1.1 “1”、“0” & “∞”
1.1.1 线性经济 和 “飞船理论”
自工业革命以来,线性经济发展成为主要的经济模式,以“资源-产品-废弃物"为其主要特征,以大量消耗自然资源为基础,追求经济的快速增长和规模扩张。但高增长意味着高消耗和高排放,以及对资源的强烈依赖。随着世界人口的持续增加,资源紧张和环境污染问题日趋严重。
1966 年,美国经济学家肯尼斯·波尔丁发表了一篇名为《地球与宇宙飞船经济学》的论文,提出了著名的“宇宙飞船理论”。在这篇论文中,波尔丁将地球形象地比喻为一艘封闭的“宇宙飞船”,其资源是有限的,无法无止境地获取外部供应,也无法无限制地向外排放废弃物。该论文中指出,人类过去的经济模式是一种以掠夺式、消耗式发展为特征的经济模式,在广阔的空间中可以随意开发资源、排放废弃物,仿佛资源是无限的。然而,随着人口增长、科技进步和资源过度消耗,我们开始面临资源枯竭、生态系统破坏等问题。因此,人类需要转变思维,像管理宇宙飞船一样管理地球,珍惜有限资源,实现可持续发展。
联合国可持续发展目标于 2016 年开始在全球推广,呼吁所有国家在促进经济繁荣的同时,遏制气候变化、关注环境保护。这与新时代中国特色社会主义价值观强调“深化生态文明体制改革,聚焦建设美丽中国”的重大战略不谋而合,任何以牺牲环境、浪费资源换取的经济增长是不可持续的,循环正是实现可持续的重要途经。
1.1.2 “掰弯” 线性经济,塑造循环经济
循环经济正是应对资源和环境问题的重要解决方案,它不仅能够保护资源和环境,还能为经济发展提供新的动力(参阅表 1.1 )。全面推进落实循环经济,不仅是一种经济选择,更是一种对未来负责的生活方式。只有发展循环经济,人类才能在这艘“宇宙飞船”上实现长期生存和可持续繁荣。
1.1.3 循环汽车:循环经济的重要抓手
汽车是我国国民经济的重要支柱性产业,汽车及其制造、服务产业链增加值占 GDP 比例约为 6-7%,是对经济带动最大的少数几个产业之一。汽车产业链条长、关联度高、带动性强、贸易规模大、就业人口多,且具有很强的技术创新特质,对国家和区域经济发展具有重要影响。一辆汽车的全生命周期几乎串联了现代工业所有关键环节,其循环化改造将系统性推动上游原料供应、中游制造工艺、下游回收体系的协同变革。因此,汽车工业的循环成为了当代循环经济转型的重要抓手。
根据循环经济的系统分级,可以将循环经济分为以下几个维度:大循环指的是国家和地区层级的循环,中循环指的是产业网络及企业层级的循环,小循环则关注产品层面,主要涉及公司及消费者之间的循环。循环汽车主要焦于循环经济的中循环和小循环,探索汽车产业价值链上的伙伴们如何践行循环经济。如果说线性经济是“1”,那么循环汽车中的每一个小循环和中循环就像一个个小小的“0”,如果能将这些低层级中的循环做到极致,撬动全社会各方的大循环,最终就能实现循环经济的“∞”。
1.2 x→0 & 𝒍𝒊𝒎𝒙→𝟎 𝟏𝒙= ∞
1.2.1 循环经济全视图
线性经济以“设计→生产→消费→废弃”为主要流程,循环经济则是考虑在每一个环节闭环的基础上,将整个资源的流通形成一个巨大的闭环。
1.2.2 循环汽车全视图
蔚来汽车基于国内外资源循环利用大趋势,旨在从全局出发,将整车设计、生产、使用、报废的生命周期全流程都纳入循环体系,图 1.4 是蔚来对于循环汽车的全局思考。
在设计阶段,通过可持续设计、循环材料的使用来减少矿产的开发和使用,增加新车中的可循环比例;在生产阶段,在提升材料利用率的同时,循环使用生产过程中的废料;在使用阶段,通过电池包的“可充可换可升级”的共享模式优化资源配置,延长产品寿命;在汽车的生命周期末端,通过将报废车进行精细化的拆解及高价值、可循环原材料的分拣,配以可循环的熔炼材料技术,完成原材料的再生及车到车循环。利用报废的试验工程车,蔚来与上下游合作伙伴一起验证“车到车”循环利用的技术和工业化可行性,并已完成 1000 台车的“车到车”级别闭环。这些尝试为汽车全产业链的循环模式,为汽车产业的循环奠定了坚实的基础,也为撬动循环经济的无限大循环提供了新助力。
2.1 政策引领,势在必行
2.1.1 国内:规划完整,路径渐显
汽车产业的循环,是落实循环经济战略、提升资源利用率、减少环境污染的重要举措。汽车产业作为国民经济支柱产业,循环模式作为其绿色转型的关键方向,更将成为资源内循环的极佳落地载体。中国循环经济政策法规具有系统性和协同性,以资源的高效利用和循环利用为核心,以“减量化、再利用、资源化”为原则,以低消耗、低排放、高效率为基本特征,强调政府引导与市场机制相结合,注重全过程控制并明确各方责任,同时采取激励与约束并重的措施。中国循环经济政策法规制定主要分为 3 个阶段(参阅图 2.1)。
2.1.2 海外:因地制宜,各有千秋
当我们把视角转向海外,会发现不同区域循环政策有着巨大差异。以欧盟和美国为例:双方在推进循环经济、循环汽车产业的出发点大相径庭。欧盟专注法规驱动,优先聚焦立法,制定“硬约束”标准,在循环经济政策体系经历了从废弃物管理到全产业链循环经济的转变,展现出战略性和系统性、全面性和综合性。而美国则主要采用市场驱动+联邦与州政府立法相结合,强调企业层面的灵活性和创新性。形式上,注重企业自主创新,通过税收减免、投资激励等方式推动企业发展循环经济。
2.2 汽车循环,产业新星
2.2.1 供给侧:整车报废东风将至
循环汽车产业是撬动循环经济万亿市场的新动能。循环汽车所带动的产业涉及面广,产业体量大。根据埃森哲预测,全球循环经济市场的整体规模有望在 2030 年达到 4.5 万亿美元,整体市场或将以超 10%的复合年均增长率保持高速增长。
截至 2025 年 6 月底,据公安部统计,全国汽车保有量达 3.59 亿辆,新能源汽车保有量达 3689 万辆,占汽车总量的 10.27%。其中,纯电动汽车保有量 2553.9 万辆,占新能源汽车总量的 69.23%。随着保有量基盘的不断扩增增加,以及国三报废等法规的实施,叠加以旧换新行动方案的强劲助推,报废汽车机会窗口来临。2024 年,我国报废汽车回收量约为 787 万辆(同比增长 64%),创历史新高。预计到 2025 年,中国实际报废汽车数量将达到 1500 万至 2000 万辆(根据全国汽车流通管理信息系统统计预估)。
2.2.2 需求侧:材料再生需求提升
从上述分析的供给端来看,随着汽车报废潮的到来,车用再生材料的供应大大丰富。车用再生材料的需求,成为循环模式能否稳定工业化落地闭环的关键。
智能电动车所带来的不仅是技术和用户体验的革新,对材料的需求也同传统燃油车有着明显区别。整车轻量化及结构强度的需求,带动全车用铝量快速上升。动力电池带动镍、钴、锂等材料的大量使用与消耗。全球塑料公约的提出,也提升了整车再生塑料的循环和使用。同时,伴随着对整车可持续属性的进一步提升,对低碳原材料长期稳定供应,带来全新挑战。
相比于绿电铝,循环铝是新能源汽车供应链实现降碳高效、循环经济的关键途径之一。铝核心生产步骤占据铝直接碳排放量约 85%,再生铝的能耗仅为原铝 5%(0.6 吨二氧化碳)。这使得循环铝材料在零部件碳排放维度有着火电铝无可比拟的优势。
除了铝以外,智能电动车也极大的带动了动力电池产业的发展。随着第一批电动车报废周期来临,大批量报废的动力电池面临再生利用和梯次利用。我国动力电池回收再利用技术目前已达到世界领先,并还在不断进步。
2.2.3 再制造:零件利润增值秘诀
相比于材料回收和再生业务,零部件再制造产业发展更加成熟。对于传统整车产业,零部件再制造业务具备更高的利润率,能显著增加企业盈利能力。这也是传统车企的利润拓展渠道之一。
以大豪国际汽车零件股份有限公司 (LKQ Corporation) 为例,LKQ 的主营业务包括报废汽车回收拆解、零部件再制造、替代件分销、废旧金属回收等。根据 LKQ 2024 年财报,其北美分部(涵盖再制造业务,如发动机和变速箱)的息税折旧及摊销前利润率为 16.6%。LKQ 的再制造业务利润率远超传统整车企业,体现了循环经济模式(回收、翻新、再制造)的差异化竞争优势,包括较低的原材料成本、供应链整合能力以及市场需求稳定性。这一差异凸显了再制造业务在汽车后市场的高盈利潜力。
2.2.4 产业园:循环模式极佳载体
循环经济产业园区是指依据循环经济理论而设计,通过模拟自然生态系统“生产者-消费者-分解者”的循环途径改造产业系统,建立产业系统的“生态链”而形成产业共生网络,以实现园区成员之间的副产物和废弃物的交换,能量和废水的原级利用,基础设施和信息资源、园区管理系统的共享,从而建立园区经济效益和环境方面协调发展的可持续的经济系统。
2.3 环境收益,凸显价值
2.3.1 循环,汽车减碳的桥头堡
麦肯锡预测,现有及未来 5-10 年的电动车中来自上游供应链的碳排放,接近整车碳排放贡献的 50%。纯电车在使用阶段的碳排放,主要来自产生电能所消耗的上游化石燃料。随着全球能源结构不断向新能源转变,发电所需消耗的化石燃料用量不断下降,进而直接降低汽车使用阶段的碳排放贡献。预计到 2040 年前后,汽车上游供应链将贡献超过 80%的整车碳排放(参阅图 2.10)。
2.3.2 循环,绿色发展的排头兵
低碳与可持续产业的一个关键属性是”外部性“。这里的外部性,首先指碳排放等对环境的影响,并非局限在单个企业的微观层面,而是对全社会产生影响,即全社会需要为企业对环境造成的负担及影响买单。同时,外部性还意味着需要全产业链条上的所有企业合作,建立可真正运转的商业模式及技术合作模式,才可以真正收获环境效益,将”负外部性“,转变成为”正外部性“。
在此背景下,整车循环的概念及实践,天然的通过循环模式,在物质流、信息流上面将全链条的参与者(拆解、材料回收、合金熔炼、零部件制造、整车厂)链接到一起。这将更有助于对于链条上全生命周期碳排放数据的收集验证、碳排放指标的分配以及环境收益的分配。同时,这些信息也将反哺价值链上的伙伴,更加有的放矢的提升企业碳排放控制能力。
3.1 千里之行,始于足下
3.1.1 应用先进可持续材料
天然材料
福特通过自主研发以及与可口可乐、耐克、亨氏、宝洁等公司的合作,研发了大量用于汽车制造的天然可持续材料。福特汽车是全球首个采用小麦秸秆纤维增强塑料的汽车制造商。与传统材料相比,小麦秸秆纤维增强塑料的空间稳定性更好,重量更轻,且由于秸秆供应量充足,可有效减少生产耗能。福特在业界首先推出小麦秸秆制成的储物盒、稻壳制成的电气接线盖、木质纤维素制成的扶手骨架和中控骨架。
延锋尝试将竹元素全方位植入汽车内饰的设计。其 BASSI 竹元素门板在嵌饰板的位置使用了竹皮装饰件,并在门板上装、扶手、地图袋及门板骨架采用了多种竹纤维复合材料。竹子质硬韧性强,生长周期短,在我国南方地区盛产,与生长周期缓慢的树木相比对生态非常友好,可大面积应用在座舱内饰各种产品的表面。通过将竹纤维按照 5%-50%等不同比例添加到不同材料中混合使用,可最多减重 17%,减少碳排放 30%。提升产品质感的同时,又能实现天然抑菌,降低气味。
轻量化复合材料
采用高强度钢、铝合金、镁合金等代替传统钢材料,通过降低密度和用量可实现整车减重,材料、结构、工艺轻量化为汽车减重三大着手点。其中铝合金因其轻质高强的特性,在汽车制造中得到了广泛应用。通过第三章 投石“循”路:如何实现“0”→“∞”?
优化其微观结构,可以进一步提升铝合金的性能。例如,通过控制铝合金的晶粒大小和相组成,可以显著提高其强度和耐腐蚀性。铝合金材料在汽车中的应用可实现整车减重 20-30%,对应燃油车油耗降低 14%-21%,新能源车提升续航里程约 12%-18%。目前铝合金件已在电池箱体、液冷板、汽车前后防撞梁、减震件、新能源汽车电器支架、CCB 仪表盘支架等汽车零件中广泛应用。
3.1.2 开发绿色易循环设计
模块化设计
模块化设计是一种通过标准化设计和通用组件实现产品开发和制造的创新方法。它将整车分解为多个功能模块,各模块可独立设计、生产并灵活组合。这种设计理念在实现环保和可持续发展方面也具有重要意义,通过优化资源利用和减少浪费来降低对环境的影响。车身的模块化设计可通过一体化压铸工艺实现。
易拆卸设计
易拆卸设计强调在汽车设计中考虑零部件的拆卸和更换,以便在车辆生命周期结束时能够方便地进行拆解和回收。通过使用标准化的设计方法,可以显著提高拆卸效率,降低回收成本。
3.1.3 普及智能化与数字化
大数据驱动全生命周期管理
全球电池联盟(GBA)开展的电池护照试点项目标志着推动全球电池价值链可持续发展的重要里程碑。电池护照(Battery Passport)数据架构通过整合电池的生产、使用和回收数据,实现了电池全生命周期的数字化管理,使用数字电池护照可以提高透明度,打造可持续和循环的价值链。此外,该平台也能够对电池的健康状态进行实时监测和评估,为电池的梯次利用和回收提供数据支持。
3.1.4 变革服务与商业模式
共享模式——优化资源配置,延长产品寿命
共享模式通过优化资源利用、延长产品生命周期和减少闲置浪费,成为推动循环经济发展的重要机制。蔚来能源(NIO Power)是基于移动互联网的加电解决方案,拥有广泛布局的充换电设施网络,依托蔚来能源云技术,搭建 “可充可换可升级” 的能源服务体系,为车主提供全场景化的加电服务,让加电比加油更方便。
NIO Power 通过大数据分析,建立了电池健康度预测模型;该模型能够实时监测电池的状态,预测其剩余寿命和性能变化,可显著提高电池的使用寿命和安全性,为用户提供精准的电池维护和更换建议。换电站的智能化管理会对每次更换的电池进行健康检测和维护,以延长电池的使用寿命。该模式下的电池包能够独立于车辆进行更换和升级,用户可以按需选择电池,无需长年采用大容量电池。日常用小电池,长途按需短租大电池,支持一地取全国还,像借充电宝一样方便。凭借少量大容量电池,不同行驶里程的电池可通过蔚来换电体系实现大均衡,满足大多数用户长途出行的使用需求,不仅显著提高了电池的使用效率,也避免了电池在使用寿命内由于行驶里程长而导致的提前退役。经测算,该模式下每年至少节约 17% 的电池资源,实现了自然资源的集约利用。
3.2 长坡厚雪,久久为功
3.2.1 打破创新壁垒,直面技术挑战
报废车拆解分类关键技术
现阶段,报废车的拆解工作主要依赖于人工操作,劳动强度大,效率低下。自动化拆解设备的发展相对滞后,尚未实现大规模应用,严重制约了拆解效率的提升;且不同品牌和车型的汽车在结构和材料使用上存在显著差异,不同车型缺乏统一的技术标准,使得拆解过程难以标准化和规模化。
汽车中含有各种金属、塑料、橡胶和玻璃等不同类别的材料,如何精确地识别和分类这些材料是拆解过程中的一大难题。目前的识别技术尚不够成熟,无法高效、准确地完成材料的分类工作,且回收后只能降级使用,材料价值损失巨大。
报废车精细化拆解、分类、回收的成本巨大,需要开发和引入先进的拆解、分选、质量检测技术,如 AI拆解机器人、人工智能识别系统、陶朗开发的全自动化分选设备等,以提高拆解分类的效率和准确性。
再生材料回用&回收标准化技术
由于社会回收料来源广泛,材料种类及分类方式各异,再生材料回收标准不统一,例如压铸铝、变形铝等 5 大系 20 余种铝合金材料,导致整车回收利用过程中材料复杂、难以区分,且材料中含有大量不能分离的钢、非金属等杂质,极大增加了再生材料的回收复杂性。再生材料的质量一致性和稳定性难以保证,这对再生材料的应用带来一定挑战。需要建立严格的质量控制体系,确保再生材料的可靠性。此外,再生材料在使用过程中会发生性能退化,再生后的材料性能往往不如原生材料。如何提升再生材料的性能并达到原生材料的同等水平以满足应用需求,是一个重要技术难题。
全生命周期透明追溯技术
“车-车”闭环循环模式历时长,环节流程繁杂,除原材料采购、零部件生产、整车制造、汽车销售外,整车使用、维护、回收等数据也需要全面收集,每个环节都包含大量数据,如何全面、准确地采集和整合这些数据,如何高效管理和存储这些海量数据,都是重大的挑战。
3.2.2 完善政策体系,加强区域协同
在推进循环经济的进程中,各国面临着诸多政策协调和标准化建设的挑战。这些挑战对政策与标准的制定,提出了更高的要求。在表 3.1中,我们列出了目前在政策协调和标准化建设过程中的目标和解决路径。
3.2.3 普及循环观念,建立消费认同
消费者宣贯
在电子、纺织、快消、包装等行业,循环材料已经被成熟且广泛地应用和推广,各奢侈品牌也越来越多地应用可持续实践、宣传循环理念等来提升其高端的形象。但是,在对安全性及可靠性要求更高的汽车行业,循环材料还在逐渐被消费者接纳的过程中。拉近消费者与循环汽车的距离,让消费者感受到自己的选择对社会的积极影响,是推广循环消费观的重要途径。
提高消费者认同感
传统汽车,无论是燃油车还是新能源车,除了是代步工具,也是品味、身份、地位的象征,而循环汽车在文化和情感层面存在感较弱,消费者心中对这类新兴事物存在天然的距离感。要打破这个障碍,需要将循环汽车打造为一个有符号意义的产品,将其与“潮流”、“社会责任感”等联系起来,使循环汽车不仅是环保的选择,更是时尚和先锋的象征。此外,车用产品和日常消费品的相互融合,也是提升消费者参与感的必要途径。对于循环汽车而言,提供更便捷可靠的售后保障服务,打消消费者的后顾之忧,也可提升消费者选择循环产品的信心。
“政府+企业”共建循环消费观
循环汽车的推广需要一个生态系统,而不仅仅是企业的单打独斗。在推动可持续发展的背景下,"政府+企业"协同模式成为培育循环消费观的关键机制。政府可以通过政策激励(如税收优惠、生产者责任延伸制度等)降低循环经济实践门槛,而企业则通过技术创新和商业模式优化提升资源利用效率。研究显示,政企合作可使城市废弃物回收率提升 50%以上,并显著提高消费者对再生材料的接受度。政府可通过购车补贴、税收优惠等方式降低消费者的使用成本,也让更多人有机会接触到循环汽车。政府和企业共同构建的支持体系能够帮助消费者建立起对循环汽车的信任感,使得消费者真正相信循环汽车是值得选择的产品,并将个人选择和社会责任紧紧联系在一起,真正实现社会消费观的转变。
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