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在台灣，電動車較優

在美國，有些產煤地區的電力來源以燃煤火力發電為主，導致電動車的二氧化碳排放量反而比汽油車更高。在台灣，情況又如何呢？
撰文∕李名揚

重點提要
■汽油車的引擎並非一直維持高功率運轉，導致能源效率只有發電廠的一半，因此雖然輸配電會有損耗，但汽油車的能源效率仍比不上電動車。
■火力發電廠的排碳量與燃料種類有關，以台灣的發電結構，電動車的排碳量少於汽油車。
■整體而言，火力發電廠的污染雖比汽油車嚴重，但污染物經過集中處理，可以盡量減低排放。

在台灣，目前仍以汽油車為主要交通工具，不過電動車已被行政院列為「四大智慧型產業」之一，和雲端運算、發明專利產業化、智慧綠建築並列。電動車的污染來自於供應其電力的發電廠，台灣到底適不適合發展電動車，要以汽油車的汽油引擎和發電廠的發電裝置來做比較。

能源效率
我們以輸出動力相當的1500c.c.汽油車與50~60千瓦電動車來比較，先從車子動力的源頭來分析其使用能源的效率：汽油來自於進口的石油，根據工研 院機械所副所長王漢英團隊的研究，從進口石油進行精煉一直到真正提供車子行駛，只有14.6%的能源成為車子的動力，其他都在過程中損耗掉了。

電動車的電力來源主要為台灣電力公司，因此得先探討台電各種發電廠的能源效率。台電2009年共發電1434億度，其中非再生能源的火力發電和核能發電佔 了95.4%。這些發電方式的能源效率，除了複循環式天然氣發電的效率較高外，其餘均在30~40%（即燃燒煤、油、天然氣以及引發核分裂所產生的能量僅 有30~40%轉為電能）。王漢英的研究團隊據此估算出台電的平均發電效率約為34.25%，再計算從發電廠到電動車的能源傳輸，最後得出電動車的能源效 率為20.1%，高於汽油車的14.6%，這代表電動車和汽油車行進相同距離時，電動車消耗的能源比較少。

其實這兩種能源的傳輸，即從發電廠到車裝電池，和從石油到汽油引擎，能源的損耗相當接近，那為什麼電動車會勝出？台北科技大學車輛工程系主任吳浴沂解釋， 台電大部份電力來源為火力發電與核能發電，火力發電廠不論燃油或燃煤，都是將水加熱為水蒸氣，再推動渦輪發電機，這種在裝水鍋爐外部燃燒加熱的裝置稱為 「外燃機」（核能發電也是同樣的工作原理，只是熱源為核分裂而非燃燒）；天然氣發電和汽油引擎則是「內燃機」，即燃料在燃燒室內燃燒膨脹，直接推動機械做 功，進而發電或使引擎運轉。

以目前的科技，內燃機和外燃機的能源效率都在30~40%，即燃燒燃料所產生的能量只有30~40%會轉換成機械能或電能。但是，不論內燃機或外燃機，都是在最高功率發電或運轉引擎的情況下，才能達到這樣的能源效率，這也造成了汽油車和電動車的能源效率差異。

以發電機而言，不論外燃機或內燃機，都是以接近最高效率在運轉，因此能源轉換效率可以達到王漢英所估計的34.25%。但是汽車在行駛的時候，卻很少是油 門踩到底而使汽油引擎以最高功率運轉，大部份時間都是以低功率在運轉，此時能源轉換效率相當低；甚至在等紅燈時，汽油持續燃燒，效率卻為零。這使得汽油引 擎的平均能源效率估計只有17.7%，大約只有發電廠的一半。雖然電動馬達運轉時能量也會損耗，但相較之下，總能源使用效率就高於汽油引擎了。

二氧化碳排放
除了能源使用效率外，二氧化碳排放是電動車是否比汽油車環保的另一項重要指標。吳浴沂指出，不同種類的能源，例如煤炭和碳氫化合物，其二氧化碳排放量取決於化學組成中碳所佔的比例。

以煤炭而言，其組成全都是碳，燃燒之後全部變成二氧化碳，所以燃煤的火力發電廠碳排放量自然最高。

碳氫化合物如石油，由於碳和氫在氧化時均會釋出能量，而氫燃燒後產生的是無污染的水（H2O），因此顯然氫碳比越高，要產生相同熱量所需的碳就越少，所排 放的二氧化碳也就越少。天然氣的主要成份是甲烷（CH4），氫碳比為四，是氫碳比最高的燃料，排放的二氧化碳最少；其餘燃料不論汽油、柴油或其他重油，都 是以碳為主的長鏈分子，中間一長串碳原子每個都接兩個氫原子，因此氫碳比略大於二，排放的二氧化碳量介於天然氣與煤炭之間。

汽油車使用的燃料是汽油，電動車則取決於不同種類發電廠的配比。燃煤火力發電廠所佔比例越高，發電排放的二氧化碳越多，就等於電動車排放了越多的二氧化 碳；而完全不排放二氧化碳的核能發電、再生能源及排放較少二氧化碳的天然氣發電所佔比例越高，電動車排放的二氧化碳就越少。以台灣而言，燃煤火力發電廠佔 台電總發電量42.5%，根據王漢英的研究，電動車平均每行駛一公里，會排放115.1公克的二氧化碳，而汽油車則會排放168.2公克，因此電動車確實 比較環保。

【欲閱讀完整的豐富內容，請參閱科學人2011年第107期1月號】