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運輸部門的淨零轉型:貨車電動化

一、 議題背景


(一) 2050淨零轉型


因應氣候變遷、永續發展需求,以及世界減碳、淨零趨勢,國發會領銜公布之「2050淨零排放」路徑及策略總說明,預算規劃預估在2030年前投入9,000億元,已邁向2050碳排放淨零的目標。其中前四大項目規模都在千億以上,包含再生能源及氫能2,107億元、電網及儲能2,078億元、節能及鍋爐汰換1,280億元,及運具電動化1,683億元。在能源之後就是運輸部門,足見運輸部門在淨零轉型中的關鍵地位。[1]


而運具電動化的各項策略目標大多在於完善電動車產業環境,包含提高電動車市占率、創造國內市場需求、推動電動車製造在地化、完備電動車使用環境、強化車輛碳排管理等五項。為提高電動車市占率,政府規劃在2030年達到市區公車全面電動化,並透過計畫提供業者購車、電池與充電設備等經費補助達到。在產業面上,政策將以示範型補助計畫引導大客車關鍵零組件在地化發展,並提供電車產業誘因。[2]


然而,除了載客外,車輛也負擔大量貨運工作,客車、貨車都能夠達成電動化,運輸部門的淨零轉型才有可能完全實現。目前,針對貨車的電動化補助以購車免徵貨物稅為主,在2050淨零排放路徑上則僅見於車輛碳排管理範疇,電動化進程則視產業技術進行導入與推廣,政策尚保持開放與彈性。


圖片來源:Pexels


(二) 運具電動化的下一步


貨車的電動化已經成為運具電動化的下一步,亦是邁向淨零排放的必經過程。電動客車銷量快速成長的此時,電動大型貨車才開始量產,成本是主要考量,電池電動車價格約是柴油車的3倍,而氫燃料電池車可能再比電池電動車貴1/3倍,但是兩種電車的燃料與維護成本可能在2027年開始低於柴油車。[3]

政策推動方面,電動車政策的先驅,美國加州政府在2020年6月通過了一部前瞻性的計畫,「The Advanced Clean Trucks Program」將運具電動化推向卡車、貨車。在2024至2035年間,該計畫預計要將在該州販售的貨運用卡車及廂型車要達75%、小貨車達55%、聯結車達40%。計畫也包含對製造商和要求物流車隊回報的兩大規範,並提供購置零排放車輛之誘因。[4]


加州擁有美國最大的汽車市場,該項政策預計將產生重大影響,華府和其他七個州已經宣佈將會實施加州的標準,加州1990年代就針對小型客、貨車提出零排放政策,可稱各國電動車政策的始祖。[5] 包含亞馬遜(Amazon)、優比速(UPS)、聯邦快遞(FedEx)在內的幾個物流巨擘也已經開始布局電動貨車。聯邦快遞2021年宣布將投入至少20億美元於永續計畫,並在2040年將所有物流車輛換成電動車。[6] 亞馬遜則向福特公司大力投資的美國新創公司Rivian下訂10萬輛電動廂型車,優比速向現代汽車資助的英國新創Arrival委託了1萬輛中型電動廂型車,這兩間公司的合約總值就超過40億美元。[7]


二、 現況評估


(一) 目前貨車使用型態


1. 種類


根據交通部統計,截至2022年2月,大貨車(總重量逾3,500公斤且車長超過6公尺之貨車)登記有17萬餘輛(171,309輛),小貨車(總重量在3,500公斤以下且車長低於6公尺之貨車)登記有95萬餘輛(956,201輛)。就數量而言,大小貨車皆比大客車(登記31,931輛)多出許多,物流車輛的電動化預計能幫助大幅減碳。[8]


2. 運量與產值


根據交通部統計處調查,2020年汽車貨運總運量8.5億公噸,高達6成5由營業貨車運送,總延噸公里數為520億噸公里,並以運送國產內銷貨為主,占總貨運量之84.8%。營業貨車之收入或受疫情影響,為1,695億元,較前一年少17億。營業貨車平均每公噸運距80.1公里,前十大運送商品占總運量8.5億公噸的60.3%,以砂石礦產居首。[9]


(二) 電動貨車的關鍵系統建置


電動車產業的三大趨勢包含供應鏈重組、供需差異化,以及智慧化,台灣與世界皆然。而台灣原來所擅長的汽車零組件領域,也將在世界趨勢下,朝向電動化、智慧化,以及發展利基市場前進,進而持續發揮台廠優勢。對於台灣整體汽車產業的策略布局,工研院分析提出五項建議,分別是強化三電核心、建置測試驗證環境、對應未來情境、定位車款特色,以及扶植新創車廠。[10] 而貨車作為一個內需與外銷市場都不可或缺的項目,除了在減碳需求下應該加以發展,更是針對不同功能需求、不同市場商機應有的積極佈局。


1. 規格與標準


貨車與客車有基本的區分,根據《道路交通安全規則》,客車、貨車、客貨兩用車各有明確的規格規範,電動化之後也必須合乎法定規格才能通過車安中心審驗,完全不同的規格標準也讓產品有明顯區隔。例如,曾有不實消息聲稱有廠商用貨車底盤打造大客車,但交通部澄清這是不可能發生的事,因貨車底盤有完整「駕駛室」,客車底盤則僅有「駕駛座」,且客車底盤之懸吊系統部分,亦會較貨車底盤舒適,再者,進口貨車底盤及客車底盤所適用之海關稅號不同。[11] 就實際需求來說,貨車所需的底盤設計和客車也有所不同,客車講求舒適,貨車則需要良好的避震和負重功能。


因此,儘管電車模組化生產的邏輯打破了一些油車的規格限制而有各種客製化可能,電動貨車的規格要求和基本需求不同,包含更大容量的電池以保證續駛里程、配置更強馬達以求更大動力,以及底盤的安全和穩定性,都需再投入研發最有效的配置。更進一步,電動貨車技術持續突破,例如Volvo自駕電動卡車概念車已經省略駕駛艙設計,[12] 亦可能需要調整法規框架,讓產業有創新發展的空間。


法規除了需要因應技術突破調整,也需要引導建立電動化市場,由減排法令引導(環保署《溫室氣體減量及管理法修正草案》),並在製造、銷售、使用上協調各主管機關法令跟進。例如電動車及零組件賦稅調整(財政部)、汰舊換新補助(交通部)、車輛耗能標準(經濟部能源局,「整體新車油耗管制標準」已於2022年1月1日上路)、輔導傳統車廠轉型加入電動車產業鏈(經濟部工業局)等。[13]


2. 貨車電動化技術挑戰


(1) 電池技術


電池技術瓶頸的突破對電動車發展至關重要,目前電動車大多使用鋰電池,雖然已較早期鉛蓄電池、鎳氫電池能量密度較高、壽命較長,也較安全耐高溫,然而對於貨車長途、高負重、短停留的高標準車用需求,鋰電池已顯不足。[14] 因此,現有電動貨車多以小型車、市區短程運送為主,大型車輛電動化也以移動範圍小而固定的市區公車為主,而大型電動卡車受制於電池續航力、限重、成本問題,價格不但居高不下,長途運送仍困難,以特斯拉(Tesla)電動卡車為例,300英里(482.8公里)續航里程版為 15 萬美元(約435萬台幣)。[15]


改採固態電解質,進一步提升離電池能量密度與安全性,為目前車用電池的重要趨勢。以固態電池取代鋰電池可望提升能量密度35% 至50% 以上,[16] 固態電池也更有熱穩定性,適合中高緯度地區使用,電池系統省下溫控系統的空間,還能夠再加大電池提升容量。[17] 日本車廠豐田(Toyota)與日產(Nissan)不約而同宣布應用固態電池的消息,Toyota將率先在2024應用於混合車,Nissan則要在2028推出固態電池電動車。[18]


台灣先進的材料科技領域也為固態電池技術提供充足養分,2020年工研院研發的「高能量及高安全樹脂固態電池」即拿下全球百大科技研發獎,有望成為電車電池的明星材料。[19] 2020年經濟部核定的「智慧電動巴士DMIT計畫」亦規劃建置固態電池智慧化試量產線,預計帶動國內電池產業布局電動車電池新一代技術及供應鏈。


(2) 新興燃料


在淨零轉型的趨勢下,另外一個取代石油做為車輛動力來源的熱門選項是以氫為燃料的燃料電池。氫作為燃料的最大優點是副產品幾乎只有水(引擎內金屬也會燃燒產生微量氮氧化物),氫能的能量密度是汽油的約3倍,[20] 鋰電池的至少約127倍,[21] 且在兼顧里程需求下燃料電池重量遠低於鋰電池。[22] 因此氫燃料電池車續航里程超過內燃機車與鋰電池電動車,2021年Toyota氫燃料電池車Mirai以持續行駛1360公里不填充燃料創下金氏世界紀錄,且只要5分鐘便能再填滿燃料出發。[23]


而選擇發展氫燃料電池車或鋰電池電動車一直是卡車車商的兩難,目前車商也分成兩派,擁護鋰電池的Traton和母公司福斯(Volkswagen)認為這是最有效率的選項,而戴姆勒(Daimler)跟富豪(Volvo)認為,氫燃料電池能讓長途卡車快速重填燃料較合理。此外,燃料電池系統比電池系統輕,對於需要長途運送、追求最大化運量、最小化時數的貨車來說,里程越長,氫能越有利。[24] 不過燃料電池雖不需要逐漸稀缺的鋰金屬,卻需更昂貴的鉑,製氫、運氫、儲氫、加氫各環節也都需要高昂的投資,且目前大部分的氫氣來源也多以天然氣提取、石化燃料副產品為主,完全用再生能源生產的「綠氫」極稀少,提升技術以降低成本是當務之急。[25]


隨技術進步,兩派辯論只會更激烈,但對於物流車隊來說,最有成本效益的配置才是重點。氫燃料電池的擁護者也認知到電池在小型、短程或車上更有效率,但即便鋰電池電動車逐漸平價,在廣袤大陸長途運輸的大型貨車勢必仍關注氫燃料電池車的發展。


氫燃料電池也被各國政府寄予厚望。例如2022北京冬奧期間中國高調示範運行超過1,000輛氫燃料電池接駁車,配備30多個加氫站,是全球最大的燃料電池車示範計畫。[26] 更進一步,許多主要經濟體將發展氫能明確規劃為國家戰略,例如德國、日本、南韓、智利、法國、加拿大、義大利、西班牙、英國等。[27] 以英國為例,2021年提出的國家氫能戰略將交通列為氫能主要應用領域,自2017年已投入2,300萬英鎊(約8億7,000萬台幣)建置公共加氫站及增加燃料電池車數量,依據氫能戰略將再投入1億2,000萬(約7億5,700萬台幣)進行公車電動化(包含燃料電池與鋰電池車),與2,000萬英鎊(約45億4,100萬台幣)研發道路電氣化及重型載具之燃料電池。[28]今(2022)年4月,台灣工業電腦廠商研華與彩碤新能源簽署合作意向書,預計年底完成全台首輛自製氫能源電動巴士,由研華提供智慧巴士管理雲平台、TREK車載電腦方案、人工智慧(AI)車輛安全管理、車輛診斷與車上影音互動服務等軟硬整合方案,導入彩碤新能源的氫能電巴。[29]


(3) 底盤技術


在電動車的發展中,底盤設計和電池布局同樣是獲得專利最少的領域,不過底盤的專利申請數在2015至2018年有明顯攀升,底盤技術的創新有助於電動車各種系統的靈活配置和效能提升。[30] 電動車模組化的生產模式大幅提升客製彈性,需求截然不同的貨車勢必也需要底盤技術的創新以利電動化。


台灣擁有底盤打造技術者並不多,除了技術研究的金屬中心透過技術引進提升自主能力,過去長時間只有裕隆集團能夠自製底盤。[31] 然而底盤乘載了各系統配置,不了解底盤,即便用有關鍵零組件或軟體技術,也難應用,貨車電動化也面臨同樣挑戰。2020年鴻海與裕隆合作催生了「MIH電動車開放平台」,貢獻軟體和底盤平台,降低進入門檻以求快速創新。[32] 貨車電動化若尋求自主製造、提升台灣品牌,亦需有利的產業合作環境與政策引導。


若擴大至電動大型車輛的範疇,台灣以大客車電動化政策先行,「2030年公車(客運)全面電動化」在行政院宣示後由交通部、經濟部、環保署合作推動,在產業面上推動建構國內電動巴士產業鏈,包含各電車系統關鍵零組件的產業間合作,以提升產業能量。[33] 在交通部電動大客車示範計畫明確推動期程下,分成先導期2020至2022年、推廣期2023年至2026年,普及期2027至2030年,業界亦躍躍欲試。2022年3月高雄市首輛電動公車就是MIH平台自主研發的首款商用車,首批交付30輛,[34] 加上這兩年間也開始出貨的成運、華德動,台灣已有3家電動巴士整車車廠,[35] 底盤技術門檻已被跨越。台灣大型貨車電動化或可循類似發展策略向前邁進。


(4) 使用環境


COVID-19疫情衝擊造成全球物流大亂,不過物流需求隨電子商務發展、無接觸經濟快速增加,以及講究高效率安排配送的特性,載具電動化與自駕技術是物流業數位轉型的關鍵,而兩者都牽涉道路環境重大的轉變。


1. 充電設施


電動化方面所需的道路環境莫過於充電樁的布建,尤其在電動車用路人的里程焦慮下,是否有足夠充電樁及充電時間直接影響購車意願。2021年8月經濟部規劃首份「公共充電樁建置」藍圖,目標到2025年全國建置公共充電樁要達7800座,其中600座為快充(50~300kW),全部預計補充當時充電需求的4到6成,[36] 市場行情估商機達20億元,也預期將有獎勵補助。[37] 然而此規劃尚未見於政府官方文件,實際核定計畫尚待公布,且若要加速推動貨車電動化,快充比例勢必得增加,才有利物流車隊電動化。


明確政策引導也有望加速車輛電動化,歐洲前三大卡車車廠Daimler、Volvo以及Traton 2021年達成協議將共同投資500萬歐元(約1.7億台幣),預計在2027年前,沿高速公路建置1,700座卡車與巴士能使用的綠能快速充電站。這些充電站可望能在45分鐘內最大化充電量,因為歐盟規定卡車美行駛4.5小時就要休息45分鐘。對於在歐洲大陸長途行駛的卡車與巴士來說,目前充電站都還無法滿足需求,廣建充電站是當務之急。[38]


氫燃料電池車遠比鋰電池車不普及,目前全球僅有685個加氫站,不過自2014年的181個站點以來,一直穩定成長。[39] 至於加氫站的設置,考量製氫、運氫、儲氫的成本,亦有多元的模式施行中,例如美國紐約州有能源公司預計將加氫設備設在電廠旁作為示範,電廠將評估以電解式氫氣同時作為發電能源、與天然氣混合,以及供應燃料電池三種用途的效益。而在美國加州現有的氫燃料電池車則是到與加油站共用的加氫站填充燃料。[40] 在日本也有加油加氫站一體、加氣加氫站一體、獨立式,以及移動式等多種加氫站。[41]


2. 自駕環境


自駕環境佈局上,需要制度、資源投入與實務的良好配合。首先,在法規層面有《無人載具科技創新實驗條例》提供創新科技的實驗環境,經濟部目前已核准11案、35家業者上路。但實驗條例之後如何與現行法律對接、調適現行法規則未見重大進展,以自駕車分級程度Level 2僅能算是輔助駕駛,Level 3以上自駕車如何對應自駕車發展規範,仍需交通相關法規通盤檢討,跟上趨勢。[42]


其次,在技術發展上,日前台灣第一部自駕物流車在新竹市區上路,為全國首先在開放性人車混合道路進行自駕物流實驗測試的案例,路徑全長約1.9公里。[43] 透過政府科技專案,結合台廠科技實力,自駕關鍵技術已經取得相當的實績和擴散,並能組成堅強國家隊,例如六和機械的自駕小巴電動底盤、技嘉的自駕控制器已是有國際競爭力的產品,而工研院的安全驗證技術則為台灣交通特色量身開發。[44]


第三,自駕技術也依賴大量感測儀器及道路設施數位化,在設施建置上,需要建置機器能夠感測、讀取的號誌、標誌,在資料完備的場域中自駕車才能運行。行車場域的數位化需要建置高精圖資並自動辨識、示警、更新,因此公路總局配合智慧電動巴士DMIT計畫,預計辦理高精地圖建置、蒐集資料、整合與更新,並且建立「公路交通標誌標線號誌管理系統」,再應用於一般車輛或是需求反應式的公共運輸服務(DRTS)。然而因建置價格高昂,公路總局預計與內政部地政司合作繪測並挑選重點路段進行,[45] 不過道路設施的完善同樣嘉惠貨車和各式車輛,理應擴大為推行運具電動化、智慧化的共同基礎建設。


3. 產業態度


在美國,儘管車輛電動化的趨勢多有車商響應,許多大廠也往此方向發展,甚至在鋰電池車、氫燃料電池兩邊押寶,但是卡車車廠對於電動化的熱忱未必化為對相關政策的支持, 台灣相關政策走向、途徑必然也需要考慮產業微妙的態度。大廠也有加入的產業協會,卡車與引擎製造商協會(Truck and Engine Manufacturers Association)表示,聯邦政府提升零排放車輛數量的規範太過繁重,大型車輛因為負重跟里程需求比小客車更難電動化,而車商近年電動化的努力也隨標準再提升顯得微不足道。[46] 全美450萬大型車輛只有6000輛是電動車,且大部分是相對不避長途行駛的公車。[47] 不只在聯邦層級,產業協會也在各州遊說不要跟進加州的嚴格規範,認為配套和補助不夠,不過,車商有疑慮的政策標準有時候其實低於車商自己設的電動化野心。[48] 整體而言,產業一方面盡可能極大化政策誘因、極小化強制規定,另一方面也希望搶得電動化先機、縮小轉型成本。對於國內廠商如何認知車輛電動化,實際的規劃、行動又是如何,政策制定者宜深入了解。


三、 政策建議


(一) 加速法規調適


根據2050淨零排放路徑及策略總說明,基礎法制工作將要修正現行《溫室氣體減量及管理法》成為《氣候變遷因應法》,根據環保署草案總說明,第二十三條處規定車輛生產、銷售、使用皆須符合減排規定,勢必直接影響電動化進程。2050淨零排放路徑及策略總說明也在運輸住商層面強調,將加速運具電動化之法規環境,[49] 雖未羅列法規項目,但可大致分為製造(包含創新技術實驗場域)、銷售、使用層面,從建立電動化市場到友善電動車駕駛環境佈建,從誘因(如賦稅優惠)到限制(如碳費徵收)一一盤點。此外,2050淨零排放路徑及策略總說明議題及,配合氫能發展將訂定氫能管理專法,而交通運輸將是氫能主要運用場域之一,必須將氫燃料電池車之發展與使用環境一併考量。


(二) 獎勵技術研發


運具電動化與國內電動車產業發展未必直接相關,在迅速普及即投入國內產業發展之間,政策需要提出明確策略。為迅速普及,加速引進已發展成熟之產品或為最快速且低成本方式,然而國內造車技術是否因此被壓抑,或能另尋市場定位,需要政策具體引導。根據2050淨零排放路徑及策略總說明,政府預計投入加速國內電動車產業發展,然而跨部會的整體電動車政策尚嫌不足,從零星示範計畫、規範微調,以及禁售燃油車時程的煞車可見一斑,針對大型車輛電動化則更僅有是產業技術進行導入與推廣的開放式說明。因此,本報告建議提升獎勵國內產業技術研發、擴大示範範圍、加速產品落地進程,以利推動貨車、大型車電動化。


(三) 獎勵購置車輛


為加速運具電動化,獎勵購置車輛亦是各國常見政策工具。其一是賦稅優惠,例如日前行政院依據《貨物稅條例》第12條之3第3項規定,核定延長電動車輛免徵貨物稅期限4年(自2022年1月1日至2025年12月31日),不論車輛種類(包括機車、貨車、小客車、大客車及其他車輛),只要完全以電能為動力的新車,完成新領牌照登記,除了自小客車金額超過140萬部分減半徵收,皆予免徵。另一種是主管機關補助,例如環保署針對新購電動機車補助3,300元,或針對大型柴油車提供多元補助方案,包含汰舊換新、調修燃油控制系統、加裝濾煙器等空氣污染防治設備、減徵汰舊換新之新車貨物稅及零組件免關稅、購車低利信貸及利息補貼等。第三是地方政府補助,各縣市環保局亦有不同金額的電動機車補助。


然而,各政府單位的補助尚缺系統性盤整,且目前以電動機車居多,若要進行貨車電動化,恐缺乏誘因。因此,本報告建議,確立貨車電動化作為下階段運具電動化目標,規劃獎勵措施與示範車隊,並且因應技術門檻與國際趨勢,以小型貨車電動化作為普及對象,以大型貨車電動化作為獎勵研發對象,並以公務車優先示範。例如,參考外商物流公司策略,以中華郵政一定比例郵務車作為示範,首先引進電動貨車,並為中華郵政物流示範設計充足之充電站。又例如,2017年政府曾宣示的2030公務車電動化承諾,應再重新檢視、調整,訂定可實踐目標。對於物流產業車隊的獎勵,除稅賦優惠亦可依據《 空氣污染防制基金收支保管及運用辦法》研擬獎勵購置措施。由於物流產業全國性、車隊成本高的特質,用車需求與減碳潛力有別於個別消費者,更需要中央政府跨部會協調電動化作為。

(四) 提升基礎建設


電動車使用環境是否完善直接影響國人使用電動車之意願,進而影響電動車普及程度。一方面,充電樁的普及是當務之急,未來加氫站的設置牽涉安全問題及更高的成本,但有許多公私協力可能;另一方面道路的智慧化更加龐雜,且須跨部會合作。兩者需政府投入更大的決心訂定與執行。


 

[1] 國家發展委員會、行政院環境保護署、經濟部、科技部、交通部、內政部、行政院農業委員會、金融監督管理委員會(2022 年 3 月 30 日)。臺灣2050淨零排放路徑及策略總說明。取自https://www.ndc.gov.tw/Content_List.aspx?n=FD76ECBAE77D9811#:~:text=%E6%88%91%E5%9C%8B2050%E6%B7%A8%E9%9B%B6%E6%8E%92%E6%94%BE,%E8%90%BD%E5%AF%A6%E6%B7%A8%E9%9B%B6%E8%BD%89%E5%9E%8B%E7%9B%AE%E6%A8%99%E3%80%82 [2] Ibid. [3] Ewing, J. (2022, Apr. 11). Truck Makers Face a Tech Dilemma: Batteries or Hydrogen? New York Times. Retrieved from https://www.nytimes.com/2022/04/11/business/electric-hydrogen-trucks.html [4] California Air Resources Board. (2021, Aug. 20). Advanced Clean Trucks Fact Sheet. Retrieved from https://ww2.arb.ca.gov/resources/fact-sheets/advanced-clean-trucks-fact-sheet [5] Oge, M. (2020, Jun. 25). California Ushers In An Electrifying New Era In Trucks. Forbes. Retrieved from https://www.forbes.com/sites/margooge/2020/06/25/california-ushers-in-an-electrifying-new-era-in-trucks/?sh=cff22a25b2cb [6] 自由時報(2021年3月4日)。FedEx投20億美元 力拼2040年實現全電動車物流。自由時報。取自https://ec.ltn.com.tw/article/breakingnews/3455897 [7] Oge, M. (2020, Jun. 25). California Ushers In An Electrifying New Era In Trucks. Forbes. Retrieved from https://www.forbes.com/sites/margooge/2020/06/25/california-ushers-in-an-electrifying-new-era-in-trucks/?sh=cff22a25b2cb [8] 交通部統計處(2022年04月18日)。機動車輛登記數。取自https://stat.motc.gov.tw/mocdb/stmain.jsp?sys=220&ym=11102&ymt=11102&kind=21&type=1&funid=b330101&cycle=41&outmode=0&compmode=0&outkind=1&fldspc=0,3,7,1,10,1,16,1,21,2,31,2,&rdm=ollahnmm

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