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最终答案

作者:jnscsh   时间:2021-07-05 09:16:14   浏览次数:

128年前,第一台汽油机出现;

126年前,第一辆搭载汽油机的汽车诞生;

1年前,全球汽车总数超过100000万辆,一年的汽车销量超过7200万辆;

从某种程度上来讲,汽车见证了人类社会发展至今最繁华的一段时光,

然而当我们离不开汽车的时候,

却有人预测:作为目前汽车主要燃料来源的石油将在40年后枯竭……

随着石油价格的飙升,全球寻找替代能源的步伐在不断加快。不知道从什么时候开始,寻找替代能源成了各家汽车研发机构和制造商最大的课题。一时间,各种五花八门的解决方案如雨后春笋般接二连三地涌现,其中最具代表性的分别是氢燃料和生物燃料。

在寻找替代能源的初期,许多人无法冲破内燃机的束缚,寻找替代能源实质上成了寻找替代燃料。生物燃油、天然气等生物燃料和氢燃料出现的前提,正是建立在不需要对车辆的内燃机结构进行过多调整的基础之上的。

氢燃料

最清洁、最高效、也是最难获取的燃料

20世纪末至21世纪初,效率高、零排放(燃烧之后几乎只排放水蒸气),并且不会枯竭的氢燃料概念大放异彩。1999年,欧洲建造了第一座加氢站,美国氢能源协会认为“氢经济”社会即将到来。2003年,时任美国总统的布什宣布将拨款12亿美元用于推动氢燃料电池的商用,并且提出“为孩子研发无污染氢动力汽车”的倡议,这些举措在全球范围内掀起氢燃料汽车的浪潮。

宝马和奔驰都曾是氢燃料的忠实拥趸。以宝马为例,2006年底,搭载氢动力系统的宝马7系车型在宝马位于巴伐利亚的Dingolging工厂开始小批量生产。实际上,这款氢能7系的发动机必要时也可采用汽油进行驱动。因此氢能7系除了携带存放液化氢气的燃料箱之外,还携带了一个普通的汽油箱,一旦某个燃料用尽,燃料管理系统会自动为发动机输送另一种燃料,而整个切换的过程几乎无法察觉,驾驶员也可以通过转向盘上的“H2”按钮随意切换汽油和氢燃料。这两个燃料箱中的燃料可供氢能7系行驶700km(其中200km依靠氢燃料驱动,500km依靠汽油驱动)。但是氢能7系并没有大规模量产,也并没有公开销售,宝马只是将少数几辆氢能7系提供给一些热心的社会名人使用。

制约氢燃料汽车发展的瓶颈有许多,首当其冲的便是氢燃料的来源以及建造加氢网络昂贵的成本。虽然氢是地球上最丰富的元素,但氢原子总是与其他元素以分子形式存在,想要获取氢气,就得消耗能量来提取它。最近几十年,氢已经是有机化学工业的重要原料,全世界年产约5000万吨,主要来自煤气、天然气、轻质油或重油等矿物燃料,但储量有限,也未根本解决环保问题。最丰富的含氢物质是水,从水里提取氢气一般通过电解的方式。水电解制氢的效率为75%~85%,但每立方米氢气需耗电4.5~5.5度,而且目前很难大规模生产。至于加氢站的建造成本,有数据显示,在中国建造一座加氢站大约需要1000万元人民币,这个数字远远大于一个中型加油站的建造成本。正因如此,宝马氢能7系车型的开发项目最终不了了之。

氢燃料电池车是最近几年刚刚出现的新产品。严格来讲,氢燃料电池车应该属于电动车范畴,不过仍使用氢作为原料,因此我们仍将它归类为氢燃料车型。同样由于氢燃料很难获得,因此我们认为:目前氢燃料电池车并不是最佳解决方案。

生物燃料

不断改良使我们厌倦

根据形态,我们可以将生物燃料分为生物燃油和天然气两种类别,而生物燃油又可分为生物柴油和燃料乙醇两种。

在生物燃料中,天然气作为燃料已经有70多年的历史。早在20世纪30年代,意大利和俄罗斯就曾较大规模地推广天然气汽车,但直到20世纪70年代全球能源危机的爆发和80年代欧美国家对于城市空气质量的逐渐重视,天然气汽车才开始在全球范围内广泛使用。天然气同其他清洁能源相比,具有资源丰富、燃烧清洁、技术成熟、安全可靠、经济实用等优点。

与天然气不同,生物柴油是近年来才迅速发展起来的。生物柴油(Biodiesel)是指以油料植物的油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油,通过特殊工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。因此,生物燃油在某种程度上可以说是取之不尽,用之不竭的能源。在资源日益枯竭的今天,有望取代石油成为替代燃料。但与常规柴油相比,生物柴油的成产成本要贵一倍以上,欧盟国家和美国政府的解决方法是提供高额财政补贴支持种植油料作物,对生产生物柴油给予税收优惠,使生物柴油价格与石化柴油相当。

燃料乙醇在我们的生活中也比较常见,我们平时所说的乙醇汽油便是兑了一定比例燃料乙醇的混合汽油。燃料乙醇也是一种很好的代用清洁燃料,它可以增加汽油的含氧量,使其燃烧更充分,降低排放;提高汽油的辛烷值,有效提高汽油的抗爆指数;而且它还是可持续利用的绿色能源之一。

燃料乙醇可由大麦、小麦、甘蔗和甜菜等农作物发酵获得,而且具有清洁环保、价格低、可再生等特点。用这种可再生能源部分替代成品油, 不仅有助于缓解日益增长的成品油需求,还可以使汽车尾气中一氧化碳排放量下降30%以上,碳氢化合物排放量下降10%以上。随着它的推广,可以大量节省大中城市治理空气污染的费用。

然而,使用替代燃料充其量只是一次改良,生物燃料的使用仍会消耗一定的非可再生能源。汽车工业发展到现在,需要的是一次真正的变革。而这个变革便是——电动车。

电动车

突破内燃机的束缚之后,所有人豁然开朗

实际上,电动汽车并不是近几年某一天,某一个人突发奇想的绝妙创意,而是从汽车诞生的那一天开始就一直陪伴整个汽车工业发展过程的。

早期(在1885年德国工程师卡尔•苯茨发明被认为是第一辆近代汽车之前)的汽车并不是用燃油来驱动的。1769年,法国人制造了世界上第一辆蒸汽驱动三轮汽车。1831年,美国人将一辆蒸汽汽车投入运输。在这段时期内,汽车主要靠蒸汽机驱动。由于蒸汽机体积庞大并且非常笨重,所以那时候大部分的汽车只能在铁轨上行驶。

而在蒸汽汽车产生的初期,就有许多人投入到电动汽车的研发中。一般认为,1873年英国戴维森制造的四轮卡车是最早的电动汽车。19世纪80年代,法国已经出现了多辆名副其实的电动汽车。在美国,爱迪生和福特都对电动汽车的开发作出了很大贡献。 19世纪90年代,电动汽车有了较快的发展,于1898年创立的哥伦比亚电气公司曾生产了500辆电动汽车。到了1899年,法国人驾驶着电动汽车创造了105km/h的最高车速记录。在此后的20年间,电动汽车与蒸汽汽车展开了激烈的竞争。但无论是电动汽车还是蒸汽汽车,最后在竞争中都让位于后起之秀—内燃机汽车。电网不够发达,蓄电池的技术落后等都成了当时制约电动车发展的瓶颈。

1959年,一款名为“Henney Kilowatt”的电动车横空出世,被认为是第一辆现代电动车。这款电动车由美国联合电能公司、Henney马车公司、雷诺、Eureka Williams(一家以吸尘器为主要产品的电气公司)联合推出。到了20世纪90年代,能源危机的爆发使得电动汽车开始复苏。以通用为代表的几家美国汽车制造商率先推出了他们的电动汽车,不同的是这些电动车并不只停留在试验和概念的阶段,而是已经量产并真刀真枪地上市销售。进入21世纪,能源危机以及更加成熟的蓄电池技术令混合动力和全电动车再次受到关注。在美国市场,丰田普锐斯混合动力车的销量飞速增长,汽车制造商们也纷纷跟进,研发出各自的混合动力车。少数几家汽车制造商则开始研制全电动车型,以摆脱原油价格波动带来的影响。

金融危机的爆发,经济环境的恶化,使得汽车制造商们将研发精力投放到混合动力车和电动车上。在替代能源的最终解决方案上,这些汽车制造商用他们的实际行动告诉我们:电动车将成为后石油时代汽车发展之路的最终答案。

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