本书的主要编写目的在于帮助读者了解如今世界正在面临的全球化，工业、社会和经济的变革，替代交通能源的发展，还有如何理解未来的变化和挑战。主要内容包括：概述气候变化带来的威胁和挑战，以及化石燃料行业在汽油和柴油需求下降情况下的未来发展；柴油作为主要燃料来源的兴衰、“柴油门”的影响以及整车企业如何应对环保法规；《巴黎协定》的目标、影响和长期雄心；气候变化的挑战；基础设施挑战，以及在通过创新发展“货运港”的概念来支持零排放运输系统发展方 面政府的作用；新电池技术对汽车行业未来就业的影响，以及稀土材料可持续采购的重要性；电动汽车充电基础设施、能源定价、碳税，以及对电网的影响；全球十大商用车制造商及其提供替代燃料动力汽车的产品开发计划；电动汽车市场领域发展中的“新进入者”；替代燃料；商业创新、颠覆性商业模式和竞争基础的改变；全球汽车工业的重心转移；零排放汽车的发展历程；商用车和运输业的未来。
本书适合汽车产业、商用车行业、物流运输行业及其产业链管理人员、技术人员以及投资人参考阅读。

前言
第1 章
零排放之路
1.1 全球变暖和气候变化的威胁 ... 001
1.2 环境交通管理区 ... 005
1.3 纯电动汽车的潜在影响 ... 006
1.4 稀土材料采购 ... 009
1.5 小结 ... 011
1.6 参考文献 ... 012
第2 章
柴油发动机的衰落和电机的兴起
2.1 引言 ... 013
2.2 “柴油门”与柴油发动机的潜在消亡 ... 014
2.3 20 世纪70 年代的燃料危机 ... 015
2.4 柴油机的冲刺 ... 017
2.5 低碳交通——政策选择 ... 017
2.6 柴油发动机的兴衰 ... 019
2.7 电机的兴衰 ... 020
2.8 英国的低碳交通措施 ... 021
2.9 游说团体的权力和影响力 ... 023
2.10 未来政府和企业面临的挑战 ... 024
2.11 小结 ... 025
2.12 参考文献 ... 026
第3 章
气候变化行动与《巴黎协定》
3.1 引言 ... 029
3.2 《巴黎协定》 ... 031
3.3 交通在增加全球排放量中的作用 ... 033
3.4 货车和客车的排放目标 ... 037
3.5 对碳中和交通系统的投资是如何支付的 ... 042
3.6 如何监测和衡量气候变化行动 ... 044
3.7 概述和结论 ... 050
3.8 参考文献 ... 052
第4 章
气候变化的挑战
4.1 大气中的二氧化碳含量 ... 055
4.2 管理二氧化碳的重要性 ... 058
4.3 全球公路货运二氧化碳排放量 ... 061
4.4 欧洲低排放交通战略 ... 064
4.5 英国清洁增长战略 ... 068
4.6 小结 ... 074
4.7 参考文献 ... 075
第5 章
基础设施的挑战和政府的作用
5.1 欧洲和英国清洁空气区及合规情况 ... 078
5.2 货车的未来 ... 081
5.3 迈向现代交通的基础设施 ... 084
5.4 城市规划和城市基础设施改造的重要性 ... 089
5.5 小结 ... 089
5.6 参考文献 ... 090
第6 章
全球电池市场的“冲击波”
6.1 电池制造的战略重要性 ... 092
6.2 了解混合动力汽车与内燃机汽车 ... 095
6.3 新型重型货车的全球市场 ... 097
6.4 贸易摩擦和关税有可能扼杀行业增长和合作 ... 100
6.5 降低电池成本 ... 101
6.6 欧洲电动汽车市场发展 ... 104
6.7 电池战略行动计划（欧盟委员会，2018） ... 109
6.8 新一代电池技术和趋势 ... 115
6.9 小结 ... 116
6.10 参考文献 ... 116
第7 章
全球能源系统与电动汽车的影响
7.1 电动汽车能源需求对电网的
影响 ... 119
7.2 电动汽车车主充电成本 ... 124
7.3 英国电动汽车的财政义务和税收优惠 ... 126
7.4 小结 ... 128
7.5 参考文献 ... 129
第8 章
电动汽车发展与全球十大商用车制造商
8.1 世界货车和客车市场 ... 131
8.2 2019 年全球十大货车制造商 ... 133
8.3 商用车行业预测 ... 150
8.4 小结 ... 151
8.5 参考文献 ... 152
第9 章
电动汽车市场的新生力量
9.1 开发柴油发动机替代动力源的竞争 ... 154
9.2 英国 ... 155
9.3 荷兰 ... 162
9.4 美国 ... 163
9.5 亚洲 ... 166
9.6 与成熟汽车制造商建立合作伙伴关系 ... 169
9.7 小结 ... 171
9.8 参考文献 ... 172
第10 章
用于货车和运输工具的柴油和电力替代燃料
10.1 气候变化推动产品变革 ... 174
10.2 公路货运车辆的能源使用和排放 ... 175
10.3 公路运输中的石油需求（国际能源署，2017） ... 176
10.4 减少未来石油需求的增长
（ 国际能源署，2017） ... 177
10.5 重型车辆解决方案 ... 180
10.6 可获得的大量资助 ... 185
10.7 氢燃料电池开发 ... 185
10.8 替代燃料增长潜力结论 ... 191
10.9 小结 ... 192
10.10 参考文献 ... 193
第11 章
汽车行业的业务创新
11.1 商业模式创新 ... 195
11.2 从业务创新中学习 ... 207
11.3 成为制造产品的服务型公司 ... 208
11.4 适应不确定的未来 ... 208
11.5 小结 ... 212
11.6 参考文献 ... 213
第12 章
投资未来
12.1 1970—2019 年行业整合与增长 ... 214
12.2 利基车辆的经销商系统
（ O’Brien，2017） ... 221
12.3 小结 ... 228
12.4 参考文献 ... 230
第13 章
历程里程碑
13.1 气候变化和全球变暖 ... 232
13.2 寻找替代燃料和动力中心的转移 ... 233
13.3 货车和运输业的未来 ... 235
13.4 参考文献 ... 237
第14 章
征程仍在继续——2050 年及以后
14.1 未来的目的地 ... 238
14.2 转型后的市场结构 ... 239
14.3 2050 年及以后 ... 240
14.4 零碳之路的终极信息 ... 241
14.5 参考文献 ... 242
附 录
附录A 缩略语表 ... 243
附录B 计量单位 ... 245
附录 C 常用英制单位换算 ... 246

如果没有车轮和车轴的发明，你认为世界会变成什么样？那样许多工作都会变得更加困难，而具体到运输业，肯定会与今天大不相同。在现实中的很多方面，车轮和车轴让世界运转起来，运输也是如此，几乎所有现代经济的运转都离不开运输。
1896 年，鲁道夫·迪塞尔（Rudolf Diesel）成功申请了柴油发动机发明专利，柴油发动机为交通工具提供动力。然后，近代以来，人们越来越多地将这一技术转向电动化，其原因与马车被取代大致相同——效率和效益。然而，就在内燃机被采用的同时，尼古拉·特斯拉发明了交流电机并获得了发明专利。遗憾的是，这种电机未能成功推广。从事后来看，我们不妨推测一下，如果电机取代了自采用内燃机以来一直主导我们运输业的化石燃料能源，我们今天所面临的生存环境威胁是否可以避免？
这是一个错失的好机会吗？
编写本书的主要目的在于帮助读者了解如今世界正在面临的全球化，工业、社会和经济的变革，替代交通能源的发展，以及如何理解未来的变化和挑战。
本书内容概要
在本书中，我们将详细介绍如何避免错失未来的重大机遇。我们将共同探讨以下内容。
第1 章： 概述气候变化带来的威胁和挑战，以及化石燃料行业在汽油和柴油需求下降情况下的未来发展。
第2 章： 柴油作为主要燃料来源的兴衰、“柴油门”的影响以及原始设备制造商（ OEM） 1 一如何应对环保法规。
第3 章：《 巴黎协定》的目标、影响和长期雄心。
第4 章： 气候变化的挑战——温室气体和二氧化碳的影响，以及国际社会如何就应对全球变暖威胁的行动计划达成一致。
第5 章： 基础设施挑战，以及在通过创新发展“货运港”的概念来支持零排放运输系统发展方面政府的作用。
第6 章： 新电池技术对汽车行业未来就业的影响，以及稀土材料（REM）可持续采购的重要性。
第7 章： 电动汽车充电基础设施、能源定价、碳税，以及对电网的影响。
第8 章： 全球十大商用车制造商及其提供替代燃料动力汽车的产品开发计划。
第9 章： 电动汽车市场领域发展中的“新进入者”。
第10 章：替代燃料——氢是否是重型货车的未来燃料？
第11 章：商业创新、颠覆性商业模式和竞争基础的改变。
第12 章：全球汽车工业的重心从美国和西欧转移到亚洲，尤其是中国。
第13 章：零排放汽车（ZEV）发展历程概述。
第14 章： 商用车和运输业的未来——2050 年及以后，未来的原始设备制造商分销模式，包括经销商特许经营；对未来货运管理和技术驱动的维修服务的大规模投资；货车停靠站的重塑。
本书缩略语见附录A。

什么是净零排放，如何实现？
当所有的人为温室气体（GHG）排放都被平衡时，就实现了净零排放。净零排放意味着通过清除大气中的温室气体（这一过程称为碳清除）来平衡有害的人为排放。最初的挑战是解决人为排放问题。这些排放包括由化石燃料驱动的车辆和工厂产生的排放，应尽快将这些排放降至接近零。任何剩余的温室气体都必须通过相应的碳清除方式来减少。例如，可以通过恢复森林或直接从空气中捕集与封存（DACS）的技术来实现。净零排放的概念可以描述为“气候中和”（Levin 和Davis，2019）。
政府间气候变化专门委员会（IPCC） 在其2018 年的报告中表明，为了稳定全球气温，必须将温室气体净排放量降至零。报告还指出，任何不将温室气体排放量降至零的方案都无法阻止气候变化。瑞士、欧盟还有许多其他国家已根据《巴黎协定》批准了这一目标（IPCC，2019）。
要实现净零排放并将全球升温控制在1.5℃以内，就必须清除并永久储存大气中的二氧化碳。正如MyClimate 所说：
这就是所谓的二氧化碳去除（CDR）。由于它与排放相反，这些做法或技术通常称为实现“负排放”或“吸收”。净零排放与CDR 之间存在直接联系，越早实现净零排放，所需的CDR 就越少，而且需要注意的是，实现这一目标的时间越晚，所需的负排放就越高（MyClimate 等）。
由于地球已经对大气中二氧化碳、甲烷和其他温室气体数量的微小变化做出了强烈反应，因此，必须减少这些气体的排放，直到整个系统恢复平衡。净零排放意味着必须通过减排措施从大气中清除所有人为温室气体排放，从而使地球在通过自然和人工吸收清除温室气体后达到净气候平衡。这样，人类将实现碳中和，全球气温也将趋于稳定（MyClimate 等）。

按经济部门划分的全球温室气体排放量
全球温室气体排放量可按产生温室气体的经济活动分类。如图1 所示，电力和热力生产是最大的温室气体排放源，占全球温室气体排放量的25%；农业、林业和其他土地利用产生的温室气体占24%；工业占21%；相比之下，交通仅占全球温室气体排放量的14%（美国环境保护署，2020）。
其他能源10%
电力和热力生产25%
农业、林业和其他土地利用24%
建筑6%
交通14%
工业21%
图1 按经济部门划分的全球温室气体排放占比
注：来源于美国环境保护署（EPA），2020。

交通产生的温室气体主要涉及公路、铁路、航空和海运所燃烧的化石燃料。全球运输能源几乎全部（95%）来自石油燃料，主要是汽油和柴油（美国环境保护署，2020）。
替代燃料对石油产品的适用性因运输行业而异，反映了全球运输系统的多样性。如图2 所示，汽车和摩托车产生的温室气体占所有运输方式的近50%，占所有公路运输产生的温室气体近2/3（63%）。同时，货运仅占全球温室气体排放约1/3（37%）。轻型货车占公路货运的11%，重型货车占12%。货运的平衡是海运占12%，其他（2%）主要是铁路和航空（美国能源信息署，2020）。

图2 全球运输部门的温室气体排放占比
注：来源于美国能源信息署（EIA），2020。

实现乘用车运输的大幅减排
减少与乘用车运输相关的温室气体排放有以下多种方式。
1）使用替代燃料：使用比目前使用的燃料排放更少二氧化碳的燃料。替代能源可包括生物燃料、氢气、风能和太阳能等可再生能源，或二氧化碳排放量低于其替代燃料的化石燃料。
2）利用先进的设计、材料和技术提高燃料效率。
3）改进操作方法：采用尽量减少燃料使用的方法；改善驾驶方法和车辆保养。
4）减少出行需求：利用城市规划减少人们每天驾车的里程数。采用提高出行效率的措施，如搭乘公共交通工具、骑自行车、居家办公和步行，减少驾车出行需求。

实现轻型和重型道路运输的大幅减排
要在轻型和重型道路运输中实现大幅减排，需要在内燃机中使用替代性低碳燃料，或转向使用以电池（纯电动汽车，即BEV）或氢（燃料电池电动汽车，即FCEV）形式储能的电力驱动系统。电力驱动系统的优点是车内能效高得多，但关键的技术问题是储能密度和充电效率是否足以使其成为柴油或汽油货车的可行长距离替代品。
内燃机设计、空气动力学和轮胎设计的改进，已经并将继续提高柴油和汽油货车的总体能效，从而提高碳效率，即每吨千米排放二氧化碳克数。由于货车的种类繁多，因此很难对效率提高的速度进行总体衡量，但现有数据表明，重型车辆的效率提高速度要慢于轻型车辆。在过去20 年中，欧洲货车和乘用车的每千米平均排放量分别减少了2% 和3%，而货车运输业在20 世纪90 年代之前经历了效率提升期，但最近几十年却停滞不前，例如，英国重型货车的油耗从2004 年的每加仑8.8mile 2 一降至2016 年的每加仑8.5mile（英国运输部，2019）。
虽然通过逐步改进内燃机和车辆设计来提高能源效率的潜力巨大，但实际减排，相对于放缓的增长速度，需要转向替代燃料或电力驱动系统。在21世纪20 年代，使用电动驱动系统（无论是电池还是氢动力）在技术上越来越可行，将成为实现最主要的碳减排方式和成本较低的选择，适用于越来越多不同尺寸和行驶距离的客车和货车。
与此同时，全球交通能源需求预计将增加。尽管车辆效率已经并将继续提高，但人口的持续增长和道路交通的增长趋势抵消了车辆耗油量降低所带来的好处。任何含碳燃料的二氧化碳排放量都与燃料使用量成正比。这意味着，只有减少柴油用量才能减少运输业的温室气体排放。减少柴油用量可以通过以下三种方式来实现。
1）更有效地使用燃料。
2）减少燃料使用需求。
3）用二氧化碳排放比例低于柴油的燃料代替柴油。
图3 显示了到2040 年按地区或组织和运输方式划分的交通能源需求增长预测（BP 能源经济学，2019）。
2 一 计量单位及常用英制单位换算见附录B 和附录C。
图3 按地区或组织和按运输方式划分的交通能源需求增长预测
注：来源于BP 能源经济学，2019。

未来的旅程
在2050 年及以后实现零排放的过程中，政府在发展相关基础设施以应对从化石燃料经济向替代能源绿色技术经济转型方面的举措成功与否，将起到重要作用。政府的监管和政策措施将成为塑造未来运输业务的重要因素。这将包括法规对基础设施变革的影响，这些变革将使替代能源的应用能够取代破坏环境的化石燃料。未来基础设施战略的一个重要特点是必须考虑到政府对城市的管理和减少空气污染的努力。
为了了解未来50 年的交通发展，我们需要认识到，我们的出行方向还将
受到许多因素的深刻影响，其中包括以下因素。
1）地缘政治合作。
2）OEM 管理两种对立力量的能力，即化石燃料与电气化或替代燃料。
3）适应替代燃料的威胁和对新生产方法的必要投资。
4）投资者群体，如对冲基金和主权财富基金。
5）电力公司。
6）利用创新和新技术。
7）知识产权管理和数据安全。
8）数字化服务，如5G 通信技术。
9）采购稀土材料。
10）发展相关基础设施，以管理“最后一英里”货运，并以货运港口的形式引入城市整合中心，使大城市边缘多余的集成电路制造工厂得以再生。
参考文献
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Levin, K and Davis, C（ 2019） What does‘ net-zero emissions’ mean? 6 common questions,
Answered, WRI. Retrieved from: https://www.wri.org/blog/2019/09/what-does-net-zeroemissions-
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My Climate（ nd） What are‘ negative emissions’?, My Climate. Retrieved from: https://www.
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perma.cc/CBA5-HV4G）