電動 vs 汽油機車能耗比一比:誰才「真的省」直接算給你看 - 電腦王阿達

電動 vs 汽油機車能耗比一比:誰才「真的省」直接算給你看

隨著電動車近年來的流行,許多人心中的疑問之一,就是既然相關環保法規已經對汽油機車給予相當嚴格的條件限制,各品牌後續推出的車款看似油耗表現也都有大幅進步(現在要破 50km/l 的機車好像也不算少見了)。那麼這樣看來,電動車單就能耗方面的表現是否有比汽油車有優勢?又或者該說,到底有沒有比較省能源?這個問題現在也已經有業內人士嘗試研究試算出了結果,以下請觀看來自 Gogoro 產品長彭明義對此議題專業分析的好文轉載。
電動 vs 汽油機車能耗比一比

電動 vs 汽油機車能耗比一比:誰才「真的省」直接算給你看

開過 Tesla 的駕駛們都知道,在數位儀表板上可以找到一個能源效率的數值,顯示行駛每公里需要消耗的電量,這和燃油汽車顯示每百公里需要使用多少公升汽油的概念是一樣的。以我的 Model S Dual Motors 為例,我過去 4,850 公里紀錄的平均能耗是 173 Wh/km(混合高速與市區),我的實際能耗比美國公布的測試數字還要低(180 Wh/km),果然年紀越大,黃金右腳的肌肉就越萎縮,開車純粹就是點對點間移動而已。在台灣電的度量單位是度,1 度電等於 1 kWh = 1,000 Wh,換句話說,我的 Model S 每一度電可以行駛 1,000 / 173 = 5.78 公里(公里/度)。

今年上半年經濟部工業局、能源局、工研院開始實施新的電動車能耗標示規範,要求業者依照電動機車整車性能試驗法第 4 部:續航性能及電能消耗 CNS15819-4(註ㄧ)的標準,測試、標示並公佈每輛現售車款的能耗與續航數據,Gogoro 的智慧雙輪各個車款表現如何呢?

Gogoro S1: 23.8 公里/度
Gogoro S2: 23.3 公里/度
Gogoro S3: 23.8 公里/度
Gogoro 2 Plus: 25.0 公里/度
Gogoro 3 Plus: 27.0 公里/度
Gogoro VIVA Lite: 32.3 公里/度
Gogoro VIVA Plus: 33.3 公里/度(註二)

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對比電動汽車:
Model S Long Range: 5.56 公里/度
Model 3 Long Range: 5.73 公里/度(註三)

機車汽車電動化的先天差異

依照車種的不同,Gogoro 電動機車每一度電可以行駛的距離,大概是四輪電動汽車的 4 到 6 倍,因為電動汽車的移動速度、車重、運載量、空間、舒適性遠比電動機車為佳,自然能耗會多許多(這點和燃油汽車、燃油機車間能耗成倍數差異的狀況相當一致)。

看到了電動車輛兩輪與四輪的比較,我不禁好奇想了解燃油機車和電動機車間的能耗比較又會是如何呢?老實說這個比較不僅非常不直接、而且還有點複雜,需要更多的第三方數據來轉換,如果讀到這邊都還沒有轉台的朋友,讓我們繼續追溯下去。

燃油機車 vs 電動機車能耗試算

首先我們要回答的是:「一公升汽油等於多少度電?」這個「物理」問題,這兩個單位來自不同的星球,這要怎麼比呢?沒錯、電和油在真實世界裡呈現方式差異巨大,不過兩者都富含「能量」,我們可以透過「能量」的單位「焦耳」來進行換算:

– 1 公升汽油的能量 = 33~36 MJ (Megajoules,百萬焦耳)(註四)
– 1 度電的能量 = 3.6 MJ

依照上面的公式換算,1 公升汽油的能量約等於 9.1~10 度電的能量(以下的計算皆以最低的 9.1 度/公升汽油為前提),我們常見的火力發電,就是透過燃燒的方式將燃料中蘊含的能量,轉換以「電」的形式承載之能量。這個燃燒的過程,會有大量的熱被釋出,也可能會有化學物質的排放及殘留,所以真正「能量」轉換的「熱效率」(發電廠發電量 (kWh) 所相當之熱量與所耗用燃料熱量之百分比)一定需要列入考量。

根據台電公布火力發電的「熱效率」,所有火力發電機組的「毛熱效率」,近五年 (2015-2019) 的平均值是 44.34%(註五),如果只看燃油機組的話,其近五年的「毛熱效率」平均值是 41.06%。換句話說,透過火力發電,只有不到五成的燃油能量可以成功地被置換成電能,其餘的在過程中都消逝了。援引台電燃油機組的能量轉換率,1 公升的汽油發電,在台灣可以產生 3.76 度的電。

發電的過程中,除了燃燒,各種機具、儀器、人員、辦公室的運作都還是需要「用電」,所以台電有「廠內用電率」計算,依照台電公布的數據,火力發電機組每發 1 度電需要使用 3.62 % 的電廠用電(2015-2019 平均值,註六),如果單看燃油機組,這個用電比率會提高 6.04%,減除了這個比例,就是「淨」發電量的概念。考慮到這一點,1 公升汽油的在台灣以燃油機組產生的淨發電量(扣除廠內用電 6.04%),可以提供 3.54 度「外界」可使用的電。

電力傳送損耗也列入

電力從發電廠送出來,要經過升降壓與電路運送才會順利到達每個用電戶的手上,這個電力「傳送」過程也是會有損耗的,根據台電公布的數據,過去五年的平均電力傳送損耗是 3.84%(註七),剛才 1 公升汽油的淨發電量,送到用電戶(你、我以及 GoStation 換電站)時,真正能使用的電量剩下 3.40 度。

我們最寶貴的「電力」終於千里迢迢、不畏艱難地傳送到位在全台各地的 GoStation 了,接下來是要將電充到電池裡面,所以用戶下一次交換電池時,可以拿到已經充好電的電池。充電的過程會發熱,GoStation 機台 24 小時的運作也會耗電,在這邊我們推估再消耗 10% 的電能(註九),作為上述兩項工作能源的減抵。換句話說,最終每 1 公升汽油的淨發電量,在傳遞到 Gogoro 交換電池內後,可用來騎車的電量剩下 3.06 度。

電動車的「等效油耗」

搭配前述工研院公布的電動機車能源效率數據,每一公升汽油,透過上述冗長與繁瑣的電力轉換、傳遞、充放過程,用來騎乘智慧雙輪時,其「等效」汽油「油耗」會是:

Gogoro 2 Plus = 25.0 公里/度電 = 76.51 公里/公升汽油
Gogoro 3 Plus = 27.0 公里/度電 = 82.64 公里/公升汽油
Gogoro VIVA Plus = 33.3 公里/度電 = 98.86 公里/公升汽油

我們來比對一下汽油機車的油耗狀況,下面是今年四至六月新發表的幾款燃油機車,根據經濟部能源局揭露的國產機車耗能證明核發資料(註八),其能效測試值為:

– Yamaha Cygnus Gryphus 125 = 48.9 公里/公升
– Yamaha Axis Zii 125 = 57.1 公里/公升
– Kymco Cue 100 = 52.7 公里/公升
– Kymco GSense 125 = 45.5 公里/公升
– Sym Z1 Attila 125 = 52.4 公里/公升
– Sym Jet S 125 = 45.8 公里/公升

▲圖:七期環保後的能耗要求也有所提升,但對決電動車差多少也讓人很好奇(來源:YAMAHA)

平均來說,騎乘電動機車的能源使用效率,可以到達騎乘燃油機車的「1.56-1.88 倍」之間。這裡還沒有計算:
– 提煉車用燃油的能耗
– 每天透過油罐車運送燃油到全省各個加油站的能耗
– 加油槍洩漏油氣的減損
– 加油站本身營運的能耗

電動化的理由

如果看到這邊都還沒有轉台,好學不倦且聰明絕頂的你自然會更清楚,為什麼全世界車廠、政府都在推行車輛電動化,任何軌道交通也都堅持使用電力推動(高鐵、鐵路、捷運、輕軌),就連公車也是要逐步電動化。純燃油車輛要再提高 50% 以上的油耗表現,已經不是目前的科技與成本可以負擔的了。

電動車輛開闢了一條新的路徑,讓能源使用更有效率,減少二氧化碳的排放(因為行駛同樣里程,電車用掉更少的能源,同時多元的發電方式及技術演進可以更乾淨、更有效(註十)),更不用說讓伴隨燃燒的熱氣、噪音、污染遠離地狹人稠的城市地區,大幅減少隱形但對人體健康傷害最大的各式路邊污染。

我們每天用的電,是透過同一套台電發電系統所產出的,消費者用來開車、騎車的電,不會比開電燈、吹冷氣、滑手機、看電視用的電更髒或是更乾淨,增加整體能源的使用效率,才是作為地球公民(其實你我都只是過客)應盡的責任。

另外阿達也拍過一個探討GOGORO收電池月租費是否合理的影片,歡迎大家也可以看看一起討論(也歡迎訂閱):

 

註ㄧ:經濟部能源局電動車自願性能源效率標示作業要點
註二:工研院車輛耗能研究網站完整資料
註三:美國 EPA 電動車輛能耗資料。

註五:毛熱效率:本公司為配合政府穩定供電政策,協助國家經濟發展,創造台灣優質投資環境,各火力電廠機組皆兢兢業業地營運,以求降低發電成本及穩定供電,優先以成本較低之台電燃煤基載機組供應系統所需電力,再以成本較高之燃油及燃氣的中尖載機組供電,中尖載機組也提供用電需求變化的變動負載;同時致力提高機組效率,逐步汰舊改建為高效率新機組或進行設備改善,108年為45.6%,為歷年來最佳狀況。台電網站

註六:廠內用電率:廠內用電率(%)為發電生產過程中耗用的輔機用電比率,由於本公司逐步汰舊改建或新建機組或進行設備節電改善,全火力機組廠內用電率已逐年降低,106年為3.55%,創下歷年來最低的佳績。燃煤機組為配合空汙降載或停機及複循環機組受環保限制發電,108年廠內用電率升高為3.76%。(台電網站

註七:線路損失率(台電網站)。
註八:經濟部能源局各車型耗能證明核發月資料
註九:Tesla 電動汽車的充電效率,在使用 240V 壁掛式充電器時,平均可以達到 94%。GoStation 使用 220V / 380V 電力,Gogoro 智慧電池使用與 Tesla Model S / Model 3 相同的 18650 / 21700 汽車級鋰三元電池芯。(來源
註十:108 年台電系統發電量為 2,324.7 億度,其中燃煤 37.3%、燃油 1.9%、燃氣 38.2%、汽電共生 1.8%(不含垃圾及沼氣),再生能源占比為 6.0%(含水力及汽電共生中之垃圾及沼氣),抽蓄水力 1.4%,核能為 13.4%。(來源

引用來源

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