汽車電氣化還有多遠?

編譯/陳冰

盡管電氣化汽車聽上去挺美,但卻面臨著充電、成本與便利性、通用性等諸多挑戰。

1985年,一部科幻電影《回到未來》風靡全球。片中用汽車做成的時間機器穿梭在未來與現實之間,你還記得這輛汽車用的能源是什么嗎?——垃圾。主人公直接把垃圾扔到車里面,車子就會自動把它們轉化為燃料,然后開始時空之旅。電影描述在2015年的時候汽車都是這樣的。現在離2015年還有5年時間,很顯然我們還看不到這樣的可能性。

目前世界上96%的汽車仍然依靠石油驅動。全球能源需求以每年2%的速度上升。大眾對于能源需求的不斷增加導致燃油供給面臨壓力、成本上升且污染更加嚴重。尋求減少排放和減輕對石油依賴的解決方案已經至關重要。對于汽車行業而言,如果不做出變革,這種依賴性的能源模式將難以為繼。

業內人士指出,電氣化毫無疑問是汽車行業未來發展的方向,但是車輛電氣化面臨著充電、成本、通用性等一系列問題。汽車電氣化到底離我們還有多遠?

能源多樣化

研究顯示,大城市在利用資源和土地促進經濟發展發明規模上較中小城市更具效率。預計在今后的40年中,中國將出現20到25個城市群支撐全國的經濟發展。對于上海這樣的大城市而言,管理城市發展和最大化利用資源的一種方式是開發城郊區域并在主城區周邊建設衛星城,然而,居民因為遠離工作地點以及城市中心對交通系統又提出了新的需求。由于現有公共交通網絡無法滿足額外的需求,因此完全取消乘用車的方案既不具備實踐性,也不具有現實意義。

過去5個月里,通用汽車在世博園專門展示未來交通的熱門場館上汽集團-通用汽車館內,舉辦了一系列關于未來城市交通的論壇,深入探討了未來交通可能面臨的挑戰,并提出了諸多面向未來的汽車技術解決方案。

車聯網、電氣化一再被提及,這也許是人們實現“零油耗、零排放、零堵塞、零事故”美好愿景的必由之路。在通用汽車公司全球產品戰略聯盟副總裁丹尼爾·漢考克看來,未來的20至30年內,單一的解決方案無法解決交通擁擠、尾氣污染等一系列城市化進程出現的問題,也許最為可行的方案是通過能源的多樣化以及動力系統的高效化兩種途徑。

“每個新興市場都需要具有針對性的解決方案。在巴西,通用的大部分車型能夠靈活使用燃料。90年代,巴西利用甘蔗大量生產純乙醇燃料,有一段時間乙醇車很多,后來突然減少,因為乙醇燃料的價格出現了波動,不過人們可以根據燃料價格變動自主選擇是使用燃油還是乙醇燃料更經濟實惠,用汽車的先進技術能支持這些液體燃料的共存。在印度,麻風樹可以作為生物燃料的來源。另外,在亞太市場天然氣也可以成為傳統燃料的替代能源。”丹尼爾·漢考克指出,截至2012年,通用汽車將有一半以上車型可以使用靈活燃料。

隨著汽車技術的發展,電和氫氣也將逐步成為重要的運輸燃料。通用汽車先后推出了雪佛蘭Volt沃藍達增程型電動車和雪佛蘭Equinox氫燃料電池車。LG化學公司位于北美的子公司CompactPower公司首席執行官普拉哈卡·帕提爾稱雪佛蘭Volt沃藍達增程型電動車是引領交通能源革命的一個全新的大膽范例。

雪佛蘭Volt沃藍達增程型電動車前60公里完全不需要汽油的驅動,基本能夠滿足都市客日常駕駛的需求。使用者可以晚上充電,第二天再駕駛60公里。如果要去更遠的地方,或者想要更多地使用空調,也不需要擔心開到一半電池沒電了。因為具有增程型的功能,汽車會在電池電量比較低的情況下自動用燃油運作,能夠把駕駛行程最長擴展到450公里。

這也就是說大部分人每天上下班通行不用使用任何汽油,而只是在遠足度假的時候,耗費一些汽油。實際上,現有汽油驅動車輛所排放的廢氣僅為70年代的一半左右。倫敦一項研究顯示,現代小型汽車在碳排放量方面甚至優于地鐵。如果開著這樣的汽車上下班或者遠游,大家的心里負罪感一定會小很多。通用汽車宣稱這款汽車將于明年下半年在中國上市,它為車主提供“毫不妥協的解決方案”。在解決對能源的依賴和保護環境等問題的同時,還具有消費者可接受的價格以及不受行駛里程限制的優勢。這臺奧巴馬曾經駕駛過的汽車,的確給人許多期待。而如今,它正在世博園內為各國貴賓服務。

業內專家普拉哈卡·帕提爾指出,雪佛蘭Volt沃藍達增程型電動車最大的一個成就在于其先進的鋰離子電池系統。鋰離子電池能量密度接近200瓦小時/千克,功率密度超過3000瓦/千克,與鉛酸蓄電池和鎳氫電池相比具有明顯的優勢。

此外,鋰離子電池自1991年上市以來,其成本已經下降了14到15倍,而且有望繼續降低。鋰離子電池的化學特征和電池大小可以根據特定的應用進行優化調整而無需犧牲規模效益。而且和鉛酸電池相比,其體積和重量都有明顯的降低。目前,已探明的鋰儲量非常豐富——預計足夠供320億輛電動車使用。因此中短期內不存在原材料缺乏問題。

面臨挑戰

盡管電氣化汽車聽上去挺美,但卻面臨著諸多挑戰。

首要的問題就是充電。大量電動車同時充電帶來的問題是汽車電氣化必須解決的一項重大挑戰。專家測算指出,如果將中國現有的汽車全部替換為電動車,國家需要將現有電力總裝機容量翻番。不過,如果可以充分利用智能電網,避開用戶高峰時段,在用電低谷時段充電,這個問題還是可以得到解決的,并且可能提高電力系統的利用效率。第二大問題是成本與便利性。鋰離子電池大約70%的成本來自電池組,而電池組超過一半的成本來自原材料。因此降低電池原材料成本是降低電池成本的關鍵,方式之一是大批量生產,預計2020年生產的汽車中約有五分之一為電動車。但是專家預測汽油發動機汽車至少還將存在二三十年。

降低電池成本,提高便利性的另一個方式是轉換商業模式,如電池租賃或交換,以及電池的梯次利用,即電動車車輛使用周期結束后,其電池仍然具有很大價值,可以用于固定型發電系統等其他用途。這將在無需對電池或汽車進行任何改動的情況下,大大降低電動車的成本。新商業模式還有助于消除電動車消費者對于質量的擔憂。

同濟大學汽車學院院長余卓平指出,電動汽車的發展一定要考慮新的商業模式。如果新的商業模式中采用轉移支付模式,將電動汽車和電池的價格分開,那么電動汽車將會比現在的傳統汽車更加便宜。

第三個需要解決的問題是通用性。為確保消費者接受電動車,需要對電池和充電設施制定通用標準。電力公司很難處理汽車廠商各不相同的產品規格。通用的標準也會讓電池的交換更加便利。但是,如果汽車廠商有意追求獨特化,即便有了政府部門與其他利益相關方的參與,也很難達成這一目標。

毫無疑問,要想推動汽車電氣化,必須加強合作。要使電動汽車為大眾消費者普遍接受需要廣泛可靠的基礎設施。建設這些基礎設施需要多方合作。只有合作才有可能制定電動汽車技術的全球化標準以及全球統一的準則和規定。

也許眼下另外一個比較現實的解決方案是在提高汽車性能方面多做一些工作。通用汽車的均質充氣壓縮點燃技術(HCCI),能讓發動機的燃油經濟性提高15%,完全符合未來的尾氣排放標準。在中國市場,利用這些先進技術,在過去的5年間,通用汽車在華生產的乘用車平均燃油經濟性提升了20%。同時,為了將先進技術廣泛地應用于更多車型,通用汽車于8月宣布與上汽集團聯合開發新一代環保節能動力總成技術,與傳統動力總成相比,它能降低20%以上的油耗和碳排放。