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電動(dòng)汽車離我們有多遠(yuǎn)

因?yàn)楣ぷ鞯男枰?jīng)拼湊過一篇關(guān)于電動(dòng)汽車發(fā)展的稿子。今天翻出來曬曬,還望朋友吝惜手中板磚。多謝諸位。兩年前,我曾在唐山火車站候車時(shí),聽到兩個(gè)貌似做銷售的小伙子興高采烈地討論購買純電動(dòng)汽車的話題。當(dāng)時(shí)國內(nèi)某品牌的插電式電動(dòng)汽車剛剛上市,號稱充滿一次電可以跑80公里,每天充電成本只有7、8塊錢,這樣就可以大大的降低他們的交通成本。當(dāng)時(shí)我想,眼下全球范圍提倡節(jié)能降耗的形勢下,這樣的產(chǎn)品應(yīng)該是非常有市場前景的。而當(dāng)時(shí),國內(nèi)也的確有許多企業(yè)上馬電動(dòng)汽車項(xiàng)目,一夜之間,竟有20多家企業(yè)拿出電動(dòng)樣車,并宣稱掌握了純電動(dòng)汽車生產(chǎn)技術(shù)。時(shí)隔兩年,純電動(dòng)汽車雖然有著節(jié)能、減排、降耗、替代能源等等諸多優(yōu)勢,但對于最終消費(fèi)者來講,那只是一時(shí)聽上去很美的概念,真正距離老百姓出行用汽車似乎還有很長的路需要苦苦等待。而當(dāng)時(shí)號稱掌握生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)也不過是急于在1000億新能源汽車的財(cái)政支持上爭得一杯羹而已。那么,純電動(dòng)汽車到底離我們還有多遠(yuǎn),他真的在節(jié)能降耗上有突出表現(xiàn)嗎,他是否值得我們期待呢?這就需要我們從電動(dòng)汽車光輝的歷史進(jìn)程,做一次理性的分析。?

電動(dòng)汽車曾有輝煌的歷史今天,能在公路上奔馳的汽車估計(jì)99%是以汽油或柴油為燃料的內(nèi)燃機(jī)車。如果以德國人卡爾奔馳,在1886年發(fā)明第一輛以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車算起,到今天內(nèi)燃機(jī)汽車已有近130年的歷史。但是,電動(dòng)車的發(fā)明要比內(nèi)燃機(jī)車還要早上半個(gè)世紀(jì)。早在1834年,美國人托馬斯達(dá)文波特和蘇格蘭人羅伯特戴維森就研制出三輪電動(dòng)汽車。但那時(shí)他們使用的是一組不可充電干電池做驅(qū)動(dòng)力,行駛距離也很短。到了1859年,法國人普蘭特發(fā)明了可以充放電的鉛酸電池。后來,他的同鄉(xiāng)卡米爾福雷在1881年對這種蓄電池進(jìn)行了改進(jìn),提高了電池的容量,從而真正為電動(dòng)車的發(fā)展鋪平了道路??梢哉f從19世紀(jì)的90年代開始,一直到20世紀(jì)的20年代之前,是電動(dòng)車發(fā)展的黃金時(shí)期,在銷量上甚至超越了汽油機(jī)汽車。這是因?yàn)?,在?dāng)時(shí)的條件下,電動(dòng)車有內(nèi)燃機(jī)車不可比擬的優(yōu)勢。電動(dòng)車在驅(qū)動(dòng)過程沒有震動(dòng),沒有令人窒息的尾氣排放,也沒有讓人心煩的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音。另外,汽油機(jī)汽車行駛中需要不斷換擋,操作起來比較麻煩,而電動(dòng)車不需要換擋。由于當(dāng)時(shí)只有城市中才擁有良好路面,大多數(shù)情況汽車都只能在本地使用,因此電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程短的問題也沒有成為阻礙其發(fā)展的原因。特別是隨著電網(wǎng)的高速發(fā)展,城市家庭都已經(jīng)通電,從而能夠在家中完成充電。因此,

相對于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車,電動(dòng)車成為大部分人的選擇。到了20世紀(jì)初,有40%的美國汽車采用蒸汽機(jī),38%的汽車采用電力驅(qū)動(dòng),22%的汽車使用汽油動(dòng)力。然而,好景不長。在內(nèi)燃機(jī)技術(shù)不斷完善的對照下,電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程短,行駛速度慢等劣勢慢慢浮現(xiàn)出來。特別是隨著城際公路網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),使城際流動(dòng)成為可能,人們需要續(xù)航里程更長的交通工具;諸多大油田的相繼發(fā)現(xiàn)與開采,使汽油的價(jià)格逐漸下降,讓普通的消費(fèi)者也能承擔(dān)得起;再有,Hiram

Percy

Maxim在1897發(fā)明的消聲器,讓令人心煩的內(nèi)燃機(jī)噪聲安靜下來。這些變化讓內(nèi)燃機(jī)汽車開始漸漸成為主流交通工具。相比之下,電動(dòng)車的發(fā)展進(jìn)入到了瓶頸時(shí)期,在降低制造成本和改善使用便利性方面沒有明顯的進(jìn)步。

這種背景下,電動(dòng)車很快失去了存在的意義,在1940年左右電動(dòng)車基本上就從歐美汽車市場中消失了。到了上世紀(jì)70年代,石油危機(jī)的爆發(fā)令全世界陷入石油短缺的困境中,人們又開始關(guān)注其它能源做動(dòng)力的汽車,這時(shí)電動(dòng)車再一次進(jìn)入到了人們的視線中。特別是近年來,隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展,已經(jīng)成為產(chǎn)銷全球第一的汽車大國。在汽車方面的節(jié)能減排、發(fā)展可替代石油的新能源汽車就尤為重要了。?

電動(dòng)汽車真的能夠節(jié)能降耗嗎發(fā)展電動(dòng)汽車的目的,就是為了降低能耗、減少有害氣體排放。電動(dòng)汽車在行駛過程中,用電做驅(qū)動(dòng)力,沒有任何排放,這是顯而易見的。而且,電轉(zhuǎn)化為動(dòng)力的轉(zhuǎn)化率很高,可以達(dá)到90%,而汽油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化率約有30%轉(zhuǎn)化為動(dòng)力。這似乎都說明電動(dòng)車既環(huán)保又節(jié)能。但是,如果僅僅以電動(dòng)車行駛過程沒有排放,能量轉(zhuǎn)化率高就認(rèn)為他環(huán)保、節(jié)能,似乎有些勉強(qiáng)。我們知道,電動(dòng)車是需要給電池充電的,電從哪里來呢?當(dāng)然是通過發(fā)電廠經(jīng)過高壓送電到最終用戶。在這個(gè)過程中,在發(fā)電環(huán)節(jié),因?yàn)榛鹆Πl(fā)電效率不足40%,有一多半的損失;從電廠輸電到用戶,其過程又有約15%的能量損耗;再從電池的充電到放電,這一系列的過程都將浪費(fèi)能量。也就是說,通過使用火力發(fā)電到充電,電動(dòng)汽車的整個(gè)轉(zhuǎn)化過程的效率僅在18%左右,比內(nèi)燃機(jī)30%轉(zhuǎn)化率還小很多。也就是說,從整個(gè)過程看,電動(dòng)汽車還不夠節(jié)能。而我國目前的電力供應(yīng)將近80%來在于火力發(fā)電,說到底還是利用煤、油、氣發(fā)電,而且主要是煤炭。雖然電動(dòng)汽車在行駛過程中幾乎是零排放,但是如果從全過程來看,獲得每千瓦時(shí)能量所產(chǎn)生的CO2,普通汽油大約

是310克,柴油是316克,而用煤炭發(fā)電,它的排放高達(dá)830克,而中國目前的主要發(fā)電方式正是火力發(fā)電。換句話說,在目前的中國,電動(dòng)汽車比普通汽車更“高碳”。“兩院”院士石元春曾對于發(fā)展新能源汽車給予這樣的判定:要警惕新能源加工過程中的污染現(xiàn)象。任何一種新能源,即便終端使用是清潔的,但其加工過程是污染的,也不能稱之為“清潔能源”。從這個(gè)角度來看,就目前而言,我國的電動(dòng)汽車可能既不節(jié)能也不環(huán)保。因?yàn)樵谖覈?dāng)前的情況下,電本身還不是清潔能源,將來有一天我們能充分利用水力、風(fēng)力、太陽能發(fā)電,變成主要供電方式,電動(dòng)車節(jié)能環(huán)保的意義就明顯了。?

多種因素制約了我們擁有電動(dòng)汽車最主要的障礙就是電池。目前來看,電動(dòng)車的主要問題續(xù)航里程短,這實(shí)際上是電池能量密度低的問題。所謂電池能量密度,簡單的理解就是1公斤電池材料所能儲(chǔ)存的電量?,F(xiàn)有的電池技術(shù),能量密度也就0.1千瓦時(shí)

/公斤。也就是說,現(xiàn)在一塊1公斤重的電池最多能儲(chǔ)存0.1度電。所以,盡管電動(dòng)汽車的能量效率非常高,每百公里只需15千瓦時(shí)電,但是如果要達(dá)到普通汽車那樣的續(xù)航里程,光電池就得七八百公斤。先不考慮成本,這個(gè)重量就是無法接受的。成本更麻煩,現(xiàn)在一般采用的鋰離子電池平均成本是1000美元/千瓦時(shí),要達(dá)到500公里的續(xù)航里程,光電池成本就要七八萬美元。而且,更令人悲觀的是,從目前的情形來看,電池技術(shù)在成本和能量密度這兩方面難以取得突破性的進(jìn)步。過去10年進(jìn)步就很有限,未來10年可提升的空間恐怕也不大。電動(dòng)汽車另一個(gè)障礙是充換電池的問題。如果采取充電方式,就需要建設(shè)大量的充電站,而充電時(shí)間的限制非常麻煩。加滿一箱油只需三五分鐘,但是將電動(dòng)汽車的電池充滿電,即使是快充也要半個(gè)小時(shí),家用電源則要七八個(gè)小時(shí)。以目前的技術(shù),即使使用快速充電,充半小時(shí),全速開動(dòng)汽車的話,還跑不到2小時(shí)。充電時(shí)間長,對于現(xiàn)今快速運(yùn)作的社會(huì)恐怕是不能適用。如果采取換電方式,就要整體更換電池組,似乎這更不切實(shí)際。恐怕沒有駕駛員愿意拿自家價(jià)值10萬元人民幣的昂貴電池,和別人家的電池?fù)Q來換去。還有一個(gè)障礙是電池的報(bào)廢處理問題。報(bào)廢電池會(huì)污染環(huán)境是不爭的事實(shí)。據(jù)專家介紹,一個(gè)小小的鈕扣電池就能污染大約60萬升水,相當(dāng)于一個(gè)人一生的用水量;一節(jié)1號電池爛在地里,能使周邊1平方米的土地失去農(nóng)業(yè)利用價(jià)值。目前純電動(dòng)汽車電池主要成分是磷酸鐵鋰、錳酸鋰等構(gòu)成,應(yīng)該說,鋰由于不是重金屬,不會(huì)造成環(huán)境的污染。但鋰離子電池的正負(fù)極材料、電解質(zhì)溶液等物質(zhì)對環(huán)境和人體健康還是有很大影響。因此,隨著近年來電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程迅速加快,動(dòng)力電池生產(chǎn)以及廢舊電池的處理所帶來的環(huán)境污染,必將引起越來越多的人的高度關(guān)注。綜合以上分析,純電動(dòng)汽車似乎離我們的生活還有很長一段距離。如果你是一位強(qiáng)烈的環(huán)保主義者的話,就目前而言,選擇一臺混合動(dòng)力汽車還是比較靠譜的事。如果行程不遠(yuǎn),時(shí)間不急,選擇自行車或步行,既鍛煉身體也達(dá)到節(jié)能環(huán)保目的。

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2013-05-10

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