电气化未来

V IE W P O IN T20 2 3E LE C T R I F Y I N G T H E F U T UREEV 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。AUTHORSAkshay Prasad Hirotaka Uchida Stephen George V IE W P O IN TA R T H U R D. L I T T L E2电气化未来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乘用车 MDT 和 HDT航运航空巴士和小巴 LCV2W / 3W铁路E V C ON V E R SI ON A N D R E T R O FI T K I T S O FFE R A WAY T O C O N V E R TT R A D I T I O N A L I C EP O W E R T R A IN S IN T O EL EC T RI C O NE S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 ） 。注 ： MDT = 中型卡车 ； HDT = 重型卡车 ； LCV = 轻型商用车来源 ： Arthur D. Little ， IEA3%5% 3%7%39%9%11%23% V IE W P O IN TA R T H U R D. L I T T L E3电气化未来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图 2. SEA 中的脱碳没有设定 CN 目标 (净零目标: 2060)20502050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 / AN / AN / A22, 457K18, 374K15, 813K536K2786K645K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 & BEVtarget is high)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 ）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TR ANSP 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 -generation biofuel) are CAPEX - intensive and requires capture facilities and transport pipeles. Their underground storage sites necessitate intricate engineering, geologic assessments,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。 V IE W P O IN TA R T H U R D. L I T T L E4电气化未来图 3. 碳中和燃料CN 燃料清洁能源 ， 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 ： Arthur D. Little图 4. 采用生物燃料的挑战 原料技术。一代 Description 特征来源 ： Arthur D. Little 5 4 3 CCS褐煤可播放的能量 1 蓄电池 2 氢气天然气油 6 天然气 (LNG) 7 8 第三代 （ 3G ） （ 微藻 ）第二代 （ 2G ）（ 废食用油和植物油 ）第一代 (1G) (颗粒)1G油料作物（ 棕榈油、菜籽油 ）糖料作物（ 甜菜 ， 甘蔗 ）能源作物（ 草 ， 树 ， 甜高粱 ）高品质 ，vs铁皮原料2G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废液和废液(污水)高品质 ， 均质低质量、同质非常低质量 ， 异质缺乏商业化规模发展为 3G3G / 4G供燃料使用的藻类(4GRing)通过代谢工程高品质 ，vs铁皮原料87654321生物燃料 (HVO / SAF)生物燃料 （ 生物乙醇和生物柴油 ）抵消燃油合成燃料氨从 1G 过渡到 2G加工难度增加 V IE W P O IN TA R T H U R D. L I T T L E5电气化未来升级到 EV 的成本升级到 EV 的成本$11,000$32,000$4,300-66%$18,250$5,000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 ICEEV 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 。Wood Mackenzie 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 转换的经济效益假设 5 岁 ICE 的现有车主假设 5 岁 ICE 的现有车主（