電動汽車時代還有多遠？

馬寧

摘 要：近年來，國內(nèi)的電動汽車市場火爆，一部分消費者從使用成本低廉、使用便利以及符合當前節(jié)能環(huán)保要求的角度考慮，認為電動汽車的時代來了。其實從電動車的生產(chǎn)到使用過程的充電完整過程中，還有許多因素需要認真思考。本文試圖從電動車的發(fā)展歷史，及使用過程中的各環(huán)節(jié)存在的問題，說明目前電動汽車發(fā)展依舊存在一些障礙，希望能引發(fā)讀者的理性思考。

關鍵詞：電動汽車；節(jié)；環(huán)保

近兩年來，電動汽車在國內(nèi)市場上的生產(chǎn)、銷售突然風生水起，不僅諸多自主品牌電動車先后進入市場，國外著名汽車廠家也紛紛將電動汽車引入中國。

純電動汽車號稱具有節(jié)能、減排、降耗、替代能源等等諸多優(yōu)勢；它每天充電成本只有7、8塊錢，這樣就可以大大的降低消費者的出行成本；再有，對于一些存在交通限制的城市和地區(qū)，它不受號牌限制，讓消費者省心省力。這些聽上去很美的體驗，是不是真的把我們帶入新能源時代呢？電動汽車真的在節(jié)能降耗上有突出表現(xiàn)嗎，它是否值得我們期待呢？這就需要我們從電動汽車發(fā)展歷程，做一次理性的分析。

一、電動汽車曾有輝煌的歷史

今天，能在公路上奔馳的汽車絕大多數(shù)是以汽油或柴油為燃料的內(nèi)燃機車。如果以德國人卡爾本茨，在1886年發(fā)明第一輛以內(nèi)燃機為動力的汽車算起，到今天內(nèi)燃機汽車已有130多年的歷史。但是，電動車的發(fā)明要比內(nèi)燃機車還要早上半個世紀。早在1834年，美國人達文波特和蘇格蘭人戴維森就研制出三輪電動汽車。但那時他們使用的是一組不可充電干電池做驅(qū)動力，行駛距離也很短。到了1859年，法國人普蘭特發(fā)明了可以充放電的鉛酸電池。他的同鄉(xiāng)卡米爾福雷在1881年對這種蓄電池進行了改進，提高了電池的容量，從而真正為電動車的發(fā)展鋪平了道路。可以說從19世紀末到20世紀 20年代，是電動車發(fā)展的黃金時期，在銷量上甚至超越了汽油機汽車。這是因為，在當時的條件下，電動車有內(nèi)燃機車不可比擬的優(yōu)勢。電動車在驅(qū)動過程非常平順安靜，既沒有難聞辣眼的尾氣排放，也沒有令人心煩的發(fā)動機的噪音和震動；另外，汽油機汽車行駛中需要不斷換擋，操作起來比較麻煩，而電動車不需要換擋；由于當時城際交通不通暢，大多數(shù)情況汽車都只能在本地使用，因此電動車也不會因為續(xù)航里程短的問題而阻礙其發(fā)展；特別是隨著電網(wǎng)的高速發(fā)展，城市家庭都已經(jīng)通電，從而能夠在家中完成充電。因此，相對于汽油發(fā)動機汽車，電動車成為大部分人的選擇。到了20世紀初，有40%的美國汽車采用蒸汽機，38%的汽車采用電力驅(qū)動，22%的汽車使用汽油動力。

然而，好景不長。在內(nèi)燃機技術不斷完善的對照下，電動車續(xù)航里程短，行駛速度慢等劣勢慢慢浮現(xiàn)出來。特別是隨著城際公路網(wǎng)絡的建設，使城際流動成為可能，人們需要續(xù)航里程更長的交通工具；諸多大油田的相繼發(fā)現(xiàn)與開采，使汽油的價格逐漸下降，讓普通的消費者也能承擔得起；再有，希蘭姆珀西馬克沁在1897發(fā)明了槍械消聲器，后來應用在汽車上，一下子讓內(nèi)燃機噪聲安靜下來。這些變化讓內(nèi)燃機汽車開始漸漸成為主流交通工具。相比之下，電動車的發(fā)展進入到了瓶頸時期，在降低制造成本和改善使用便利性方面沒有明顯的進步。

這種背景下，電動車很快失去了存在的意義，在1940年左右電動車基本上就從歐美汽車市場中消失了。到了上世紀70年代，石油危機的爆發(fā)令全世界陷入石油短缺的困境中，人們又開始關注其它能源做動力的汽車，這時電動車再一次進入到了人們的視線中。特別是近年來，隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，已經(jīng)成為產(chǎn)銷全球第一的汽車大國。在汽車方面的節(jié)能減排、發(fā)展可替代石油的新能源汽車就尤為重要了。

二、電動汽車真的能夠節(jié)能降耗嗎

發(fā)展電動汽車的目的，就是為了降低能耗、減少有害氣體排放。電動汽車在行駛過程中，用電做驅(qū)動力，沒有任何排放，這是顯而易見的。而且，電轉化為動力的轉化率很高，可以達到90%，而汽油發(fā)動機平均有30%以上的轉化率，盡管目前已經(jīng)有汽車廠家把發(fā)動機功效提高的40%以上，但與電動轉化率比還是差很遠。這似乎都說明電動車既環(huán)保又節(jié)能。但是，如果僅僅以電動車行駛過程沒有排放，能量轉化率高就認為他環(huán)保、節(jié)能，似乎有些勉強。因為電動車是需要給電池充電的，電通過發(fā)電廠經(jīng)過高壓送電到最終用戶。在這個過程中，在發(fā)電環(huán)節(jié)，因為火力發(fā)電效率不足40%，有一多半的損失；從電廠輸電到用戶，其過程又有約15%的能量損耗；再從電池的充電到放電，這一系列的過程都將浪費能量。也就是說，從發(fā)電到充電，電動車的轉化效率僅在18%左右，這樣來看就相當于內(nèi)燃機轉化率的一半。也就是說，從整個過程看，電動汽車還不夠節(jié)能。而我國目前的電力供應將近80%來在于火力發(fā)電，說到底還是利用煤、油、氣發(fā)電，而且主要是煤炭。雖然電動汽車在行駛過程中幾乎是零排放，但是如果從全過程來看，獲得每千瓦時能量所產(chǎn)生的CO2高達830克，而普通汽油大約是310克，柴油是316克。換句話說，在目前的中國，電動汽車比普通汽車更“高碳”。石元春院士曾對于發(fā)展新能源汽車給予這樣的判定：要警惕新能源加工過程中的污染現(xiàn)象。任何一種新能源，即便終端使用是清潔的，但其加工過程是污染的，也不能稱之為“清潔能源”。從這個角度來看，就目前而言，我國的電動汽車可能既不節(jié)能也不環(huán)保。因為在我國當前的情況下，電本身還不是清潔能源，將來有一天我們能充分利用水力、風力、太陽能發(fā)電，變成主要供電方式，電動車節(jié)能環(huán)保的意義就明顯了。

三、多種因素制約了我們擁有電動汽車

目前來看，電動車的主要問題是續(xù)航里程短，這實際上是電池能量密度低的問題。所謂電池能量密度，簡單的理解就是1公斤電池材料所能儲存的電量。現(xiàn)有的電池技術，能量密度還不到0.2kwh/kg。也就是說，現(xiàn)在一塊1公斤重的電池最多能儲存不到0.2度電。所以，盡管電動汽車百公里只需15kwh電，但是如果要達到普通汽車那樣的續(xù)航里程，光電池就得四五百公斤。先不考慮成本，這個重量就是難以承受的。成本更麻煩，現(xiàn)在一般采用的鋰離子電池平均成本是1200元/kwh，要達到500公里的續(xù)航里程，光電池成本就要7、8萬元。而且，從目前的情形來看，電池技術在成本和能量密度這兩方面取得的進步是有限的。

電動汽車另一個障礙是充換電池的問題。如果采取充電方式，就需要建設大量的充電站，而充電時間的限制非常麻煩。加滿一箱油只需三五分鐘，但是將電動車要充滿電，即使是快充也要半個小時，家用電源則要七八個小時。充電時間長，對于現(xiàn)今快速運作的社會恐怕是不能適用。如果采取換電方式，就要整體更換電池組，似乎這更不切實際。恐怕沒有人愿意拿自家價值幾萬元人民幣的電池，和別人家換來換去。

還有一個障礙是電池的報廢處理問題。報廢電池會污染環(huán)境是不爭的事實。據(jù)專家介紹，一個小小的鈕扣電池就能污染大約60萬升水，相當于一個人一生的用水量；一節(jié)1號電池爛在地里，能使周邊1平方米的土地失去農(nóng)業(yè)利用價值。目前純電動汽車電池主要成分是磷酸鐵鋰、錳酸鋰等構成，應該說，鋰由于不是重金屬，不會造成環(huán)境的污染。但鋰離子電池的正負極材料、電解質(zhì)溶液等物質(zhì)對環(huán)境和人體健康還是有很大影響。因此，隨著近年來電動汽車產(chǎn)業(yè)化進程迅速加快，動力電池生產(chǎn)以及廢舊電池的處理所帶來的環(huán)境污染，必將引起越來越多的人的高度關注。

綜合以上分析，電動汽車時代似乎離我們的生活還有很長一段距離。如果你是一位強烈的環(huán)保主義者的話，就目前而言，選擇一臺混合動力汽車還是比較靠譜的事。如果行程不遠，時間不急，選擇自行車或步行，既鍛煉身體也達到節(jié)能環(huán)保目的。