赛迪译丛：《开拓进取：零碳汽车的材料脱碳之路》

2020 年 12 月，世界经济论坛开始发布循环汽车倡议框架系列报告，今年 1 月发布的《开拓进取：零碳汽车的材料脱碳之路》是三份框架系列报告中的最后一份。赛迪智库安全产业所和世界工业研究所对该报告进行了合作编译，期望对我国汽车行业脱碳有所帮助。

“ 

报告指出，电池电动汽车并不能解决汽车 行业脱碳的所有问题，材料脱碳将是重点方向。为此，世界经济论坛发起 了循环汽车倡议，本报告作为该倡议的框架报告，通过建模分析提出了材 料脱碳的多种实施路径，明确了落实路径所需的整体行业战略、细分合作 领域、联合体组织、可行试点项目等。

”

一

循环汽车倡议

“循环汽车”是指一种能使材料使用效率最大化的概念汽车。这种概念车应当在其制造、使用和报废阶段均实现零排放和零污 染。目前，循环汽车倡议已组建了一支由汽车生态系统众多参与 者组成的同盟军，有志于通过新技术、新材料和新商业模型来促 进全球交通业在生态领域的可持续发展。

▲数据来源：埃森哲战略分析

循环汽车倡议由三个工作流程组成。

材料工作流程：该流程由麦肯锡公司负责，主要关注材料脱 碳领域的紧迫任务，具体包括推动闭环回收、加强可循环材料利用。

商业模型工作流程：该流程由埃森哲公司战略部负责，主要 内容是制定有助于可循环发展的战略。

政策工作流程：该流程正在实施中，主要功能是链接生态系 统的各个节点，并推出全球各国政府适用的政策工具。

二

汽车材料：生产零碳汽车道路上的拦路虎

要实现汽车脱碳和巴黎气候协定规定的 2030 年温室气体排 放减半、2050年碳中和的目标，就必须对整个汽车行业进行完整 调查，摸清车辆生命周期各阶段的排放情况。

▲来源：NGVA，专家访谈，汽车材料脱碳团队分析

▲来源：世界经济论坛，全球电池联盟，麦肯锡分析

电池电动车材料排放高的事实说明大规模推广电池电动车并 不能解决汽车行业脱碳的所有问题。随着电池电动车的大规模市 场化，预计到 2040 年汽车终生排放总量中有超过 60%的排放是材料排放（详见图 5），说明汽车行业的脱碳重点应当逐渐转到 材料减排。

▲来源：2020 循环汽车倡议对大力发展电动车情形下电动车数量增长的推算

三

具有成本效益的材料脱碳之路

要真正实现材料脱碳，必须制定数十年的长期战略。战略的 最终范围和成本取决于关键技术和经济方面的重点决策。

（一）减排成本曲线图：材料脱碳的综合视角

汽车材料脱碳逻辑复杂，需要的周期也长。车辆开发从初始 构思到最终上市一般需要 4－6 年时间。此外，碳减排和碳中和所 需的材料生产技术（如电弧炉生产）从工厂建设、质量保障、扩 大产能一直到监管审批等都需要时间（有时长达几年）。为此有 必要采取综合视角，既对单个的公司目标提供支持，又向整个汽 车行业提供支撑，这样做有助于脱碳行动的协调和资源分配。

▲出处：麦肯锡分析报告（麦肯锡脱碳路径优化小组）

▲出处：麦肯锡分析报告（麦肯锡脱碳路径优化小组）

我们通过 2030 年碳减排模型对内燃机汽车和电池电动车样 本进行分析后发现：2030 年电动车材料排放可在不增加材料成本 的情况下降低 97%，而汽车行业可采取多项措施来协调脱碳行动， 具体包括：

长期节约成本：减排曲线显示有几个解决方案不仅能降低碳 排放，而且同时降低材料成本。

采用成本稍高但减排作用大的绿色钢材生产技术：对钢材进行脱碳很重要，因为钢占车辆重量的 50%~65%，其材料排放也占总排放的 30%~40%。

利用新技术寻找进一步降低成本的方法：有些尚未成熟的新 技术虽有助于减排，但因成本高而不适宜大规模推广。

（二）对内燃机汽车和电池电动车现有成本效益的分析

很多解决方案在技术上是互斥的，因此在决定采用哪个方案 之前要仔细考虑。以钢材生产为例，存在两个可行但互不兼容的 路径：

一是基于碳捕捉和碳存储技术利用高炉进行钢材生产的传 统低碳生产法(CCS)。

二是利用电弧炉和氢基直接还原铁的钢材 生产法(DRI-EAF)。在比较这两种技术时，要重点考虑两者在成 本优化、最大减排潜力、可循环回收潜力等方面的优劣。这些考 虑反过来又取决于现有生产技术路线、技术成熟度、消费者偏好、 组织保障等先决条件。

下面的模型详细展示了 2030 年可能采取的成本效益路线。在内燃机汽车方面，相关减排成本曲线表明约 66%的减排可在不增 加任何成本的情况下实现，其中有 29%的减排可通过降低某些车 型的材料成本实现。

▲出处：麦肯锡分析报告（麦肯锡脱碳路径优化小组）

▲出处：麦肯锡分析报告（麦肯锡脱碳路径优化小组）

（三）钢材和电池具有更大材料脱碳潜力

在一辆汽车的所有材料排放中，钢材和电池的材料排放占比 最高。因此，这两种材料的脱碳的潜力应该最大。在这两种材料 的脱碳方面，有多个互不兼容的方案可供选择。 

钢材

钢材生产减排可通过两个技术路线进行推进：一个是传统的 低碳钢材生产法（见图 10），另一个是电弧炉氢基直接还原铁制 钢法（见图 11）。

▲出处：麦肯锡分析报告

▲出处：麦肯锡分析报告

电池

电池减排模型的重点是活性材料（包括阳极和阴极）生产和 电池包生产3。电池脱碳有两个切入点：一是使用低碳供电，二是把高排放生产流程变成低碳供电模式。

▲出处：麦肯锡分析报告（麦肯锡脱碳路径优化小组）

低碳供电

电池脱碳的切入点之一是使用低碳供电。具体做法是把生产 场所转移到低碳电网的所在地。通过转移，预计（每台车）可减排 1.5吨~1.8 吨二氧化碳，只有目前排放量的一半。

四

汽车生态系统的前进路线

材料成本曲线和技术路线建模为零碳汽车计划提供了参考框 架，但要实施和推行关键脱碳方案，还需要广泛的业内合作。

（一）通过整体行业战略推动上游开展有效减排

当前汽车业内激烈竞争的状态对减排只有坏处没有好处，对 汽车生态系统进行结构性调整是个挑战。有鉴于此，我们应该推行以“引领－分享－跟进”这三个总体战略为特征的系统性合作模 式，通过它为材料脱碳提供必要的动力。

（二）五大关键合作领域

要实现材料脱碳，业内参与者必须将彼此之间的非竞争合作 关系提升到一个新高度。为此，循环汽车倡议内部举办了一系列 研讨会和专家讨论5，提出行业开展合作的五大领域：车辆设计、 循环回收、融资、透明度和能力建设。

（三）汽车生态系统成员共同参与的联合体

要想在汽车生态系统内实施“引领－分享－跟进”的减排框 架，必须推动系统性合作。为此，世界经济论坛和循环汽车倡议 的成员正在筹划成立“汽车循环委员会”（Automotive Circularity Board，简称 ACB）。该组织由汽车价值链的全球参与者共同组 建，目的是推动零碳排放。届时，ACB 不仅会在汽车生态系统内 推动合作，而且还会成立相关平台，就具体项目和倡议开展活动。

（四）潜在的试点项目

设定脱碳设计的原则：实现配件和材料循环利用的主要障碍 之一是各种车辆的设计复杂而不同。

制定有利于回收利用的材料规格：高品质的汽车材料在汽车 报废时一般会降级回收处理，这会导致高耗能基础材料用量的增加。

融资：许多脱碳方案的前期投入巨大，要很久才能收回投资。

透明与可追踪：汽车行业的价值链复杂，无论是汽车厂商还 是最终消费者都很难对排放源头进行持久而完整的追踪和考察。

通过教育和认证来加强能力建设：各组织只有彼此加强合作 才能确保关键脱碳战略取得成功，因此有必要制定各种碳减排标 准以方便合作。

译自：

Forging Ahead: A materials roadmap for the zero-carbon car, January 2021, World Economic Forum

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