低碳交通途径

加快汽车电气化,逐步淘汰石油

玛丽亚·塞西莉亚·平托·德莫拉

发布于2022年9月22日

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我们有一个迫切的需要和一个独特的机会来深刻地改变人们和货物在美国流动的方式.

忧思617888九五至尊娱乐家联盟领导的一项合作分析发现,利用现有技术, 而且成本不高, 我们可以实现零碳排放, 到2050年建立公平的交通系统.

通过逐步淘汰石油,向低碳和零碳燃料过渡,这种转变成为可能. 这消除了危及社区的尾气排放, 同时保持我们的617888九五至尊娱乐目标触手可及. 要到达那里, we need to rapidly electrify vehicle fleets; strengthen 效率 standards for both electric and internal-combustion engine vehicles; reduce emissions from the remaining liquid fuels in hard-to-decarbonize sectors 比如航空, 航运, and long distance road transportation; and enable 社区 to reduce or eliminate the need to drive.

实现这些目标需要在各级行政部门制定一套具有前瞻性的政策和法规,并在有意义的社区参与下实施.

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低碳交通途径

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限制617888九五至尊娱乐变化最严重影响的机会之窗正在迅速关闭, 中国是全球能源的主要消费国,目前是全球第二大温室气体排放国, 美国在减少当前排放方面承担着很大一部分全球责任. 交通运输是全球变暖污染的最大来源,占全国排放量的29%, 也是有毒空气污染的主要来源,对负担过重和服务不足的社区造成不成比例的危害. 我们的交通系统极不公平, 反映了几十年来各级政府错误和有偏见的决定.

忧思617888九五至尊娱乐家联盟(UCS)的分析表明,利用现有技术大幅改变我们的交通系统是可能的. 与咨询委员会和咨询公司“进化能源研究”合作, 我们模拟了一场深刻的变革,从根本上改变了用于运送人员和货物的能源的生产和消费方式. 我们的研究结果表明,我们可以建立一个更公平的系统,不以燃烧汽油和柴油为基础,减少我们今天看到的危害. 这一转变需要四个主要战略:

  1. 快速车辆电气化, 包括建立一个广泛的充电基础设施,以支持不断增长的电动车队, 电网向可再生能源的快速过渡
  2. 加强电动汽车和内燃机汽车的车辆效率
  3. 在难以脱碳的部门减少与剩余液体燃料相关的排放, 比如航空, 航运, 以及一些重型公路运输
  4. 社会和行为的转变导致驾驶减少,交通更加活跃, 比如走路 and 骑自行车; expanded and integrated mobility; and improved public transit

在研究中, 到本世纪中叶,石油作为交通燃料的主要来源将基本被淘汰. 几十年来,交通运输主要以石油为基础, 但与617888九五至尊娱乐变化相关的挑战, 空气质量和公众健康, 环境影响, 价格波动, 地缘政治也促使人们在任何可能的地方逐步停止使用石油,代之以更清洁的替代品. 在我们的结果中, 石油被可再生电力取代,成为交通能源的主要来源. 在我们的核心场景中, 我们显示,如果到2035年所有销售的乘用车和轻型卡车都是电动的, 到2040年,所有销售的中型和重型卡车都是电动的(见图1)。, 提高了车辆效率, 我们可以减少汽油的使用, 柴油, 到2040年和2050年,航空燃料将分别减少59%和84%(见图2),而运输能源相对于今天将减少50%到60%(见图3)。.

到本世纪中叶,交通运输行业将接近完全脱碳在2020年至2050年的核心情景中,排放量将减少98%. 这些减排的大部分是通过汽车的快速电气化实现的, 卡车, 和公共汽车. 电力正迅速被证明优于汽油和柴油,这主要是因为与内燃机相比,电力驱动发动机的效率更高,而且与美国各地的普通汽油车相比,制造和运营电动汽车(EV)产生的全球变暖排放显著降低(Reichmuth), 邓恩, 和Anair 2022). 此外, 电动汽车没有尾气排放,因此对减少当地空气污染有重大影响, particularly in frontline 社区 that have been disproportionally affected by toxic air pollutants emitted by burning gasoline and 柴油 (Pinto de Moura and Reichmuth 2019; Reichmuth 2019). 随着时间的推移,用于燃料电池的电解绿色氢在填补不适合电气化的车辆所造成的空白方面发挥着越来越重要的作用, 比如长途卡车.

到2050年,剩余的排放来自当时仍需要的少量液体燃料 (参见图2). 到2040年及以后,仍将有越来越多的汽车使用内燃机, 因为车辆在路上行驶大约15年. In 2050, 道路上五分之一的重型卡车仍将依赖柴油, 重型汽车的电气化进展缓慢. 然而, 这种剩余的液体燃料主要用于难以脱碳的部门, 比如航空和航运, 以及一些重型公路运输. 可持续生物燃料, 合成燃料, 低排放和零排放的氢是减少运输部门剩余排放的最佳选择.

我们发现的途径在经济上是可行的, 相对于经济规模而言,净成本适中. 经济中所有预测的净能源需求将以低于GDP 1%的净成本得到满足. 在核心方案下,到2030年每年的净成本为450亿美元,到2050年为1550亿美元. 在本世纪中叶, 电网需要8300亿美元的巨额投资, 在可再生能源的部署, 以及零碳燃料, 但这些投资大多被减少化石燃料使用所节省的6750亿美元所抵消. 此外, 这些成本很容易被避免617888九五至尊娱乐变化影响和健康影响所带来的好处所抵消, 以及生活在一个更公平的社会中的其他好处. Such estimates were beyond the scope of this study but have been the subject of many other studies (ALA 2022; Vahlsing and Yagan 2022). 新技术并不是实现碳减排目标所必需的.

能源模式依赖于有限数量的二氧化碳去除技术来抵消经济中剩余的排放 并在2050年实现碳中和, 在生物质供应有限的情况下,主要以生物能源碳捕获和储存以及少量直接空气捕获的形式进行. 能源模型对这些技术的使用反映了当前的认识,即实现净零排放可能需要各种形式的碳捕获和储存(IPCC 2022)。, 但这些技术并非没有重大的不确定性和风险,也与尽快用更清洁的替代品取代所有化石燃料的目标不一致.

电力需求显著增长, 主要由汽车电气化驱动, 对电网有重要影响吗. 向电气化和燃料电池技术的转变与主要来自风能和太阳能的可再生能源发电的显著增加相结合是至关重要的. 用于驱动电动汽车的电力在经济中的份额从不到0增加.从2020年的1%上升到2050年的25%, 而零碳源的份额从2020年的38%增长到2050年的97%. 这些617888九五至尊娱乐需要前所未有的风能和太阳能发电能力以及相关的电网基础设施建设.

社会和行为的改变是一个更清洁、更公平的未来交通的关键方面. 我们开发了另一种低能源需求方案,说明如何超越电气化的技术途径, 效率, 通过减少对能源服务的需求来清洁燃料. 这一情景说明,同样的排放限制和617888九五至尊娱乐目标是如何通过降低能源密集型的生活方式来实现的,从而降低技术和基础设施投资水平. 例如, there would be reduced demand for EV batteries and charging infrastructure; reduced carbon capture and carbon dioxide pipeline infrastructure; and a more manageable rate of renewable deployment, 输电, 以及存储设施的扩建. 最大的减排潜力来自低排放电力驱动的电动汽车, 在Core场景中也是如此. 与发电的核心方案相比,我们实现了34%的减排, 氢的使用量减少30%, 到2050年,液体燃料使用量减少8%.

图表显示了核心情景下按燃料类型划分的新车销售和库存份额
随着电动和燃料电池汽车的部署, 随着时间的推移,汽油和柴油汽车在新车销量(左栏)和车队(右栏)中所占的份额都在下降, 跨越所有车辆类型, 乘用车和轻型卡车的销售将在2035年结束, 到2040年,中型和重型卡车的销量将会下降.
UCS
图表显示在核心情景中运输液体燃料的使用减少
随着电动汽车的快速部署和车辆效率的提高, 在未来20年里,液体燃料的使用量有可能减少近60%,到本世纪中叶,将减少近85%, 相对于2020年水平. 到2050年,剩下的液体燃料将来自难以脱碳的行业, 喷气燃料占剩余的三分之二. 剩余的液体燃料中有一半以上将来自非石油
来源.

注:右边的列显示了2050年使用的各种液体燃料(汽油)的份额, 柴油, 以及如何生产这些燃料(生物燃料), 合成燃料, 和石油).
UCS
图表显示了2020-2050年核心情景下燃料转换带来的交通能源变化
电动汽车的部署, 随之而来的是液体燃料的使用减少, 是交通运输脱碳的主要战略吗, 与2020年相比,到本世纪中叶,交通运输总能耗将减少约50%.
UCS

为了逐步淘汰石油,各级政府需要制定一套协调一致的政策和法规 到2050年实现零碳和公平的交通系统. 政策必须在有意义的社区参与和公平分配负担和利益的情况下实施, 以历史上因交通污染而负担过重的社区为中心. 对于利益相关者——消费者来说,这是势在必行的, 社区, 劳动, 汽车制造商, 公用事业公司, 监管机构, 各级政府的决策者和领导人, 以及其他-在制定政策时有发言权,并了解政策在以下领域的核心作用:

  • 光的电气化, 中期, 重型车辆, 以及充电基础设施和电池的发展;
  • 清洁燃料标准,要求燃料生产商负责稳步减少运输燃料的生命周期排放;
  • 加强全球变暖排放和燃油经济性标准;
  • 可再生能源在电网中的部署以及交通-电力部门耦合的潜力, 如灵活收费;
  • 支持健康的, 各种各样的出行方式,让所有人都能方便地出行, 比如走路, 骑自行车, 使用公共交通工具;
  • 减少驾驶和了解个人车辆使用的影响, 运费, 航运, 和航空;
  • deployment of carbon dioxide removal in circumstances where direct replacement of fossil fuel combustion is infeasible; and
  • 确保减轻负担过重和服务不足社区面临的风险, 解决了历史上的不平等, 与新技术相关的任何负担都应公平分担.

总之, 该研究重申了617888九五至尊娱乐危机和环境不公的紧迫性,并表明我们可以用现有的技术和适度的成本,在本世纪中叶将我们的交通系统脱碳到接近零碳. 但要实现这一目标,我们需要变革性的政策和投资. 我们研究的路径为利益相关者在这个极具挑战性的转型中面对许多权衡和不确定性提供了指导. 评估替代途径至关重要, 因为我们有一个独特的机会在能源和运输系统中进行持久的系统性变革. 但最重要的是,向清洁交通系统过渡30年将产生深远的影响, 因为这个制度深深地影响着社会的许多方面, 远远超出能源系统和减少全球变暖排放的范围,将经济增长纳入其中, 增加和提高就业质量, 更好地利用土地, 更清洁的空气和更健康的身体, 大幅度减少目前在我们的能源和交通系统中根深蒂固的不平等和不公正现象.

这是该报告的浓缩在线版本. 有关所有图表、参考文献和全文,请下载白皮书全文 PDF.

引用

平托·德莫拉,玛丽亚·塞西莉亚. 2022. 交通运输的低碳途径:提高汽车电气化和逐步淘汰石油. 剑桥,麻. 忧思617888九五至尊娱乐家联盟. http://arh8.vencorllc.com/resources/low-carbon-pathways-transportation

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