Elk jaar sterven naar schatting 1,2 miljoen Chinezen voortijdig door een slechte luchtkwaliteit. En de gevolgen voor de volksgezondheid zijn bijzonder ernstig tijdens extreme luchtkwaliteitsgebeurtenissen, zoals beruchte "Airpocalypse" winterwaas-afleveringen.

Een team van onderzoekers van de Northwestern University vroeg zich af of wijdverbreide adoptie van elektrische voertuigen (EV's) China zou kunnen helpen deze dodelijke gebeurtenissen te vermijden. Het antwoord? Het hangt er van af.

In een nieuwe studie, de onderzoekers concludeerden dat de voordelen voor de luchtkwaliteit en de volksgezondheid van EV's - evenals hun vermogen om de CO2-uitstoot te verminderen - in China afhankelijk zijn van het type vervoer dat geëlektrificeerd wordt en de samenstelling van het elektriciteitsnet.

De studie werd vandaag (16 februari) gepubliceerd in het nummer van het tijdschrift van februari 2021 De toekomst van de aarde .

"Een aanzienlijk deel van de elektriciteit in China komt momenteel uit de verbranding van steenkool, wat een zeer koolstofintensieve krachtbron is, " zei Jordan Schnell, hoofdauteur van de studie. "Wanneer de kolenzware stroom wordt gebruikt om lichte voertuigen op te laden, koolstofemissies worden verminderd vanwege de efficiëntie van lichte EV's. Zware elektrische voertuigen hebben aanzienlijk meer energie nodig, dus we zien een netto toename van de uitstoot van kooldioxide. Echter, zelfs wanneer de kracht van zware voertuigen volledig wordt opgewekt door kolengestookte elektriciteit, we zien nog steeds verbeteringen in de luchtkwaliteit omdat de emissiereducties op de weg zwaarder wegen dan wat de energiecentrales toevoegen. Emissies van fijn stof, die een hoofdingrediënt zijn in haze, worden verminderd."

"We vinden dat om netto nevenvoordelen te behalen van de adoptie van zware EV's, het echte knelpunt in de Chinese infrastructuur ligt in de sector van de elektriciteitsopwekking. Er is meer behoefte aan emissievrije opwekking van hernieuwbare energie, " zei Daniel Horton van Northwestern, senior auteur van de studie. "Voor lichte voertuigen zijn de nevenvoordelen er al onder de huidige infrastructuur."

Horton is een assistent-professor aard- en planetaire wetenschappen aan het Weinberg College of Arts and Sciences in Northwestern. Op het moment van het onderzoek, Schnell was een postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Horton. Hij is nu een onderzoekswetenschapper bij het Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences aan de University of Colorado in Boulder.

Verontreinigende stoffen komen uit verschillende bronnen, zowel natuurlijke als door mensen veroorzaakte, en omvatten emissies van transport- en elektriciteitsopwekkingsinstallaties. De adoptie van elektrische voertuigen vermindert de uitstoot van luchtverontreinigende stoffen en broeikasgassen door uitlaatpijpen van voertuigen, maar het totale emissiebudget moet rekening houden met de verschuiving van emissies naar de energiecentrales die worden gebruikt om EV-batterijen op te laden. Landelijke voertuigdistributie en energieverbruik spelen ook een rol in de algemene emissieprofielen. Zware versus lichte voertuigen, bijvoorbeeld, wezenlijk verschillen, compliceren van de netto-uitkomst.

Om deze complicerende factoren met elkaar te verzoenen, de onderzoekers combineerden chemie-klimaatmodellering met emissies, weers- en volksgezondheidsgegevens. De onderzoekers onderzochten de luchtkwaliteit en klimaatvoordelen en afwegingen van de acceptatie van zware versus lichte voertuigen met behulp van meteorologische omstandigheden van een berucht Airpocalypse-evenement in januari 2013. In tegenstelling tot eerdere EV-luchtkwaliteitsstudies die zich richtten op chronische blootstelling, de onderzoekers gericht op de acute gevolgen voor de volksgezondheid van blootstelling aan deze korte, maar uiterst gevaarlijk, nevel evenement.

De onderzoekers ontdekten dat EV-adoptie een bescheiden rol zou kunnen spelen bij het verminderen van de volksgezondheidslast van individuele Airpocalypse-evenementen, met de omvang afhankelijk van het type voertuig geëlektrificeerd. Ze ontdekten ook dat de realisatie van bijkomende voordelen voor de volksgezondheid en het klimaat afhing van de toevoeging van emissievrije hernieuwbare energie aan het elektriciteitsnet.

Tijdens de aflevering van extreme vervuiling van januari 2013 giftige nevel hing over een groot deel van China, waaronder de belangrijkste bevolkingscentra van Peking, Tianjin en Hebei. Acute blootstelling aan de recordhoge niveaus van fijnstof en stikstofdioxide verhoogde luchtwegaandoeningen die verband houden met vervuiling, hartaandoeningen en beroertes, waarvan de onderzoekers schatten dat dit leidde tot ongeveer 32, 000 vroegtijdige sterfgevallen en 14,7 miljard dollar aan kosten voor de gezondheidszorg.

Om de gevolgen van EV-adoptie te beoordelen, in één modelsimulatiescenario vervingen de onderzoekers ongeveer 40% van China's zware voertuigen (zoals bouwmachines, langeafstandsvrachtwagens en bussen) met geëlektrificeerde versies. Een alternatief scenario simuleerde de vervanging van ongeveer 40% van de lichte voertuigen in China door elektrische alternatieven. De energie die nodig is om de EV-batterijen op te laden, is in beide scenario's gelijk en is afkomstig van elektriciteitsopwekkingsfaciliteiten op het net. De uitstoot van broeikasgassen en luchtverontreinigende stoffen wordt bepaald op basis van de laadbelasting van de batterij en het profiel van de energiecentrale.

Het onderzoeksteam ontdekte dat het elektrificeren van 40% van de zware voertuigen de luchtkwaliteit consequent verbeterde, waardoor tot 562 vroegtijdige sterfgevallen werden vermeden. Het deed het niet, echter, de uitstoot van broeikasgassen verminderen. Lichte EV-adoptie, anderzijds, verminderde de uitstoot van kooldioxide met 2 megaton, maar had meer bescheiden voordelen voor de luchtkwaliteit.

Om dit punt naar huis te rijden, de onderzoekers zorgden voor een aanvullende scenariovergelijking. Wanneer alle verkeersemissies uit het evenement van 2013 zijn verwijderd, Verbeteringen van de luchtkwaliteit leiden tot een daling van 6% in acute voortijdige sterfte. Wanneer alle emissies van de elektriciteitssector zijn verwijderd, echter, acute voortijdige sterfte daalt met 24%.

"Algemeen, we ontdekten dat door EV veroorzaakte vervuilingsveranderingen en vermeden vroegtijdige sterfgevallen bescheiden waren voor de extreme gebeurtenis, " Zei Schnell. "Maar de luchtkwaliteit zal drastischer verbeteren naarmate de elektriciteitsopwekkingssector afstand neemt van met fossiele brandstoffen gestookte elektriciteit."