对动力电池市场的发展有一定掣肘。
以锂电池为例,锂电池由正极、负极、电解液、隔膜、集流体和外壳等部分组成,在回收利用的时候需要拆解成不同部分分别处理。而市面上的锂电池由多种化学结构和规格工艺,单是拆解就面临大量难题。此外,锂电池的拆解还会涉及到重金属、有机电解液等,工艺技术复杂多样,形成完整全面的回收体系成本太大,短时间内很难实现。
由此可以看出,当前阶段,多种因素共同约束,动力电池的回收市场仍然处于发展的初级阶段,对动力电池回收利用的可行性仍有待提升。
新能源汽车的环保意义
长期以来,新能源汽车似乎被打上了“零排放”、“零污染”的烙印,成为驱动“碳中和”的真理。综合上述,虽然新能源电动汽车在行驶阶段产生的污染低到可以忽略,但在其全生命周期的能耗和污染,似乎与燃油车不相上下。动力电池的生产制造、回收利用的情况也对新能源汽车的环保意义影响颇深。
不可否认,新能源汽车替代燃油汽车是大势所趋,但这是在汽车全生命周期低能耗、少污染的前提下,若一味死磕新能源汽车本身,而忽视其上下游及相关产业的发展和完善,便违背了新能源汽车节能减排的初衷。
尤其是在动力电池尚不能达到全生命周期的零排放零污染的前提下,新能源电动汽车的发展还有意义吗?答案当然是肯定的,推进碳中和是全球发展的必然趋势,因此,如何真正实现动力电池全生命周期低能耗,少污染仍需要进一步布局,推进电池完整周期的工艺、技术走向成熟是汽车产业发展的必然。
对于动力电池的回收利用,无论先行的政策、回收标准,还是技术水平都远远达不到要求,这也导致当今电池回收的污染比燃油汽车还大。这也是新能源汽车遭到质疑的一个方面。另一方面则来源于动力电池生产阶段的排放转移。
针对这两点质疑,更意味着发展新能源汽车的必要性。一旦汽车流入市场,进入消费者群体中,对于汽车排放的管理难度将会成倍增加。燃油汽车的尾气排放离散不可控,如果将离散的排放转移至集中可控的发电厂,将超出人力控制的污染源通过量化集中管控,继而优化发电结构,提高非化石能源的使用率,则可以有效节约成本,减少污染。
而对于动力电池的回收利用,别无他法,终归还是要国家、企业、消费者三方密切合作,建立完善的动力电池回收利用产业链,实现电池剩余价值的利益最大化。任何一个产业的发展都要经历从质疑到成熟的过程,新能源汽车市场的未来仍然大有可为。