從電動車發展現況看環境保護的議題

聯合國NGO世界公民總會義工 蘇素貞

  工業革命後人類的生活進入另一個里程碑,這是文明史上最全盛開發的階段。人們也享有前所未有的富裕與享受。但這富裕的表面背後卻也隱藏一些隱憂-資源分配不均與大量的消耗浪費。尤其以大家生活切身需要的石油而言,舉凡食衣住行幾乎每項都與它有關,一八OO年代中期後因煤油的發光用燃油需求量日益增加,使得石油更為重要。約一九七O年時專家樂觀預估石油還有1000年的存量。但是上世紀末時專家預測就沒有那麼樂觀了,就以現在大家生活使用車子的的模式,家家戶戶有機車有汽車,這些交通工具是生活必備,且每家都不只一部。全球汽車總量約10億,消耗速度之快令人詫舌,所以全世界的石油存量,據估算,再過四、五十年,全球的石油即將耗盡,已是公認的事實。另外所引起的溫室效應造成生態改變與氣候異常,已造成環境經濟重大損失。就以台灣而言溫室氣體排放量非常驚人,每年二氧化碳總排放量為2.55億公噸,為全世界第22位,佔全世界總排放量1%(2005年台灣環境保護聯盟公佈之數據)。地球暖化問題背景下,減少汽車二氧化碳排放量已成為首務之急。地球用幾億幾萬年的時間以及多少動物植物所孕育出來的資源,人類卻用不到百年的時間將其耗盡,想想真是令人汗顏。

電動車發展是先進國家的重點發展科技

  近幾年來的確大家也關注到能源危機的問題,也有兩次石油危機的痛苦經驗。在環保的暖化議題下,全球汽車產業加速綠化,對於潔淨能源與環保的要求與日俱增,愈來愈多的移動式載具採用低排放低污染的動力驅動系統作為日常代步工具。台灣在2008年5月行政院將「加強推動低碳動力車輛之使用,研發油電混合等車輛與設施,提高交通工具能源效率與減碳率」列為國家重要施政方針之一。現在更考慮全電動化的解決方式,因此電動車市場快速展開,再度引起人們高度的興趣,及爭相開發此技術,主要原因為能源與污染的問題。電動車的特性為行駛無污染、能源效率高及多變化、低噪音、成本高、行駛距離短、車量重。但是仔細去想想這樣發展的方向是對的嗎?人類使用汽車的惡習就是追求寬敞舒適、馬力強勁因此對省油的概念是最其次。所以發展出的電動車若是性能人與現有汽車差距太大,那也會乏人問津,也就是大家都被寵壞了,每個人開車出門至少都是四人座以上(也就是四人座的車大多只坐一人很難實施共乘制),然後都努力在同一時段用最短的時間達到目的地,高速公路上高速行駛,市區就塞車。幾乎一天內車子喝汽油比人喝的水多。對比到電動車,車廠的目標大多在追求能源效率,但是又不能忽略馬力與空間,然而馬力與空間都是與重量成正比,魚與熊掌不可兼得。

  電動車發展除系統產品外,馬達、控制系統、電池等為關鍵零組件,其中以馬達與電池為關鍵技術,高效率的馬達及電池是致勝的關鍵,就馬達而言磁鐵是最關鍵的核心,材料如釹鐵硼﹑鋁鎳鈷﹑釤鈷等。又以釹鐵硼磁鐵就是最常用的一種磁鐵,含有釹(Nd)和鏑(Dy)等稀有金屬的磁鐵(稀土族磁鐵),能夠提高馬達效率。馬達應用在電動車上會有遇到高溫操作之問題,為保持高溫狀態下的特性,在Nd類磁鐵中添加了Dy。雖然使用稀土族磁鐵提高了馬達的效率,但存在作為原料的稀有金屬獲得的問題。日本豐田官員對稀土的可利用率表達了強烈的擔憂。稀土永磁在電動機中用於控制發動機兩邊的葉片,豐田的電動機需要2到4磅釹。

  電池也是如此,電動車使用之電池有鉛酸電池、磷酸鋰鐵、鋰錳電池等關鍵材料在陰極材料,電動車目前普遍使用磷酸鐵鋰(lithiumironphosphate,LiFePO4)陰極的設計。陰極材料是鋰離子電池中最貴的東西。日本和南韓等其他國家的製造商都轉向了由鈷、鎳和錳所組成的3元素陰極,希望提高容量。供電動車和其他應用的大容量鋰離子充電電池,一般採用三元素:鈷酸鋰(LiCoO2)鋰錳氧化物(LiMn2O4)或磷酸鐵鋰(LiFePO4),陰極配合石墨基陽極。未來的發展方向可能會遵循著更高能量密度、更佳安全性與較低材料成本等三項關鍵因素。這兩項關鍵組件共同的特點就是未達到高效率、高容量的目標而採用許多稀有金屬如鋰、鈷、釤、錳、鏑等。稀土類金屬大量應用在光學、鏡頭、磁氣、螢光、觸媒、電子,超導體等。首先談談這些稀有金屬是利用在哪些產業上使用:

* 鈦/鎂:航空,海水淡化,建廠,發電,核能,鋼鐵,鋁合金。
* Ta/Nb:陶瓷,光學,超硬工具,電子,特殊鋼,耐熱材。
* W/Mo:超硬工具,高速鋼,電子,觸媒,合金。
* Ni/Co:不鏽鋼,合金,電鍍,電池,磁性,觸媒,耐熱材。
* SR/Ba:磁性材,陶瓷,管球玻璃。
* Sb:難燃劑,蓄電池,減摩合金,玻璃清澄劑。
* Ge/Ga:PET樹脂觸媒,光產業,紅外線,化合物半導體,螢光。
* Zr/Hf:核能,耐火材,電子材料,精密陶瓷,感應器。
* Li/Be:二次電池,特殊玻璃,氧化物結晶,航空等。

  我們會發現,其實這些稀有金屬離我們的生活並不遠。因此掌握這些礦產就掌握了未來經濟命脈,正如現在掌握石油就掌握了經濟命脈。也因為如此美國不惜發動兩次伊拉克戰爭。未來也將會是稀有礦產的爭奪戰。成敗的關鍵之所繫。能源密度以燃料電池為最高,但其成本也最高。目前電動車的成本約為傳統車輛的2-3倍,而造成本高的要原因為電池。

電動車是萬靈丹嗎?還是另一個夢靨

  電動車真的是解決現有汽車問題的萬靈丹嗎?顯然不是,在減少對石油的高度依賴,電動車是不得不的選擇,如果電動車目標是節能的話,仔細去想一想從礦產的開採到製造出電池與馬達的過程中真的有達到節能嗎?答案應該是否定的,因為稀有金屬顧名思義就是要從大量礦土中才能分離出一點點金屬出來,然後組裝製造這些高容量的電池與馬達更是高科技技術,過程也是極為耗能。所以就表面來看電動不需要消耗石油,但在整體過程中已消耗不少能量了。這些稀有金屬第一總含量少,或是只有特定的地方才能取得,第二 用途有限,所以採礦或提煉都付出高經濟成本與能源。第三, 自然界含量不少,但是提煉需要的技術性很高也只有一些先進國家有此技術。第四是資源擁有國的蓄意操控。目前,93%的稀土元素製品都由中國占有。其中兩種元素的輸出對綠色能源技術和導彈等軍事設備的廣泛應用至關重要。過去3年,中國每年都在減少稀土的出口量。今年的出口配額有望成為歷史最低。再回頭看看到底是哪些國家的儲量最多呢?基本上是五個國家:中國,南非,俄羅斯各國,澳洲及加拿大。中國自2006年底開始了一連串管制稀有金屬的政策。首先,是獎勵出口稅的廢除,禁止委託加工,將半成品出口的路也封了。出口許可制度的強化。最後是提高出口稅。這麼一來,元材料取得不只是成本提高,取得門檻也更高了。俄國則是將已經逐步民營化的金屬公司再納入國營企業旗下。並且這兩個國家也積極地利用這些資源來做為外交的工具。不用說,這些稀有金屬的流通性一下子就被塞住一大部分。價格不高漲也怪。另外,歐美的非鐵製造商也有進一步的合併行動,單單這三年就有幾家大型的非鐵製造商被合併,最近應該幾乎可說是三大資源公司獨大了:BHP,ANGLO,RIO TINTO,不過金屬專門的XSTRATA也是很強勢的併購特殊資源。這樣的寡佔市場加上中俄的國家策略,從稀有金屬的供給國一轉成為進口國,並且積極地取得海外採礦權。倒楣的是很多稀有金屬礦的擁有國又是社會主義國家,它們取得這些利權又更容易,稀有金屬可以說是更稀有了。看來擺脫石油後又來了一個稀有土,又是另一個夢靨。

  再談廢馬達、廢電池問題,馬達用久了會有弱磁現象,或許可以用技術方式改善,但不是百分百恢復到完全,終究會失效無法使用,當然還可以回收再利用,但又是成本效益的問題,值不值得如此?電池也是如此,電池有生命週期問題,反覆充放電多次後就無法使用要報廢,一樣可以回收再利用,但是符不符合經濟效益也使要考慮到的問題,結論是從原料開採到製造組裝使用與報廢回收等生命週期來看,電動車真的符合環保與節能嗎?筆者想目前大家想開發電動車只有一個目的就是想趁這新興科技海撈一票而已。

為了環境人類需有一個新的行為思維

  如果我們每天都在幻想未來出門還是開著一部寬敞且馬力十足的電動車去上班或是出遊的景象。那從上述的推論來看,我們需要付出多大的代價才能滿足這樣的慾望。地球還有這麼多的資源嗎? 所有高科技的發展背後都需要一龐大的資源來支持,因此在彼此競爭、相互爭奪資源下,人類總是忘了我們身為生命共同體的事實,我們總是運用武力或是文化霸權逼著其他族群就範,我們利益的增長總是建立在奪取他人的利益上,殊不知這些資源是屬於我們的母親-地球的,而非特定國家或是政府,而無言的地球正在不斷被蹂躪與摧殘,這一切的無奈,或許等到有一天,人類面臨到集體毀滅的事實才會真正覺悟。

  若是要真心救地球的話,人類應該開始改變貪婪的心,首先就是從慾望開始改變

一、 改變行的模式,使用大眾運輸工具,長距離交通使用大眾運輸工具。短距離使用輕量化之小型電動車,大量鼓勵使用人力車或步行。

二、 人的改變追求〝快〞的目標,開始一切放慢腳步,學習"慢"的快樂、"慢"的自在。

三、 減少道路之需求,廣植樹木,讓山林休養生息,人類與山林的相互尊重保留好山好水給後代子孫。

四、 降低慾望,慾望是無止盡的,為了滿足人類慾望,就必須去消耗地球的資源。減少開採地球資源讓地球得以生養休息,人類也可以得以安寧。