随着二氧化碳排放量的增加，欧洲每年有不少于400,000人因空气污染而过早死亡，全球死亡人数近200万。交通运输不是造成空气污染和全球变暖的唯一原因，但它是首要原因。

怎样才能让我们摆脱困境呢？这个问题现在似乎有了解答。到2040年，法国只能销售零排放汽车，其他国家也宣布了类似的措施。中国是温室气体的主要排放国，也是这场汽车电动化的先锋。

不再有柴油车、汽油车，也没有混合动力车和插电式混合动力车。除非到那时出现新技术或新燃料，否则到2040年，我们将在纯电动汽车和氢能源汽车之间做出选择。当然，我们还将需要拼车，汽车共享，公共交通甚至是无人驾驶飞机。但是我们仍然需要私人乘用车。我们的选择是什么？

按目前的技术预测，一辆配备100kWh电池的纯电动汽车可在两次充电之间行驶500公里以上。充电桩的功率高达350kW，您只需20分钟即可为100kWh电池充满电。未来是由巨大的电池与快速充电的相结合吗？还是燃料电池汽车与绿色氢 ?

让我们通过用户比赛、环境比赛、电网匹配比赛以及基础设施比赛四个比赛来判定未来的交通是属于纯电动还是氢能源：

用户比赛

我们的比赛时间设定在2040年。假设2040年您需要购买一辆新车，在配备100 度电池的纯电动汽车和可存储5公斤氢的燃料电池汽车之间做出选择。怎么选择？让我们客观地评估一下每辆车的利弊。

1.1 充电时间

使用氢气，无需快速充电，只需5分钟即可在加氢泵上完成，就像今天给汽车加油一样容易。至于充电，我们至少需要15分钟才能充满80％，在极端温度下情况更糟。氢汽车赢一局！

1.2 续航里程

电动汽车的能耗为50Wh/km（雷诺Twizy）至200Wh/km(Tesla Model S)，如果使用暖气或空调，还会更多。在高速公路上能耗也更多。让我们按200Wh/km计算。如果电池的存储能量为100kWh，则续航里程能达500km，但目前很少有纯电动汽车能真正达到。而一辆Toyota Mirai只需加5公斤氢气就能开500km。氢汽车又赢一局！

1.3 热天续航里程

空调系统里有一台压缩机，压缩机由一条皮带驱动，皮带连接到传统车辆的发动机上，并且在未来的汽车中是电动的。压缩机消耗电力，因此会减少汽车的续航里程，而且会减少很多！根据美国汽车协会的实验结果，热天开空调，电动汽车的续航里程会降低33％。纯电动汽车的续航里程从500公里减到350公里以下。至于氢燃料电池汽车，空调也需花掉33%电。这次氢汽车与电汽车打个平手。

1.4  冷天续航里程

再次根据美国汽车协会的结果，在寒冷的天气下，如果使用加热装置，则纯电动汽车续航里程的损失会达到60％的极值，续航里程由500公里变成200公里。因此，您必须事先计划好行程，以免陷入冰冻天气。但冷天加热对氢能汽车的影响不大。实际上，氢能汽车的燃料电池会散发出足够的热量来加热乘客舱，续航里程不会减少。氢汽车又赢一局！

1.5  低温启动

谁不知道在寒冷的天气里启动的痛苦？电池电动汽车不会发生这种情况，尽管在电池预热期间可用功率会受到限制。燃料电池将氢转化为电能和水，低温水会结冰！因此，在寒冷的天气里必须对氢燃料电池汽车采取预防措施。汽车停车时，必须把水清除干净，并且在启动时对燃料电池系统进行加热。纯电动汽车不需要预热时间，因此在这里占有优势。电动汽车赢一局！

1.6  买车费用

目前纯电动汽车和氢燃料电池汽车的价格都很高。可以肯定，到2040年，它们都应该有时间把价格降下来。这一局平手！

1.7  用车费用

氢气的成本仍然很高：每公斤合格绿色氢气约15欧元，一辆氢气车的消耗量为1公斤/100公里，我们得出的价格为每公里15生丁。15生丁是电动汽车行驶消耗一度电的价格，可行驶5公里。因此，纯电动汽车每公里花费约3生丁。低很多！即使与目前的柴油相比，氢气也很昂贵（6升/100公里，1.5欧元/升，每公里9生丁）。当然，氢气将来的价格会下降，但考虑到将电能转化为氢的效率，氢汽车的使用成本仍至少是电动汽车的三倍。难怪埃隆·马斯克(Elon Musk)称氢汽车为“笨拙的愚蠢”。这一局电动汽车稳赢！

1.8  可靠性

目前有关这些新动力传动系统可靠性的信息很少。燃料电池的寿命因其50％的效率而大量发热，是一个微妙的课题，但丰田似乎掌握了技术，并提供8年或16万公里的保修。Symbio通过为电池提供10年或30万公里的保修来进一步发展。就其本身而言，特斯拉为电池提供8年保修。

考虑到目前氢燃料电池和氢储存技术有待成熟，可靠性方面的未知数更多，电动汽车又赢一局。

1.9  充电或加氢设施

给电动汽车充电并不总是那么容易，尤其是如果您像45％法国人那样，住在公寓楼中。但法国目前有超过25,000个公共充电桩，而加氢站只有二十个。在中国，差距更加惊人：200,000个公共充电桩，但只有6个加氢站。当然，这种状况将会改变。法国的目标是在2028年达到400至1000个加氢站。中国2030年将有3000个加氢站！但无论如何，我们永远无法在家中给车添加氢气。因此，这局电动汽车又赢了！

比赛结果：纯电动汽车以4比3赢得第一场。

环境比赛

我们假设的比赛时间仍然是在2040年，这一次是生态理念的比赛。无论是纯电动汽车还是氢燃料汽车，它在使用中均无污染排放。这对我们每个人的肺都有益。但是，若做总体的比较，这两种汽车在二氧化碳排放方面真的一样吗？

2.1 “井到轮”的碳排放

井到车轮的碳排放包括能量的产生和分配以及车辆的使用。让我们先谈氢，并假设是由可再生电力生产的绿色氢。由绿色氢驱动的氢燃料汽车运行时不会排放二氧化碳，而仅排放水蒸气。把氢从生产现场运输到加氢站会排放二氧化碳，但比较少。因此，这几乎是一款真正的井到轮零排放汽车。

绿色氢是通过使用可再生电力电解水而获得的。正如我们所见，它环保但昂贵。如果通过重整烃来生产氢(目前95％的氢用这种方式生产)，那么它会便宜得多，但每生产1公斤氢，就会排放10公斤二氧化碳。加上氢燃料汽车运行的消耗（1公斤/100公里），则相当每公里产生100克二氧化碳。这个成绩并不比混合动力汽车或柴油车好。因此，将来别无选择，只能使用绿色氢...

再来谈电动汽车，这里事情比较复杂。不是因为它的常规排放为零，而是因为与它的能源生产有关的排放。在法国，依靠核能发一度电只产生100克的二氧化碳，但在美国则接近500克，在中国为700克，加上电动汽车运行的消耗（200瓦时/公里），法国的纯电动汽车的二氧化碳排放量约为20克/公里，美国约为100克/公里，中国约为140克/公里。可以看出，在美国、中国乃至世界大多数国家，纯电动汽车的二氧化碳排放大于混合动力或柴油汽车。

电动汽车可以用可再生能源充电吗？在大多数国家和地区，目前还没有个条件。在欧洲，荷兰初创公司Jedlix将提供这项服务。该公司通过应用程序，在电商和车辆之间起中介作用，以此来增加充电过程中的可再生能源份额。最棒的是，价格不涨！

但有绿色充电并不意味着能百分之百地绿色充电，并且许多国家现在还没有Jedlix充电。因此，除法国外，在世界大多数国家和地区，这项比赛氢能汽车获胜。

2.2能源运输的碳排放

要运输氢气，需要卡车。由于氢气的密度低，需要很多很多卡车，显然会增加很多碳排放。有一种解决办法是在现场生产氢气，但目前这种技术很少见。电力则很容易运输。电动汽车轻松赢了这一局！

2.3  汽车制造过程中的碳排放

目前，动力电池的碳指标是每生产1 度电池排放175公斤二氧化碳。对于100度的电池，排放的二氧化碳超过17吨。这比混合动力汽车行驶15万公里的排放量还多。也就是说，在车还没开动之前，一辆配备100 度电池的纯电动汽车排放的二氧化碳已经超过一辆开了15万公里的混合动力汽车。当然，若在法国或挪威等低碳电力的国家生产电池，碳排放要少得多。特斯拉正在用太阳能电池板覆盖其超级工厂，以确保到100％的电力将来自可再生能源。

在氢燃料电池汽车中，也有一个蓄电池，但它要小得多。生产一辆氢燃料电池汽车中的蓄电池、燃料电池和氢储存罐排放的二氧化碳加起来大约为3吨，而且这个数字还有变小的余地。因此，这项比赛氢能汽车大赢！

2.4  汽车制造所需的原材料

氢能汽车中的燃料电池使用铂作为催化剂，将氢分离成H+离子和电子。铂金主要产于南非。尽管每辆车铂金的重量不到100克，但也很贵。幸运的是，电池制造商找到了减少数量并回收利用的方法，最重要的是，提取过程没有污染问题。但是，全世界铂金的产量仅约200吨/年，这只够配备约500万辆氢燃料电池汽车。

氢燃料电池汽车还包含用碳纤维增强的塑料罐，而纤维和塑料是用聚合物生产，来自石油产品。还有一个可存储约1 度电的电池，但与电动汽车的电池不可同日而语。

所以现在让我们来看一下纯电动汽车的电池：里面有数公斤的锰，石墨，钴，镍，当然还有锂。一个85度的电池中装有约50公斤石墨和锂！钴来自刚果，在可疑的条件下开采。中国的石墨开采，阿根廷的锂开采在污染和贸易方面也有很多不足之处。简而言之，这项比赛氢能汽车赢得无可争议！

2.5  汽车的后处理

至今为止，关于氢能汽车的回收利用几乎没有人提及，因为它们在市场上基本见不到。但是这方面的研究已有进展，为回收铂或碳纤维开辟了前景。

一辆纯电动汽车的电池里有数百公斤物质可回收！动力电池还有一个秘方……第二次生命！当电池的电量损失20％至30％时，仍可以作为固定电池用。电池用到最后必须进行回收，这并不是件简单的事。但是，一个新的行业正在形成。

在这方面，谁输谁赢现在不好说，平手。

比赛结果：氢能源汽车以4比2赢了第二场。

电网匹配比赛

为了更清楚地分析电网问题，让我们把假设比赛的时间再往后推10年，即2050年。那时的路上只有零排放车辆。再见了汽车尾气! 油费的三分之二也不用交了! 这些零排放车辆总量有多少？拼车，共享汽车和公共交通的发展帮助减少了车的数量，但由于拼车和自动驾驶汽车空载的旅程，每辆年平均里程将有所增加。

假设2050年我们在法国拥有：

2500万辆私家车和轻型商用车（与2017年相比减少了-35％）

年均里程20,000公里（比2017年增长50％）

如果这些车辆都是电动的怎么办？或者相反，如果它们都用氢？对电网会有什么后果？

3.1  电量

我们的纯电动汽车电消耗为200瓦时/公里。每年行驶20,000公里，年电消耗量为4 兆瓦时。如果所有的车都是电动的，即2500万辆纯电动汽车，那么我们的发电量将需达到1亿兆瓦时，即100TWh。这相对于2017年法国电网发电总量的19％！

现在让我们看绿色氢。通过电解水产生1公斤并将其压缩到700巴，需要65千瓦时。结合氢能汽车运行的消耗（1公斤/100公里），相当于电耗650瓦时/公里。超过电动汽车电消耗的三倍！因此，在一年多的时间里，氢能汽车消耗13兆瓦时，而2500万辆氢能汽车将消耗3.25亿兆瓦时，相当当今法国电网年产量的60％以上。这不可能！当然，绿色氢也可以由生物质和废物产生，但目前不大靠谱。因此，这项比赛电动车大胜。

3.2  功率

如果有100万名驾驶员在法国度假时想在30分钟内同时为100 度电池充电，那将会怎样？每辆车需要200kW，一百万辆车总共需要200GW。这已经远远超过法国电力公司网络的总功率（130GW）。一百万车仅占法国总车量的4％，所以要让所有人都能快速充电是不可能的。在电力生产大国法国是如此，在其它国家就更不用说了。

使用氢气，无需快速充电，因此电网没有功率不足的问题。这项比赛氢扳回一分！

基础设施比赛

电动汽车充电桩很简单，费用也比较低，建一个公共充电桩大约需要几千欧元。法国目前有超过25,000个公共充电桩，政府的目标是到2022年拥有100,000个充电桩。

氢气具有密度低、稳定性差、容易泄漏等特点，储存难度大。现在最常用并且发展比较成熟的技术是高压气态储氢，采用高压将氢气压缩到一个耐高压的容器里。目前700bar的高压储氢容器已经上市。建一个加氢站费用非常高，需要1-2百万欧元。法国目前只有二十个加氢站，政府的目标是到2028年达到400至1000个公共加氢站。数量与充电桩没法比！

这场比赛，电动汽车大胜。

比赛结果：纯电动汽车以1比0赢了第四场。

总结

四场比赛的结果，电动汽车总成绩更好。但未来的汽车赢家肯定是电动吗？结论是不一定。因为无论是用纯电动汽车还是氢能汽车，对电的需求都远远超过目前电网的能力。如果通过烧煤或建核电站来增加电量，显然与汽车减排的环保目标背道而驰。如果通过可再生能源技术增加电量，能满足制氢或给电动汽车充电的需要吗？这个现在更不能肯定！

那么汽车的未来是电动还是氢？通过前四章氢能汽车与电动汽车的全方位比较，您肯定已经看到了汽车将来问题的本质，根本问题还是环境。如果生产一台100度的电池要排放17吨二氧化碳，相对于一辆小型燃油汽车行驶十年排放的二氧化碳总量，这对环境有利吗？如果用可再生能源技术发电，即使发电时没有污染，但生产和建造发电设备会排放很多二氧化碳。以风能为例，据专家估计，建一个1000kW的风能发电站要排放将近2000吨二氧化碳，相当于100多辆燃油汽车行驶十年排放的二氧化碳总量，这还能算环保吗？

因此，为了保护环境，未来的汽车不仅要低排放，还一定要节能。节能的汽车一定是小型的、轻型的。对于城市里的大部分上班族来说，也许轻小型的纯电动汽车是未来最好的选择。有趣的是，中国在这方面不知不觉地领先世界，目前已有超过500万辆LSEV（低速电动汽车）在运行，2020年中国新能源汽车市场最耀眼的明星五菱宏光MINI EV就是一款微型纯电动汽车。

总之，未来的汽车也许由纯电动主导，也许与氢能源平分天下，也许有新的动力加入竞争，但无论如何，有一点可以肯定：为了环境，为了地球，未来的私人汽车一定是轻便、节能的汽车！