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电动汽车离我们有多远

因为工作的需要,曾经拼凑过一篇关于电动汽车发展的稿子。今天翻出来晒晒,还望朋友吝惜手中板砖。多谢诸位。两年前,我曾在唐山火车站候车时,听到两个貌似做销售的小伙子兴高采烈地讨论购买纯电动汽车的话题。当时国内某品牌的插电式电动汽车刚刚上市,号称充满一次电可以跑80公里,每天充电成本只有7、8块钱,这样就可以大大的降低他们的交通成本。当时我想,眼下全球范围提倡节能降耗的形势下,这样的产品应该是非常有市场前景的。而当时,国内也的确有许多企业上马电动汽车项目,一夜之间,竟有20多家企业拿出电动样车,并宣称掌握了纯电动汽车生产技术。时隔两年,纯电动汽车虽然有着节能、减排、降耗、替代能源等等诸多优势,但对于最终消费者来讲,那只是一时听上去很美的概念,真正距离老百姓出行用汽车似乎还有很长的路需要苦苦等待。而当时号称掌握生产技术的企业也不过是急于在1000亿新能源汽车的财政支持上争得一杯羹而已。那么,纯电动汽车到底离我们还有多远,他真的在节能降耗上有突出表现吗,他是否值得我们期待呢?这就需要我们从电动汽车光辉的历史进程,做一次理性的分析。?

电动汽车曾有辉煌的历史今天,能在公路上奔驰的汽车估计99%是以汽油或柴油为燃料的内燃机车。如果以德国人卡尔奔驰,在1886年发明第一辆以内燃机为动力的汽车算起,到今天内燃机汽车已有近130年的历史。但是,电动车的发明要比内燃机车还要早上半个世纪。早在1834年,美国人托马斯达文波特和苏格兰人罗伯特戴维森就研制出三轮电动汽车。但那时他们使用的是一组不可充电干电池做驱动力,行驶距离也很短。到了1859年,法国人普兰特发明了可以充放电的铅酸电池。后来,他的同乡卡米尔福雷在1881年对这种蓄电池进行了改进,提高了电池的容量,从而真正为电动车的发展铺平了道路。可以说从19世纪的90年代开始,一直到20世纪的20年代之前,是电动车发展的黄金时期,在销量上甚至超越了汽油机汽车。这是因为,在当时的条件下,电动车有内燃机车不可比拟的优势。电动车在驱动过程没有震动,没有令人窒息的尾气排放,也没有让人心烦的汽油发动机的噪音。另外,汽油机汽车行驶中需要不断换挡,操作起来比较麻烦,而电动车不需要换挡。由于当时只有城市中才拥有良好路面,大多数情况汽车都只能在本地使用,因此电动车续航里程短的问题也没有成为阻碍其发展的原因。特别是随着电网的高速发展,城市家庭都已经通电,从而能够在家中完成充电。因此,

相对于汽油发动机汽车,电动车成为大部分人的选择。到了20世纪初,有40%的美国汽车采用蒸汽机,38%的汽车采用电力驱动,22%的汽车使用汽油动力。然而,好景不长。在内燃机技术不断完善的对照下,电动车续航里程短,行驶速度慢等劣势慢慢浮现出来。特别是随着城际公路网络的建设,使城际流动成为可能,人们需要续航里程更长的交通工具;诸多大油田的相继发现与开采,使汽油的价格逐渐下降,让普通的消费者也能承担得起;再有,Hiram

Percy

Maxim在1897发明的消声器,让令人心烦的内燃机噪声安静下来。这些变化让内燃机汽车开始渐渐成为主流交通工具。相比之下,电动车的发展进入到了瓶颈时期,在降低制造成本和改善使用便利性方面没有明显的进步。

这种背景下,电动车很快失去了存在的意义,在1940年左右电动车基本上就从欧美汽车市场中消失了。到了上世纪70年代,石油危机的爆发令全世界陷入石油短缺的困境中,人们又开始关注其它能源做动力的汽车,这时电动车再一次进入到了人们的视线中。特别是近年来,随着我国汽车工业的快速发展,已经成为产销全球第一的汽车大国。在汽车方面的节能减排、发展可替代石油的新能源汽车就尤为重要了。?

电动汽车真的能够节能降耗吗发展电动汽车的目的,就是为了降低能耗、减少有害气体排放。电动汽车在行驶过程中,用电做驱动力,没有任何排放,这是显而易见的。而且,电转化为动力的转化率很高,可以达到90%,而汽油发动机转化率约有30%转化为动力。这似乎都说明电动车既环保又节能。但是,如果仅仅以电动车行驶过程没有排放,能量转化率高就认为他环保、节能,似乎有些勉强。我们知道,电动车是需要给电池充电的,电从哪里来呢?当然是通过发电厂经过高压送电到最终用户。在这个过程中,在发电环节,因为火力发电效率不足40%,有一多半的损失;从电厂输电到用户,其过程又有约15%的能量损耗;再从电池的充电到放电,这一系列的过程都将浪费能量。也就是说,通过使用火力发电到充电,电动汽车的整个转化过程的效率仅在18%左右,比内燃机30%转化率还小很多。也就是说,从整个过程看,电动汽车还不够节能。而我国目前的电力供应将近80%来在于火力发电,说到底还是利用煤、油、气发电,而且主要是煤炭。虽然电动汽车在行驶过程中几乎是零排放,但是如果从全过程来看,获得每千瓦时能量所产生的CO2,普通汽油大约

是310克,柴油是316克,而用煤炭发电,它的排放高达830克,而中国目前的主要发电方式正是火力发电。换句话说,在目前的中国,电动汽车比普通汽车更“高碳”。“两院”院士石元春曾对于发展新能源汽车给予这样的判定:要警惕新能源加工过程中的污染现象。任何一种新能源,即便终端使用是清洁的,但其加工过程是污染的,也不能称之为“清洁能源”。从这个角度来看,就目前而言,我国的电动汽车可能既不节能也不环保。因为在我国当前的情况下,电本身还不是清洁能源,将来有一天我们能充分利用水力、风力、太阳能发电,变成主要供电方式,电动车节能环保的意义就明显了。?

多种因素制约了我们拥有电动汽车最主要的障碍就是电池。目前来看,电动车的主要问题续航里程短,这实际上是电池能量密度低的问题。所谓电池能量密度,简单的理解就是1公斤电池材料所能储存的电量。现有的电池技术,能量密度也就0.1千瓦时

/公斤。也就是说,现在一块1公斤重的电池最多能储存0.1度电。所以,尽管电动汽车的能量效率非常高,每百公里只需15千瓦时电,但是如果要达到普通汽车那样的续航里程,光电池就得七八百公斤。先不考虑成本,这个重量就是无法接受的。成本更麻烦,现在一般采用的锂离子电池平均成本是1000美元/千瓦时,要达到500公里的续航里程,光电池成本就要七八万美元。而且,更令人悲观的是,从目前的情形来看,电池技术在成本和能量密度这两方面难以取得突破性的进步。过去10年进步就很有限,未来10年可提升的空间恐怕也不大。电动汽车另一个障碍是充换电池的问题。如果采取充电方式,就需要建设大量的充电站,而充电时间的限制非常麻烦。加满一箱油只需三五分钟,但是将电动汽车的电池充满电,即使是快充也要半个小时,家用电源则要七八个小时。以目前的技术,即使使用快速充电,充半小时,全速开动汽车的话,还跑不到2小时。充电时间长,对于现今快速运作的社会恐怕是不能适用。如果采取换电方式,就要整体更换电池组,似乎这更不切实际。恐怕没有驾驶员愿意拿自家价值10万元人民币的昂贵电池,和别人家的电池换来换去。还有一个障碍是电池的报废处理问题。报废电池会污染环境是不争的事实。据专家介绍,一个小小的钮扣电池就能污染大约60万升水,相当于一个人一生的用水量;一节1号电池烂在地里,能使周边1平方米的土地失去农业利用价值。目前纯电动汽车电池主要成分是磷酸铁锂、锰酸锂等构成,应该说,锂由于不是重金属,不会造成环境的污染。但锂离子电池的正负极材料、电解质溶液等物质对环境和人体健康还是有很大影响。因此,随着近年来电动汽车产业化进程迅速加快,动力电池生产以及废旧电池的处理所带来的环境污染,必将引起越来越多的人的高度关注。综合以上分析,纯电动汽车似乎离我们的生活还有很长一段距离。如果你是一位强烈的环保主义者的话,就目前而言,选择一台混合动力汽车还是比较靠谱的事。如果行程不远,时间不急,选择自行车或步行,既锻炼身体也达到节能环保目的。

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2013-05-10

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