未来互联及自动驾驶汽车对环境的潜在影响

编者按

在本周的《环境问题（Issues of the Environment）》中，WEMU的David Fair将与密歇根大学环境与可持续发展学院（U-M's School for Environment and Sustainability）可持续系统中心主任Gregory Keoleian博士探讨互联与自动驾驶汽车（对环境）的潜在影响。

众多车企计划在2020年推出自动驾驶汽车。据密歇根大学环境与可持续发展学院的一项新研究显示，自动驾驶汽车在采用传感器及电脑后，其重量、电力需求（electricity demand）与气动阻力（aerodynamic drag）将会增大，上述因素对车辆使用寿命中的能耗及温室气体排放将产生较大影响。

然而，当拿自动驾驶汽车与传统汽车相比较时，其最终结果是：在产品生命周期中，自动驾驶汽车的能耗及温室气体排放量的降幅高达9%。上述节能效果得益于自动驾驶汽车驾驶能效的提升。其中一个关键的发现是：相较于搭载内燃机的自动驾驶车辆，搭配电动机的自动驾驶汽车环保型更高，其温室气体排放量的降幅高达40%。

尽管密歇根大学的研究很有说服力，但这一新交通领域的前景还存在诸多的未知性。汽车的能效或将大幅提升，但自动驾驶技术对成本、交通习惯、拼车等问题的影响仍有待观察。

据一项密歇根大学的新研究表明，自动驾驶车辆所采用的传感器、电脑将提升车辆的重量、电力需求和气动阻力，将对车辆的能耗及温室气体排放量造成重要影响。

然而，自动驾驶车辆的驾驶能效提高后，车辆的能耗与温室气体排放量将大幅下降，当我们将上述要素纳入考量范畴时，其最终结果表明：相较于常规车辆，在自动驾驶车辆的生命周期中，其能耗及温室气体排放量下降了9%。

研究人员对两类互联及自动驾驶汽车开展了相关研究：即内燃机车与纯电动车。研究人员分别为这两类车辆搭配了三种尺寸（大、中、小）的感应及计算机子系统，从而会产生六种不同的测试情景。然后，该研究团队还采用了生命周期评估方法（Life-cycle assessmentmethodology），对6种场景下整个车辆生命周期内的能耗和温室气体排放量进行估测。

另一项关键的发现：自动驾驶电动车的温室气体排放量比自动驾驶内燃机车低了40%，这主要归咎于内燃机发电时，其燃烧效能低下，且当车辆的质量提升后，内燃机驱动车辆所需的电量也有所上升，其油耗呈现大幅上升的态势。

作为该项研究的首席作者（lead author），密歇根大学环境和可持续性学院兼罗斯商学院（graduate student）的研究生Jim Gawron说道：“我们在研究论文中写道，相较于自动驾驶内燃机车，自动驾驶纯电动车的环保表现更为出色，将对环境的影响降至最小。”该研究是Gawron硕士论文的一部分。

作者发现，互联及自动驾驶车辆的感应及计算子系统会提升车辆的能耗及温室气体排放量，增幅3-20%，这主要归咎于电力消耗、车辆总重及气动阻力的提升。

但自动驾驶车辆可带来诸多运营效益，包括：驾驶平稳性、交通流的效率有所提升。据估计，在大多数情况下，其提升幅度将进一步增长。

该研究还指出：

车载导航地图所需的无线数据传输也会对互联及自动驾驶汽车的能耗及温室气体排放辆产生较大影响，而地图分辨率的差别则会对能耗及温室气体排放量造成显著的差异。

相较于利用4G LTE网络传输的高清地图，若采用标清地图，在车辆的生命周期内，其温室气体的排放量要比前者低了35%。

车载计算机会增加汽车的总重量，电力需求也会上升，进而对能耗及尾气排放量产生重大影响。对于中等尺寸的感应及计算子系统而言，上述系统作为该项研究的基准场景，计算机重量占新增重量的45%，占新增能耗的80%，占温室气体排放增量的43%。

互联及自动驾驶外置组件将显著提升气动阻力及油耗，甚至还可能会抵消自动驾驶车辆所产生的环境效益。感应及计算机元件将继续采用小型化设计，使其封装更紧凑。然而，但在短期内，外置设备的尺寸及形状也将会产生切实的影响。

然而，针对研究对自动驾驶汽车潜在环境效益所处的结论，目前仍有几点需注意。首先，上述结论是基于这样的假设：即互联及自动驾驶的运行效率比传统车辆的油耗低了14%，该数据是基于美国国家可再生能源实验室早前的工作分析获得的。

但是根据这项新研究，若互联及自动驾驶车辆在实际路测时的能效结余远低于14%的话，那么环境效益就会减弱或烟消云散。此外，若车载计算机的用电量超过本研究中采用的200瓦，其净减排量将会消除。

本研究所采用的测试车辆是4级互联及自动驾驶汽车，根据SAE的定义，在既定测试条件下，该类车辆的运行无需人员的指令录入或监管。该款4级互联及自动驾驶原型车正在密歇根大学的Mcity中接受测试，后者是一项公私合营的研发创新项目，旨在主导互联及自动驾驶移动出行方案的发展与转型。