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油、電車誰環保?能源轉換效率大比拚!

先前已經和大家介紹過,無論是走在環保減碳倡議前端的歐洲,又或是同樣飽受空汙肆虐、機車使用量高的亞洲各國,無不在政策上採取積極促進運具電動化的措施,舉凡設定具體年度的禁售令、電動機車的購車補貼,又或是充換電站的設置獎助,全球正快速迎向運具電動化的時代,新的能源使用及環境友善的產業,也隨著快速崛起,不斷顛覆傳統運輸市場。

遺憾的是,過去機車王國的美名,如今卻面臨台灣產業轉型遲滯的困境。行政院永續發展委員會2019年出版的《臺灣永續發展目標》中分析,台灣產業結構長期低毛利、低價競爭,在科技產業、社會、環境、健康、氣候變遷與能源等面向,均面臨嚴峻的轉型驅迫,且陷入了系統性轉型遲滯的威脅。而轉型是否順利,牽涉到社會各系統能否同步因應挑戰。過程中的障礙克服、轉型速度及社會創新能量,將決定該國家是引領全球者、後進跟隨者,或是陷入轉型困境落入中等發展陷阱者。

運具電動化改革受阻即是轉型遲滯的例子。在「油電平權」呼聲的壓力下,政府在兩年內取消原定2035年禁售燃油車的轉型計畫,如今更成為全球唯一以環保單位補助燃油機車的國家。燃油車銷售在國際市場上每況愈下,國內油電平權口號卻震天價響,以求逐漸式微的既有產業得以延續。然而,為何國際都往「運具電動化」的路上狂奔,一去不復返?電動機車真的環保嗎?台灣燃油機車其實很環保?以上的問題,我們就從能源轉換效率出發,為各界解答電動機車何以具有發展優勢。

能源轉換效率  電動車遠勝油車

許多論者質疑,電動車只是將污染轉移到電廠去了,台灣以火力發電為主,結果可能會造成更多的污染。然而,這樣的推論其實忽略了其中「能源轉換效率」的關鍵差異。

所謂能源轉換效率,是指一裝置輸出的可利用能量相對其輸入能量的比值。在引擎及電廠的比較中,最簡單的理解就是,同樣一公升的汽油,能夠轉換成多少的動能,如果能源轉換的效率越高,動能就越大,交通載具的移動距離就能夠更遠。

根據2018年美國能源局的研究報告顯示,電動車的轉換效率可達77%82%,但燃油車輛的能源轉換效率卻僅有12%到30%,差距遠在數倍之上。若電動車輛搭配動能回收系統,則可額外再提供能源補償,使整體轉換效率達到80%以上。

回到台灣燃油機車與電動機車的比較上,根據經濟部能源局109年5月及6月公告的國產機車車型耗能資料顯示,近來國內大廠車款最高能效測試值,為每公升汽油可行駛達57.1公里。而電動機車方面,依據車輛耗能研究網站的資料顯示以6月份至今最新認證的29款車輛為例,平均能源效率為每度電可行駛約25.53公里,其中最高為每度電可行駛達33.3公里。

為了能確實比較二者的能源轉換效率,我們必須經過以下的計算:

根據經濟部能源局的能源產品單位熱值表一公升車用汽油的熱值約為7800大卡,而每度電的熱值為860大卡,經過換算一公升車用汽油的熱值相當於約9.07度的電(7800大卡/860大卡),不過熱值是在完全燃燒的狀態下所做的計算,真實的電廠燃燒並不完全,因此進一步參酌台電統計火力發電資料顯示108年全火力發電機組的熱值毛效率為45.6%,扣除廠內因為發電所耗用的週邊設備電力比率3.76%,出廠的電為理想狀態的43.89%,而出廠後的電還要經過輸配電網的耗損,根據台電資料顯示,108年線路損失率為3.86%,扣除損失後的電力僅剩下42.2%電動機車電池的轉換效能約為90%,故最終可供使用的電力為完全燃燒狀態的37.98%。

縱使經過上述層層關卡的遞減,一公升的汽油若經轉換仍相當於約3.44度電(9.07*0.3798),依據前述平均每度電可行駛約25.53公里計算,仍可使電動機車行駛達88公里,比燃油機車近來最佳紀錄(57.1公里)仍高出約30公里遠。若同以最佳紀錄進行比較(每度電可行駛達33.33公里),則每公升的汽油換算下來,可讓電動機車行駛超過114公里遠,二者的差異可謂十分顯著。

汽機車即使全面電動化,也不會有缺電危機

論者的第二種質疑,來自於對台灣面臨缺電風險的恐懼。但事實上,即使所有的燃油機車全部電動化,所需的電力也僅佔台電全年度發電量的不到1%,運具電動化並不會造成台灣的供電危機。

根據交通部資料,2018年底台灣地區機車登記且使用中的數量約為1,342萬輛,機車使用者平均每日的行駛里程數為13.3公里,因此可概算得出全台每日平均總里程數約17,848.6萬公里(1,342萬輛乘上平均每日13.3公里)。又根據工研院機械所車輛實驗室機動車輛研究報告指出,電動機車每公里的耗電量約為0.024度,若全台1,342萬輛機車全數替換為電動機車,單日耗電量為428.3萬度電(17,848.6萬公里乘上0.024度),每年合計達15.6億度電。這個數字僅佔2018年淨發購電量2,333億度電中的0.6%,該年度淨發電量扣除總售電量後,仍有餘電量達766.6億度,足以支應全面電動化的市場。

更甚者,即使將汽車也提上運具電動化的進程,電力依舊是充沛有餘。台電曾於2018年受訪表示,汽機車全面電動車化後,概估每天將增加約4,011萬度的電能需求,由於運具的使用時間以日間為主,電池的充蓄電則以夜間為大宗,其商轉模式正好能避開一般用電的尖峰時段。據估算,夏日夜間離峰可提供每天4,000萬度,冬季夜間離峰也有6,400萬度,都足以滿足電動車充電的需要。

財團法人台達電子文教基金會進一步針對電動車對電力供需影響的細部評估報告指出,將臺灣未來人口趨勢、大眾運輸發展、能源轉換效率提升、蓄電容量增加等因素納入考量,若2025年燃油機車全數汰換為電動機車,每年僅需約9.5億度電,而2040年燃油車輛全數汰換為電動機車,每年則需約最多82.2億度電,整體用電負荷根本不成問題。

守護健康,你必須關注污染差異

根據環保署以燃料生命週期評估,考量能源生產、運輸、儲存及行駛階段後,得出七期機車和電動機車在污染物質的基礎排放率上,出現顯著的落差。七期燃油機車每公里一氧化碳排放量約為電動機車的45倍、非甲烷碳氫化合物為63倍、硫氧化物為1.3倍,考量我國機車數量高達1,300多萬輛,及前述電動與燃油機車的能源轉換效率,油車對空氣污染的影響顯然不可小覷。


至於許多反對者對台灣發電結構的疑慮,除前能源轉換效率的分析外,根據環境資源中心的報導,台大風險社會與政策研究中心博士後研究員趙家緯引用聯合國國際資源專家小組2017年報告,若在燃煤發電佔比超過7成的國家推動電動車,可能會增加空氣污染,但以台灣目前的燃煤佔比(2019年為37%,預計2025年降至3成)來看,發展電動車確實有助於削減空氣污染。中興大學環工系教授、長期研究空污議題的莊秉潔也表示,過往確實會顧慮燃煤佔比過高不宜發展電動車,但近來燃煤佔比已有所下降,態度轉趨為支持。

再以未來510年的進程觀察,無論政策是選擇將再生能源的佔比逐步提升(太陽能、離岸風電),又或是延長核電使用期限、重啟,電動機車的污染和碳排都只會越來越少,相反的,燃油機車卻會因為使用年限而逐漸劣化,形成差距逐漸擴大的趨勢。

 「油電平權」是故步自封的修辭

由上述不難發現,即使在台灣的發電結構中,電動車輛依舊能比起燃油車輛,減少更多的污染物質排放,且不會傷害到既有的電力供需。

即使如此,仍有不少論者繼續高喊「油電平權」,主張油車已是環保車輛,但若直接、正面和電動機車的污染物排放進行測試與比較,答案不辯自明。有論者甚至引用機車僅佔台灣整體PM2.5來源比例的5.5%,作為反對改革的理由,刻意忽略鋼鐵業僅佔4~4.8%、電力業4.5~9.9%、營建工程佔2.5~4.5%,若將業別拆解越細,各自佔比當然也就越低,絕不代表能以此作為開脫之詞,而是不同的產業、污染源都應該加倍受到重視,沒有產業或交通運具能置身事外。

轉型的過程必有陣痛與拉扯,罔顧國際政策的趨勢、甚至誤導民眾對電動化的認知,可能使台灣錯失市場良機,影響整體國家的綠色經濟轉型。畢竟,台灣未來真正要面臨的,不會僅是油電平權的假議題,而是如何在快速變遷的國際市場中,以永續經營的理念找到最佳的優勢位置。曾經的機車王國不該故步自封,唯有打開運具電動化的大門,台灣才能找到環境永續、交通革新以及產業發展的三贏之道。