汽车电气化还有多远?

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尽管电气化汽车听上去挺美,但却面临着充电、成本与便利性、通用性等诸多挑战.

1985年,一部科幻电影《回到未来》风靡全球.片中用汽车做成的时间机器穿梭在未来与现实之间,你还记得这辆汽车用的能源是什么吗――垃圾.主人公直接把垃圾扔到车里面,车子就会自动把它们转化为燃料,然后开始时空之旅.电影描述在2015年的时候汽车都是这样的.现在离2015年还有5年时间,很显然我们还看不到这样的可能性.

目前世界上96%的汽车仍然依靠石油驱动.全球能源需求以每年2%的速度上升.大众对于能源需求的不断增加导致燃油供给面临压力、成本上升且污染更加严重.寻求减少排放和减轻对石油依赖的解决方案已经至关重要.对于汽车行业而言,如果不做出变革,这种依赖性的能源模式将难以为继.

业内人士指出,电气化毫无疑问是汽车行业未来发展的方向,但是车辆电气化面临着充电、成本、通用性等一系列问题.汽车电气化到底离我们还有多远

能源多样化

研究显示,大城市在利用资源和土地促进经济发展发明规模上较中小城市更具效率.预计在今后的40年中,中国将出现20到25个城市群支撑全国的经济发展.对于上海这样的大城市而言,管理城市发展和最大化利用资源的一种方式是开发城郊区域并在主城区周边建设卫星城,然而,居民因为远离工作地点以及城市中心对交通系统又提出了新的需求.由于现有公共交通网络无法满足额外的需求,因此完全取消乘用车的方案既不具备实践性,也不具有现实意义.


过去5个月里,通用汽车在世博园专门展示未来交通的热门场馆上汽集团-通用汽车馆内,举办了一系列关于未来城市交通的论坛,深入探讨了未来交通可能面临的挑战,并提出了诸多面向未来的汽车技术解决方案.

车联网、电气化一再被提及,这也许是人们实现“零油耗、零排放、零堵塞、零事故”美好愿景的必由之路.在通用汽车公司全球产品战略联盟副总裁丹尼尔汉考克看来,未来的20至30年内,单一的解决方案无法解决交通拥挤、尾气污染等一系列城市化进程出现的问题,也许最为可行的方案是通过能源的多样化以及动力系统的高效化两种途径.

“每个新兴市场都需要具有针对性的解决方案.在巴西,通用的大部分车型能够灵活使用燃料.90年代,巴西利用甘蔗大量生产纯乙醇燃料,有一段时间乙醇车很多,后来突然减少,因为乙醇燃料的价格出现了波动,不过人们可以根据燃料价格变动自主选择是使用燃油还是乙醇燃料更经济实惠,用汽车的先进技术能支持这些液体燃料的共存.在印度,麻风树可以作为生物燃料的来源.另外,在亚太市场天然气也可以成为传统燃料的替代能源.”丹尼尔汉考克指出,截至2012年,通用汽车将有一半以上车型可以使用灵活燃料.

随着汽车技术的发展,电和氢气也将逐步成为重要的运输燃料.通用汽车先后推出了雪佛兰Volt沃蓝达增程型电动车和雪佛兰Equinox氢燃料电池车.LG化学公司位于北美的子公司CompactPower公司首席执行官普拉哈卡帕提尔称雪佛兰Volt沃蓝达增程型电动车是引领交通能源革命的一个全新的大胆范例.

雪佛兰Volt沃蓝达增程型电动车前60公里完全不需要汽油的驱动,基本能够满足都市客日常驾驶的需求.使用者可以晚上充电,第二天再驾驶60公里.如果要去更远的地方,或者想要更多地使用空调,也不需要担心开到一半电池没电了.因为具有增程型的功能,汽车会在电池电量比较低的情况下自动用燃油运作,能够把驾驶行程最长扩展到450公里.

这也就是说大部分人每天上下班通行不用使用任何汽油,而只是在远足度假的时候,耗费一些汽油.实际上,现有汽油驱动车辆所排放的废气仅为70年代的一半左右.伦敦一项研究显示,现代小型汽车在碳排放量方面甚至优于地铁.如果开着这样的汽车上下班或者远游,大家的心里负罪感一定会小很多.通用汽车宣称这款汽车将于明年下半年在中国上市,它为车主提供“毫不妥协的解决方案”.在解决对能源的依赖和保护环境等问题的同时,还具有消费者可接受的价格以及不受行驶里程限制的优势.这台奥巴马曾经驾驶过的汽车,的确给人许多期待.而如今,它正在世博园内为各国贵宾服务.

业内专家普拉哈卡帕提尔指出,雪佛兰Volt沃蓝达增程型电动车最大的一个成就在于其先进的锂离子电池系统.锂离子电池能量密度接近200瓦小时/千克,功率密度超过3000瓦/千克,与铅酸蓄电池和镍氢电池相比具有明显的优势.

此外,锂离子电池自1991年上市以来,其成本已经下降了14到15倍,而且有望继续降低.锂离子电池的化学特征和电池大小可以根据特定的应用进行优化调整而无需牺牲规模效益.而且和铅酸电池相比,其体积和重量都有明显的降低.目前,已探明的锂储量非常丰富――预计足够供320亿辆电动车使用.因此中短期内不存在原材料缺乏问题.

面临挑战

尽管电气化汽车听上去挺美,但却面临着诸多挑战.

首要的问题就是充电.大量电动车同时充电带来的问题是汽车电气化必须解决的一项重大挑战.专家测算指出,如果将中国现有的汽车全部替换为电动车,国家需要将现有电力总装机容量翻番.不过,如果可以充分利用智能电网,避开用户高峰时段,在用电低谷时段充电,这个问题还是可以得到解决的,并且可能提高电力系统的利用效率.第二大问题是成本与便利性.锂离子电池大约70%的成本来自电池组,而电池组超过一半的成本来自原材料.因此降低电池原材料成本是降低电池成本的关键,方式之一是大批量生产,预计2020年生产的汽车中约有五分之一为电动车.但是专家预测汽油发动机汽车至少还将存在二三十年.

降低电池成本,提高便利性的另一个方式是转换商业模式,如电池租赁或交换,以及电池的梯次利用,即电动车车辆使用周期结束后,其电池仍然具有很大价值,可以用于固定型发电系统等其他用途.这将在无需对电池或汽车进行任何改动的情况下,大大降低电动车的成本.新商业模式还有助于消除电动车消费者对于质量的担忧.

同济大学汽车学院院长余卓平指出,电动汽车的发展一定要考虑新的商业模式.如果新的商业模式中采用转移支付模式,将电动汽车和电池的价格分开,那么电动汽车将会比现在的传统汽车更加便宜.

第三个需要解决的问题是通用性.为确保消费者接受电动车,需要对电池和充电设施制定通用标准.电力公司很难处理汽车厂商各不相同的产品规格.通用的标准也会让电池的交换更加便利.但是,如果汽车厂商有意追求独特化,即便有了政府部门与其他利益相关方的参与,也很难达成这一目标.

毫无疑问,要想推动汽车电气化,必须加强合作.要使电动汽车为大众消费者普遍接受需要广泛可靠的基础设施.建设这些基础设施需要多方合作.只有合作才有可能制定电动汽车技术的全球化标准以及全球统一的准则和规定.

也许眼下另外一个比较现实的解决方案是在提高汽车性能方面多做一些工作.通用汽车的均质充气压缩点燃技术(HCCI),能让发动机的燃油经济性提高15%,完全符合未来的尾气排放标准.在中国市场,利用这些先进技术,在过去的5年间,通用汽车在华生产的乘用车平均燃油经济性提升了20%.同时,为了将先进技术广泛地应用于更多车型,通用汽车于8月宣布与上汽集团联合开发新一代环保节能动力总成技术,与传统动力总成相比,它能降低20%以上的油耗和碳排放.

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