在寫完廢棄物、食物對氣候變遷的影響後,今天決定來寫寫「交通運輸」在這之中扮演的角色,每篇都要重述一下初衷:這是一個嘗試把日常生活和永續、氣候變遷梳理出比較完整脈絡的系列,我想透過書寫的方式把自己一路以來學到的永續相關知識、思考彙整,產出一個容易讓人理解的論述,要是讀起來還算有趣就更好了。
交通的範圍有一點大,它涵蓋載人的(客運,Passenger Transport)與載貨的(貨運,Freight Transport),這兩大類別下又有不同的運輸方式。例如,載人的交通工具可以是汽車、機車、公車,而貨車、貨船、貨機則負責貨物運輸。不同運具使用的燃料、適用場景各異,因此在碳排放貢獻、淨零轉型路徑與所面臨的挑戰上也有所不同,在對這個sector有個總體的了解後,這篇文章會聚焦於小客車(Passenger Car)以及其減碳選擇 — — 電動車做較為深入的探討,除了因為比較貼近一般消費者的生活外,後面數據也可以看出這個類別的重要性。
「交通運輸」在總體碳排中的佔比
在討論這個部門的碳排佔比時先釐清哪些被計入其中,以全生命週期(LCA)來說,這個部門從車輛製造、燃料開採、運輸、燃燒,到交通基礎設施建設與維修皆包含在內,不過我們看到的大多數研究報告(包含以下數據)專注於探討「直接排放」,也就是車輛在行駛過程中燃燒燃料所釋放的溫室氣體。
那麼先從總體看起,根據世界資源研究所(World Resource Institute)的統計,整個交通運輸部門約占全球二氧化碳排放量的20%(約78.4億噸CO2),若依據不同運輸方式做拆分,陸上運輸就佔據了其中的約四分之三,而更大比例是來自於載人的交通工具(45.1%),包含了一般自小客車、摩托車、公車/巴士、計程車等造成的碳排。
也滿值得從世界各洲角度來看:北美長期位居排放龍頭,此部門也是美國的第一大碳排來源(28%),美國交通運輸的碳排甚至領先於他們的電力生產(Electricity Generation)和工業部門(Industy)兩大高碳排部門,國土面積大、很多地區缺乏大眾運輸工具,再加上美國人熱愛開車與飛行都是造成的原因,雖然我有時也滿懷疑他們是不是因為沒有方便的大眾運輸選項,所以也只能喜歡開車;在美國生活搭飛機跨州移動也是家常便飯。
不過北美交通運輸排放的世界佔比近年被亞洲超車(但人均碳排仍遠低於北美),這和中國為首的開發中國家私有車擁有率提高、貨物運輸需求提升有關。
對台灣來說這也是一個排放不小的部門,根據環境部氣候公民對話平台的數據,2022年台灣交通運輸部門佔整體約12.7%的碳排(僅包含國內運輸),高達96%來自於公路運輸(畢竟是小島)。
除了看總量,碳排強度更重要
瞭解了總碳排與各地區差異後,為了進一步探討哪種交通工具在碳排方面更有效率,或是哪種最迫切需要減碳,就必須要引入另一個指標 — — 排放強度(Emission Intensity),它是用來衡量每單位運輸活動所產生的碳排放量的指標,載客運輸以 「每人公里」(gCO₂/passenger-km)為單位,表示每名乘客行駛一公里所產生的碳排量;載貨則以「每噸公里」(gCO₂/ton-km) 來表示,橫量運送每公噸貨物一公里產生的碳排量。
這個指標之所以重要,是因為它能幫助我們更細緻的比較不同運輸方式的碳排,舉例來說,一輛客機的「總碳排量」雖然很高,但如果換算成「每位乘客每公里的排放」,有時候它比開一台油車載一個人還要低。
有了排放強度這個概念後可以來看看不同交通工具的表現如何,這邊先聚焦在載客運輸,根據下圖英國企業、能源暨產業策略部的資料顯示,短程飛機的排放強度最高,每位乘客每公里的碳排為255公克,中型油車(通常指的是5人座的家用轎車)、柴油車分居第二、三位,它們的排放強度甚至略高於中長程客機(Wow!),以美國國內移動來說,選擇搭火車相較於搭飛機可以大大減少碳排放量。
在理解了不同運輸方式的排放強度後,下一個關鍵問題是 — — 我們如何降低它? 影響排放強度的因素主要有兩個:運輸工具的能源效率以及所使用的能源種類,電動車(Electric Vehicle)正是在能源來源方面帶來重要突破,成為目前自小客車領域最關鍵的減碳途徑。
電動車不只有特斯拉那種
講到電動車時我們通常會第一個想到大名鼎鼎的特斯拉(Tesla),但其實電動車的類型依據其動力來源與充電方式區分主要有四種:純電動車、插電式混合動力車、油電混合車、氫燃料電池車。
純電動車(BEV, Battery Electric Vehicle)
- 動力來源:完全依靠鋰離子電池供電,無內燃機
- 充電方式:透過外部充電樁或家用充電器充電
- 行駛時碳排表現:取決於電網能源結構,若電力來源皆為綠電則零碳排
- 代表車款:Tesla全系列、Nissan Leaf、Volkswagen ID.4
插電式混合動力車(PHEV, Plug-in Hybrid Electric Vehicle)
- 動力來源:具備內燃機(汽油或柴油)+ 電動馬達 + 電池
- 可純電行駛一段距離(一般 40–80 公里),之後使用燃油驅動或混合驅動
- 充電方式:可透過外部電源充電,也可依賴內燃機發電
- 行駛時碳排表現:部分短途行駛可能零碳排(純電模式下)
- 代表車款:Toyota RAV4 Prime、BMW 330e、Volvo XC60 Recharge
油電混合車(HEV, Hybrid Electric Vehicle)
- 動力來源:燃油引擎 + 小型電池 + 電動馬達
- 充電方式:無外部充電,靠剎車能量回收和引擎發電為電池充電
- 行駛時碳排表現:不能純電行駛,長期減碳效益有限
- 代表車款:Toyota Prius、Honda Accord Hybrid、Hyundai Sonata Hybrid
氫燃料電池車(FCEV, Fuel Cell Electric Vehicle)
- 動力來源:使用氫氣燃料電池發電,驅動電動馬達
- 充電方式:不需充電,而是透過加氫站加氫燃料(類似加油)
- 行駛時碳排表現:行駛時零碳排,僅排放水蒸氣
- 代表車款:Toyota Mirai、Hyundai Nexo、Honda Clarity Fuel Cell
以上可以發現只有BEV、FCEV是純用電動馬達驅動,無尾氣排放,PHEV和HEV則是過渡階段的暫時解方,行駛時仍有碳排,然而FCEV目前還面臨氫氣來源問題(目前大多氫氣來自化石燃料,而非「綠氫」)、成本高昂,以及加氫站稀少等問題,相較之下BEV是現階段較為可行的途徑,所以下面要多講它一點。
所以純電動車真的比油車環保嗎?
單就「碳排」角度來說的話:是。
從產品的生命週期角度來探討(生產到報廢),純電動車的最大碳足跡來自於電池生產,特別是鋰、鈷、鎳、石墨等材料的開採、提煉與加工;此外目前許多電池工廠位於仍以煤電為主的國家,如中國,這也影響了生產階段的碳排放。好在隨著技術進步,這些問題也正在被改善,如有企業致力於提升電池回收技術,以降低對新原料的需求,以及應用再生能源於電池工廠。環境問題以外,電池供應鏈常涉及強迫勞動(forced labor),此類勞權問題也仰賴政府監管與消費者關注。
在行駛階段,前面有提到純電動車排放關鍵取決於充電電力來源,如果來源皆為化石燃料(Drill, baby, drill!)那就相對沒那麼綠(但沒有尾氣排放所以還是比油車好,只是沒有好那麼多),所以隨著各國電網逐漸綠化,BEV 碳排還會進一步降低。
純電動車報廢與回收階段的問題則是有毒物質,而非碳排,廢棄電池可能造成重金屬污染,因此發展更好的回收與二次利用技術相當重要,目前鋰離子電池的回收技術仍在發展中,隨著越來越多的電動車開始上路,這是一個需要盡快解決的迫切課題,也才能讓純電動車更接近「環保」。
這篇從碳排的切角來講純電動車,所以較沒有著重其他電動車面臨的挑戰(價格較高、充電樁不足、續航里程焦慮等),也就沒有貿然推薦大家去買XD,接下來會有航空業的減碳路徑文章!