闲谈能源电车和环保

拜登早先宣布政府引导电车到2030拥有40%的市场份额，最近又因通胀压力，要求OPEC+增产和释放原油储备。这似乎有些首鼠两端的态度，受到环保人士的讴病，其实反映的是能源，电车和环保三者之间的长短期的矛盾。斗胆闲聊几句这个话题，有不同看法请商榷。

1. 可再生能源会完全取代煤和油气吗？

近二十年，美国煤电减少了一半（见下图）。在核电举步不前的情况下，缺口大部分被天然气发电填补了。原因是北美天然气物美价廉，发电效率比煤还要高一些，但更重要的是天然气的CO2排放只有煤的一半。在可预见的二三十年，天然气是较“清洁”的电资源。

可再生能源发电在稳步上升，但这部分电的来源深受地域和天气的影响。天赏吃饭如冰岛，地热就可以维持举国的能源需求。在北美，加州的清洁能源远远走在其它州的前头。在很多地方，光伏和风能发的电却因不稳定而被称为垃圾电，给现有电力设备增加负担，不是简单拉电网和加电容就可以解决的。

2. 电车比内燃机车环保吗？

一个前提是汽油车的尾气处理催化剂的NOx/HC/CO转化率已普遍超过99%，所以这部分姑且不计。只考虑CO2的排放，也就是能量的利用效率。

i. 内燃机车：汽油内燃机燃油效率 35-40%，柴油驱动车的效率达40-45%。原油到汽柴油的能量效率84.5%。以汽油车为例：

            37.5% x 84.5% = 31.7%

ii. 电车：天然气发电能量效率 42%， 充电效率 85-90%， 电动机驱动效率 85-90%。

             42% x 87.5% x 87.5% = 32.5%

很多电车拥有者很自豪能开80-150mpg，注意这里没有考虑发电的CO2排放。假如把发电的能量效率考虑进去，电车并没有优势。就目前的电力来源，说电车环保是个伪命题，只是转嫁了排放。但不排除在将来，非碳的清洁能源占主导后而改变。

3. 除了电车之外，还有其它选择吗？

读过一些有关未来能源的报告，里面的一些想法挺有意思的。比如，在内华达州的沙漠里设大量的Solar Farms， 产电量可轻松满足全美的用电量，但电能的运输和储存不容易实现（现有技术基本无解）。于是想到用把电转化为无碳的中介化学物质，如氢气甚至氨气。氢气用电生产极其方便，运用燃料电池可高效转化为车用，但运输与安全目前不易实现。氨气可以通过现有石油和天然气管路来运输等等，可是我们能想象开一辆液氨驱动的私家车吗？

谢谢阅读。