目前,世界各國針對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)都在尋找一種既潔凈又儲(chǔ)量豐富的能源來緩解日益緊張的石油資源和改善不斷惡化的環(huán)境,使用此類能源的汽車就是人們常說的新能源汽車。新能源汽車的發(fā)展方向呈現(xiàn)多元化,主要有電動(dòng)汽車、燃?xì)馄嚭突旌蟿?dòng)力汽車三種,而在現(xiàn)階段,技術(shù)相對(duì)較成熟、污染程度最小的,當(dāng)屬電動(dòng)汽車。電動(dòng)汽車又分為純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車。而它們都有各自的優(yōu)點(diǎn)和尚需解決的問題
純電動(dòng)汽車
純電動(dòng)汽車(Blade Electric Vehicles,BEV)是一種采用單一蓄電池作為儲(chǔ)能動(dòng)力源的汽車,它利用蓄電池作為儲(chǔ)能動(dòng)力源,通過電池向電動(dòng)機(jī)提供電能,驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),從而推動(dòng)汽車行駛。
純電動(dòng)汽車采用單一蓄電池作為儲(chǔ)能動(dòng)力源,通過電池向電機(jī)提供電能,驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),從而推動(dòng)汽車前進(jìn)。其最大優(yōu)勢(shì)在于無污染、噪聲小,對(duì)環(huán)境保護(hù)十分有益。另外,純電動(dòng)汽車較內(nèi)燃機(jī)汽車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)轉(zhuǎn)、傳動(dòng)部件少,維修保養(yǎng)工作量小,同時(shí)可回收制動(dòng)、下坡時(shí)的能量,提高能量的利用效率。
在我國,首款面向個(gè)人銷售的純電動(dòng)汽車是被定名為e6先行者的比亞迪純電動(dòng)汽車,該車以自主研發(fā)的,具有高安全、儲(chǔ)電多、功率大等特點(diǎn)的鐵電池作為動(dòng)力,一次充電最大續(xù)駛里程達(dá)到300公里,列世界第一。而且,比亞迪還和南方電網(wǎng)合作,為每位購車者配備充電柜,只要車主有自己的固定車位,南方電網(wǎng)將上門為車主安裝,車主自己可在家中完成充電。而這不失為純電動(dòng)汽車推廣的一條可行路徑。
雖然純電動(dòng)汽車的優(yōu)勢(shì)明顯,但目前的普及程度仍遠(yuǎn)不及內(nèi)燃機(jī)汽車。其需要解決的是:
1.降低電動(dòng)車價(jià)格。目前電動(dòng)車整車價(jià)格昂貴的主要原因一方面是蓄電池的價(jià)格昂貴,另一方面也是電動(dòng)汽車量產(chǎn)小,配件未形成規(guī)?;a(chǎn);
2.提高一次充電后的續(xù)駛里程,目前蓄電池單位重量存儲(chǔ)的能量太少,使得電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程過短,在一定程度上也制約了電動(dòng)車的普及;
3.延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。目前一個(gè)新的蓄電池在使用一到兩年后,其充滿電所能儲(chǔ)存的能量明顯下降,基本上三年就要報(bào)廢;
4.發(fā)展包括充電設(shè)施在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施。除工作單位、家庭等夜間充電設(shè)施外,還必須建立行車途中充電所必須的充電網(wǎng)絡(luò)。電動(dòng)汽車要想普及,基礎(chǔ)充電設(shè)施的規(guī)?;?、網(wǎng)絡(luò)化是一個(gè)不能回避的問題;
5.建立一個(gè)電動(dòng)汽車發(fā)展的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的缺失,容易導(dǎo)致各電動(dòng)汽車制造企業(yè)各自為政,生產(chǎn)的電動(dòng)汽車的充電插口以及相關(guān)零部件無法通用,限制了電動(dòng)汽車的推廣普及
燃料電池電動(dòng)汽車
燃料電池電動(dòng)汽車(Fuel Cell Electric Vehicle,F(xiàn)CEV)是利用氫氣和空氣中的氧在催化劑的作用下.在燃料電池中經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電能作為主要?jiǎng)恿υ打?qū)動(dòng)的汽車。燃料電池電動(dòng)汽車實(shí)質(zhì)上是純電動(dòng)汽車的一種,主要區(qū)別在于動(dòng)力電池的工作原理不同。一般來說,燃料電池是通過電化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,電化學(xué)反應(yīng)所需的還原劑一般采用氫氣,氧化劑則采用氧氣,因此最早開發(fā)的燃料電池電動(dòng)汽車多是直接采用氫燃料,氫氣的儲(chǔ)存可采用液化氫、壓縮氫氣或金屬氫化物儲(chǔ)氫等形式。
燃料電池汽車電池的能量是通過氫氣和氧氣的化學(xué)作用,直接變成電能獲得的[3]。這種化學(xué)反應(yīng)過程不會(huì)產(chǎn)生有害產(chǎn)物。燃料電池汽車與純電動(dòng)汽車最大的區(qū)別在于兩個(gè)電池的概念不一樣,純電動(dòng)汽車用的是蓄電池,把電儲(chǔ)蓄在電池里。燃料電池并不是蓄電池,而是一個(gè)發(fā)電裝置,能源儲(chǔ)存在氫里面,使氫氣和氧氣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)發(fā)電。氫燃料電池車與純電動(dòng)汽車相比,在使用過程中具有優(yōu)勢(shì),純電動(dòng)汽車完全充電至少需要7-8小時(shí),氫燃料電池車的加氫時(shí)間僅為3.5分鐘左右,而且氫燃料電池車一次加滿氫后的續(xù)駛里程要遠(yuǎn)高于純電動(dòng)汽車。例如奔馳B級(jí)氫燃料汽車在儲(chǔ)氫罐充滿燃料的情況下,續(xù)航里程可達(dá)400公里。
在中國,燃料電池汽車是“十五”期間全國12個(gè)重大研究專項(xiàng)之一。2012年3月兩會(huì)期間,科技部電動(dòng)汽車重大項(xiàng)目管理辦公室副主任甄子健認(rèn)為,燃料電池汽車在5到10年后,將可以像近兩年的電動(dòng)汽車一樣,通過示范運(yùn)行進(jìn)入商業(yè)化銷售階段。但是就目前來說燃料電池汽車仍存在以下技術(shù)難題:
1.氫氣的來源、儲(chǔ)存以及將燃料(石油、天然氣、煤、甲醇及其它非石油基燃料)轉(zhuǎn)為氫氣的重整器問題尚未解決,這也導(dǎo)致了以氫燃料電池汽車的運(yùn)營(yíng)成本偏高。從目前各大汽車公司推出的制造成本上百萬美元的燃料電池概念車來看,如果不能大幅度的降低其成本的話,燃料電池汽車的推廣普及仍是可望而不可及的;
2.配套設(shè)施極度不完善。加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施幾乎為零,目前全球的加氫站不到100家,而且還處于實(shí)驗(yàn)性階段,這嚴(yán)重影響了氫燃料電池汽車的普及;
3.燃料電池汽車整車及關(guān)鍵零部件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)重缺乏,使得燃料電池的產(chǎn)業(yè)化受到了嚴(yán)重的制約。有專家分析,要解決上述問題,樂觀估計(jì)需10~20年。不過,一旦上述問題得到有效的解決,必將大大加速燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
目前,國家對(duì)于研發(fā)電動(dòng)汽車和燃料電池汽車的相關(guān)企業(yè)增加了扶持的力度,加大了相關(guān)配套基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),同時(shí)也出臺(tái)了一些優(yōu)惠措施鼓勵(lì)企業(yè)和個(gè)人購買新能源汽車。相信在不久的將來,新能源汽車必將得到普及和推廣
純電動(dòng)比氫燃料更環(huán)保
最新一項(xiàng)研究表明,在減排方面,純電動(dòng)汽車的表現(xiàn)要優(yōu)于氫燃料電池汽車。這一研究被發(fā)布在《Energy》期刊上,據(jù)其稱,除了提供一個(gè)較為環(huán)保的交通出行方式外,氫燃料電池汽車并不能為用戶提供更多的能源優(yōu)勢(shì)。來自德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)的博士候選人、同時(shí)也是該研究第一作者的 Markus Felgenhauer 表示,該研究對(duì)大規(guī)模采用電動(dòng)汽車的社區(qū)的能源使用狀況進(jìn)行了調(diào)查分析。
Felgenhauer 指出:“經(jīng)研究我們發(fā)現(xiàn),純電動(dòng)汽車在二氧化碳減排方面是個(gè)更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的選擇,原因在于它們的成本較為低廉且有著較高的能源效率?!?電動(dòng)車目前主要分兩種類型,一個(gè)是帶可充電電池的純電動(dòng)汽車,另一種則是將氫氣轉(zhuǎn)換為清潔電力能源的氫燃料電池汽車。純電動(dòng)汽車和氫燃料電池汽車在運(yùn)行時(shí)二氧化碳排放量均為零。但為了給兩種車型進(jìn)行大規(guī)模充電或是補(bǔ)充氫燃料,通常需要建設(shè)造價(jià)高昂的基礎(chǔ)設(shè)施。
目前政策制定者也想弄清楚,純電動(dòng)汽車和氫燃料電池汽車,究竟哪一種車型能以最小的成本來達(dá)到最佳的減排效果。美國斯坦福大學(xué)教授 Sally Benson 稱:“全球能源系統(tǒng)深度脫碳若要實(shí)現(xiàn)以最低的成本達(dá)到最佳效果,類似的研究將變得十分重要。”在該研究中,研究人員對(duì)純電動(dòng)汽車和氫燃料電池汽車未來誰的成本會(huì)更低一些進(jìn)行了比較。
Felgenhauer 表示,就總成本而言,純電動(dòng)汽車在減排方面的表現(xiàn)要優(yōu)于氫燃料電池汽車。為了在競(jìng)爭(zhēng)中更具優(yōu)勢(shì),氫燃料電池汽車的造價(jià)通常會(huì)比純電動(dòng)汽車還要低一些,但從長(zhǎng)期看來,氫燃料電池汽車的花費(fèi)將遠(yuǎn)超純電動(dòng)汽車。
按動(dòng)力來源不同,電動(dòng)汽車一般可分為混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車。那么誰將成為電動(dòng)汽車的未來?
美國與德國研究人員在一項(xiàng)最新研究中對(duì)純電動(dòng)汽車和氫燃料電池汽車進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn),就減少二氧化碳排放而言,純電動(dòng)汽車比氫燃料電池汽車更有優(yōu)勢(shì),是更為環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的選擇。
美國斯坦福大學(xué)14日發(fā)布公報(bào)說,為研究哪種類型的電動(dòng)汽車更具環(huán)境、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),該校與德國慕尼黑理工大學(xué)研究人員合作,選取了美國加利福尼亞州北部圣克拉拉縣洛斯阿爾托斯希爾斯鎮(zhèn)為研究對(duì)象,推測(cè)了該小鎮(zhèn)未來10年至20年新能源汽車普及、相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及太陽能使用等情況,并利用慕尼黑理工大學(xué)教授托馬斯·哈馬赫爾專門開發(fā)的計(jì)算機(jī)模型進(jìn)行模擬。
這個(gè)陽光充足的小鎮(zhèn)目前約有8000位居民,太陽能發(fā)電量在圣克拉拉縣非常突出,汽車保有量在整個(gè)加州也是最高的。研究人員推測(cè)今后10年至20年純電動(dòng)和氫燃料電池汽車在當(dāng)?shù)厥褂酶鼮閺V泛,到2035年電動(dòng)車占當(dāng)?shù)亟煌üぞ呖偭考s38%。屆時(shí),當(dāng)?shù)貧淙剂想姵仄囀褂玫臍錃馊剂鲜抢卯?dāng)?shù)刈畋阋说碾娏χ苽?,主要為太陽能電力或電網(wǎng)供電。
研究人員將上述推測(cè)連同洛斯阿爾托斯希爾斯鎮(zhèn)一天所需的能源總量,以及建設(shè)電動(dòng)汽車相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施所需花費(fèi)等數(shù)據(jù)一并輸入計(jì)算機(jī)模型,模擬分析發(fā)現(xiàn),在減少碳排放方面,純電動(dòng)汽車比氫燃料電池汽車表現(xiàn)更好。氫燃料電池汽車要想在總體成本上具有競(jìng)爭(zhēng)力,在車輛定價(jià)上必須比純電動(dòng)汽車低很多。然而實(shí)際情況是,在可預(yù)見的將來,氫燃料電池汽車都要比純電動(dòng)汽車貴很多。
此前有研究認(rèn)為,與氫燃料電池汽車相關(guān)的氫氣補(bǔ)充設(shè)施所儲(chǔ)存的多余清潔能源可用于建筑物采暖、照明等。最新研究認(rèn)為,2035年只有很少部分以上述形式保存的氫氣能用于建筑物的采暖和照明,所以氫燃料電池汽車在這方面的環(huán)保、經(jīng)濟(jì)效益也沒有體現(xiàn)。
研究人員表示,雖然他們模擬的對(duì)象是加州北部的一個(gè)小鎮(zhèn),但結(jié)果也適用于加州眾多陽光充足的社區(qū)。他們希望未來把研究對(duì)象擴(kuò)大到更大的社區(qū),并將可能影響消費(fèi)者選擇純電動(dòng)汽車或氫燃料電池汽車的其他因素加入研究。
參與此項(xiàng)研究的馬修·佩洛說,這項(xiàng)研究提供客觀的、有數(shù)據(jù)支持的分析,幫助加州及其他地方的決策者了解哪種技術(shù)路徑在應(yīng)對(duì)氣候變化方面更具優(yōu)勢(shì)。
評(píng)論