赛迪译丛：《开拓进取：零碳汽车的材料脱碳之路》

- 1 -2021 年 7 月 5 日第 21 期总第 494 期开拓进取：零碳汽车的材料脱碳之路【译者按】2020 年 12 月，世界经济论坛开始发布循环汽车倡议框架系列报告，今年 1 月发布的《开拓进取：零碳汽车的材料脱碳之路》是三份框架系列报告中的最后一份。报告指出，电池电动汽车并不能解决汽车行业脱碳的所有问题，材料脱碳将是重点方向。为此，世界经济论坛发起了循环汽车倡议，本报告作为该倡议的框架报告，通过建模分析提出了材料脱碳的多种实施路径，明确了落实路径所需的整体行业战略、细分合作领域、联合体组织、可行试点项目等。赛迪智库安全产业所和世界工业研究所对该报告进行了合作编译，期望对我国汽车行业脱碳有所帮助。【关键词】循环汽车碳减排材料脱碳- 2 -一、循环汽车倡议1“循环汽车”是指一种能使材料使用效率最大化的概念汽车。这种概念车应当在其制造、使用和报废阶段均实现零排放和零污染。目前，循环汽车倡议已组建了一支由汽车生态系统众多参与者组成的同盟军，有志于通过新技术、新材料和新商业模型来促进全球交通业在生态领域的可持续发展。图 1：汽车脱碳预测图2数据来源：埃森哲战略分析循环汽车倡议由三个工作流程组成。材料工作流程：该流程由麦肯锡公司负责，主要关注材料脱碳领域的紧迫任务，具体包括推动闭环回收、加强可循环材料利1循环汽车倡议由遍布汽车价值链的 40 多家企业、研发机构、国际组织、政府部门和智库共同组成，其主要目的是通过新技术、材料创新、汽车使用效率提升和全生命周期管理等手段来对汽车未来的零排放之路进行规划。2本图中，第一阶段采用内燃机掀背汽车模型，含维修配件总重量为 1.7 吨，其中钢 0.90 吨，铝 0.15 吨，塑料 0.29吨，设计报废公里数为 20 万公里，平均载客量为 1.5 人；第二阶段采用电池电动汽车模型，含维修配件总重量为1.90 吨，其中钢 0.70 吨，铝 0.19 吨，塑料 0.32 吨，电池 0.32 吨，设计报废公里数为 25 万公里，平均载客量为 1.5人；第三阶段根据电池电动车消费规定增加可再生能源供给，以降低电网中含碳能源的比例；第四阶段中，循环经济创新将四级可循环电池电动车（完全可循环式）纳入了考虑范围。- 3 -用（从降级流转到其它行业的可回收材料中提取价值）等（见图2）。商业模型工作流程：该流程由埃森哲公司战略部负责，主要内容是制定有助于可循环发展的战略。埃森哲战略部和世界经济论坛合作开发了一套分类系统，目标是最大程度地提升每单位资源消耗量和每单位排放量的车辆运行里程（见图 3）。该分类法兼顾了车辆使用情况、车辆生命周期、材料与能源等一系列与循环商业模型密切相关的问题。政策工作流程：该流程正在实施中，主要功能是链接生态系统的各个节点，并推出全球各国政府适用的政策工具。图 2：循环汽车倡议：组织架构与 2020 年目标二、汽车材料：生产零碳汽车道路上的拦路虎要实现汽车脱碳和巴黎气候协定规定的 2030 年温室气体排- 4 -放减半、2050 年碳中和的目标，就必须对整个汽车行业进行完整调查，摸清车辆生命周期各阶段的排放情况。当前，内燃机汽车终生排放总量中有 65－80%的排放是燃油产生的，有 18－22%是材料产生的（详见图 3）。由于车辆在使用阶段产生的排放最多，汽车行业目前的减排重点是动力总成的电气化。麦肯锡报告指出，要在 2050 年实现净零排放的目标，电池电动车的市场占有率必须在 2040 年达到 100%。为此，许多国家宣布要在 2040 年前停止内燃机汽车的销售。要实现汽车行业的完全脱碳，除动力总成电气化外，还要关注汽车材料的脱碳。电池电动车在使用阶段的排放已大大降低（若使用再生能源充电，电动车使用阶段的排放还会进一步下降），但生产阶段的材料排放（尤其是电池生产排放）仍然很大，这对行业脱碳提出了新挑战（详见图 4）。图 3：汽车厂商延伸价值链的排放与未完全控制的排放- 5 -来源：NGVA，专家访谈，汽车材料脱碳团队分析图 4：对电池电动车和内燃机汽车生命周期与材料排放的调查来源：世界经济论坛，全球电池联盟，麦肯锡分析电池电动车材料排放高的事实说明大规模推广电池电动车并不能解决汽车行业脱碳的所有问题。随着电池电动车的大规模市场化，预计到 2040 年汽车终生排放总量中有超过 60%的排放是- 6 -材料排放（详见图 5），说明汽车行业的脱碳重点应当逐渐转到材料减排。图 5：2040 年汽车材料排放将占汽车终生排放总量的 60%来源：2020 循环汽车倡议对大力发展电动车情形下电动车数量增长的推算三、具有成本效益的材料脱碳之路要真正实现材料脱碳，必须制定数十年的长期战略。战略的最终范围和成本取决于关键技术和经济方面的重点决策。要解决材料排放问题，首先要在脱碳材料和成本方面找到最透明、高效的解决方案。鉴于汽车制造及其供应链的复杂性，减排要求整个行业投入大量时间和精力进行结构调整。为更好了解不同材料脱碳方案的成本和效果，麦肯锡开发了“减排成本曲线”，详细展示了内燃机汽车和电池电动车的各种材料在不同成本区间的减排效果。脱碳有多种途径，但有些情况1.设定每台车每年跑15000公里，报废周期10年，不包括报废车处理阶段的排放。2.2018年平均值 ~120克CO2/公里, 当前目标值 95克CO2/公里; 未来假设: 2030年 75克CO2/公里; 2040年 50克 CO2/公里; 纯电动汽车能耗0.10-0.16千瓦时/公里3.材料排放平均值（每台车所需材料所产生的二氧化碳排放量）：内燃机车3,000公斤, 纯电动车 7,400公斤, 插电式混合动力车 5,000公斤，油电混合电动车4,000公斤 (不考虑车型差异，重点关注脱碳)4. 各种电动车当前的市场占有率约为4–8%; 2030年各类电动车市场占有率: 电池电动车 33%, 插电式混合动力车 12%, 油电混合电动车 7%; 到2040年: 电池电动车 60%, 插电式混合动力车 27%, 油电混合电动车 13%零碳汽车：一辆把碳 使 用 效 率 发 挥到极限的汽车，既在 材 料 方 面 实 现零浪费，又在尾气排 放 方 面 做 到 零污染。要求整个汽车 产 业 链 都 实 现零排放不太可能，但 零 排 放 汽 车 仍是 整 个 汽 车 生 态系 统 的 终 极 奋 斗目标，为此要鼓励全 行 业 的 积 极 参与。- 7 -下是互斥的。（一）减排成本曲线图：材料脱碳的综合视角汽车材料脱碳逻辑复杂，需要的周期也长。车辆开发从初始构思到最终上市一般需要 4－6 年时间。此外，碳减排和碳中和所需的材料生产技术（如电弧炉生产）从工厂建设、质量保障、扩大产能一直到监管审批等都需要时间（有时长达几年）。为此有必要采取综合视角，既对单个的公司目标提供支持，又向整个汽车行业提供支撑，这样做有助于脱碳行动的协调和资源分配。麦肯锡推出了材料减排成本模型，从“碳减排潜力”和“2050年前各时间跨度汽车材料成本变化”两个维度对各种技术方案进行概括（图 6 和图 7 分别描述了 2030 年的减排成本和减排潜力）。减排成本曲线模型：减排成本曲线的横轴代表各技术解决方案的减排潜力，单位是“吨二氧化碳”。竖轴代表采用各技术