新能源汽車發展主要障礙及其解決方案

【摘要】：近年來，新能源電動汽車和燃料電池汽車在國內獲得了快速的發展。但是由于我國新能源汽車的基礎建設不完善、性能低和成本高等原因，目前不能盡快大量地投放市場。文章引用全球新能源汽車的最新發展狀況和動向，列舉若干解決困擾的方法和設想，為新能源汽車更快更好地發展提供一些參考。

【關鍵詞】：新能源汽車；障礙；分析

在全球能源和環境問題的嚴峻形勢下，汽車工業正面臨巨大挑戰，節能與減排的技術變革迫在眉睫。目前，節能與新能源汽車已經成為國家科技發展的戰略重點，其中，電動汽車作為主要技術方案之一倍受矚目[1]。

然而，電動汽車成本過高是制約其大規模商業化的一個瓶頸問題，一輛普通燃油轎車如果設計為使用動力電池和電機驅動的純電動汽車，其成本將明顯上升。除了這些新能源汽車的發展還受到了充電困難等障礙。

1.充電基礎設施

推廣PEV和PHEV的主要困難就是缺少全面的電池充電基礎設施。然而，目前全球許多廠商和政府已經啟動了電動汽車基礎設施項目，來評估建立充電基礎設施的方法，并正著手進行實際應用。

1.1美國

以美國為例，總部設在加州的ProjectBetterPlace（PBP）認為基本上所有國家的電力供應都足以向PEV和PHEV充電進行轉變，僅需要增加6%的投資。假如智能充電系統能避開用電高峰期，則國內的億輛車的84%可以電力驅動，且不需要額外的發電廠。日產與田納西州以及田納西河域管理局建立合作關系以推進PEV基礎設施的開發。福特與電力研究所簽署了一份為期3年的協議來開發和評估PHEV與美國電網結合的技術方法。EPRI包括30多個美國和加拿大的電力公司。通用汽車公司也與EPRI合作開發充電基礎設施的要求和標準，并重新評價網絡容量以保證基礎設施的正常使用。該合作日益提升公眾的注意力并使得加深對PHEV和PEV的了解。密歇根州公共服務委員會正進行一項試驗方案來評定大量采用PHEV和PEV時，從州電網獲取電量值。項目將在可獲得實際車輛時使用實車來分析其對家用和地區電力系統的影響，并檢查在不驅動時PHEV如何將能量返回電網。委員會邀請了國家基礎設施公司、電力傳輸公司、汽車制造商、消費者支持團隊等參加了此方案。

1.2我國和其它地區

在中國，國家最大電力公司中國國家電網公司計劃在北京、深圳和天津建立電動汽車充電站。試點充電站將會為試驗電動公交車及電動轎車提供服務。比亞迪已經設計完成電動汽車試驗型智能充電站，并進行下一步大規模建設。PBP大力推動著電動汽車的使用，并正在開發電池的再充電基礎設施，包括充電點、電池更換站和再生能源充電站。PBP計劃在以色列建立50萬個電池充電站和更換站，包括公眾停車場、車庫以及沿街的充電點。以色列政府通過征收PEV購買者的費用來支持該項目。

2.氫燃料補給基礎設施

開發氫燃料補給設施是一個巨大工程。目前，為汽車研究提供支持的汽車用氫燃料補給站已基本建立。在補給站內儲存氫燃料仍然是一個難題。

截止2008年8月，在美國和加拿大約有112個氫燃料補給站，其中約有24個位于加州。美國能源部（DOE）預計建造氫燃料補給設施的費用在1 000～ 6 000億美元之間，但通用汽車公司與殼牌加氫公司在2007年12月發布的一份報告中估計：建造1.2萬個氫燃料補給站需要100～ 150億美元，或大約是建造阿拉斯加輸油管所耗費用的1/2。這些補給站能為100萬輛FCV補給燃料，并為70%的美國人口在2英里之內放置一個氫燃料補給站。

2008年9月下旬，第二家空氣化工產品公司的氫燃料加注站在英國的拉夫堡大學正式開業。也有在倫敦建造3家氫燃料加注站的計劃；倫敦交通委員會正計劃在2009年給他們車隊增加70輛氫動力車輛。英國政府的目標是到2010年在適當位置有12家可使用的氫燃料加注站。

3.氫燃料的生產

氫的生產是一項重要的全球性業務。根據2007年12月殼牌氫能公司—通用汽車公司的報告，目前每年的氫產量約為4 000萬t，足以給1.3億輛燃料電池車提供燃料。其中1/4的氫用在石油精煉過程中。日本宣稱已有能力為300萬輛燃料電池車生產足夠的氫。法國液化空氣公司報告稱：在法國，氫燃料的需求量以每年10%～ 15%的速度增長，預計在2008年生產59萬t氫。然而，目前絕大多數氫的生產是采用蒸氣甲烷重整法，這意味著該方法產生CO2。其他生產方法包括煤（產生CO2）或生物質氣化、高溫水裂解和一些新興技術，如利用陽光從水中分出氫的光解方法。用化石燃料發電，再用電使水分解的方法也產生CO2，水解的效率只有大約70%，氫氣壓縮的效率大約為90%，在電動機輸出階段，燃料電池將燃料能量轉化為直流電的效率最大為65%，因此，電能輸出到電動機輸出的效率大約為41%。相比之下，直接向純電動汽車的鋰離子電池充電時，AC -DC蓄電池的充電效率大約為89%，電池效率為94%，DC -AC轉化效率為95%，因此，最終效率為79%。由于效率和成本原因，美國國家研究理事會的一個專家小組稱PHEV是更有前途的替代車。

全球最大氫生產商空氣化工產品公司已完成85個氫加注站的項目，為6萬輛FCV加注燃料，如果加注設施建成，他們有信心為10萬輛燃料電池車提供足夠的氫燃料。盡管如此，公司認為在加注站現場電解氫仍是不現實的，因為需要巨大的儲存量及如何處理供應與需求的問題，特別在交通高峰期。

4.成本

目前HEV和PEV所使用的蓄電池組的價格依然昂貴，首批大規模銷售的PEV和PHEV所需的研發成本將由消費者承擔。通用汽車公司認為PHEV的電動續駛里程每增加16km其成本將增加約1 500美元，但豐田的Prius續駛里程增加16km的成本為5 000美元。在2006年，能保證PEV續駛里程為563km的鋰離子蓄電池的成本估計為1.5萬美元。主要的汽車制造商都認為，當產品規模達到大規模時，成本很容易降下來，但目前大多數PEV的小批量制造商不能夠做到這一點。

盡管燃料電池堆的成本自2000年至今已降低了10個百分點，但目前FCV的價格估計仍然約為15萬美元，這比估計的早期用戶市場可以接受價格高出2或3倍。白金仍用作燃料電池的催化劑，每單元的成本約為7 500美元，廠商希望到2015年白金的用量減少到10%。屆時，燃料電池每輸出1kW的成本為50美元或輸出功率為100kW普通電動汽車的成本為5 000美元。相比之下，一臺昂貴的汽油內燃機的價格約為1 500美元。氫儲存罐的價格也必須考慮到，目前一個7.35萬Pa的儲罐及其冷卻系統價格為1.5萬美元。

5.結語

從文中可以看出，新能源汽車在實際應用方面可謂困難重重，不僅有基礎設施不足，也有技術價格等不利因素，不過可以肯定的是，就像以往的技術革新一樣，新能源汽車總會沖破阻礙服務社會。

參考文獻：

[1]周榮，徐梟，等.汽車先進的整車與總成開發技術跟蹤和研究[R].天津，2008.

[2]陳全世，信繼欣，等.中國電動車輛研究與開發[M].北京理工大學出版社，2005.

[3]陳全世.先進電動汽車技術[M].北京：化學工業出版社，2007.8.

[4]胡驊，宋慧.電動汽車（第二版）[M].北京：人民交通出版社，2006.10.

[5]MichaelMurphy，BSc，MPhil（HonsI）.Passengercarfuelef-ficiency：technologiesandtrendsto 2015[C].London， 2008.