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走近新能源:部分新能源技术简析

日期:2007-07-04    来源:中国汽车报  作者:高巍

国际新能源网

2007
07/04
10:49
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关键词: 新能源 新能源技术 混合动力

    继前不久上海车展上华晨、奇瑞、长城和华泰等多家本土车企和丰田、宝马、通用等国际汽车巨头在清洁柴油技术、混合动力以及氢动力等新能源技术上大展拳脚之后,汽车替代能源在国内演出就开始变得愈发精彩。上周,宝马汽车带着全新的氢动力7系豪华轿车高调登陆中国,再次把业内关注的焦点聚集到新能源身上。至此,目前世界汽车新能源技术领域最先进的丰田混合动力、通用氢能电池车、宝马氢动力内燃机车都已经相继在中国市场亮相。这些技术的发展前景如何?又有何利弊呢?

  有资料表明,目前我国汽车每年约消耗我国汽油总产量的85%,柴油总产量的20%。据国务院发展研究中心产业部预测,到2010年和2020年,机动车的燃油需求分别为1.38亿吨和2.56亿吨,为当年全国石油总需求的43%和57%。在这种情况下,除了使用汽油和柴油做燃料,电动汽车、液化石油气汽车、天然气汽车、甲醇汽车、乙醇汽车、二甲醚汽车、生物柴油汽车等众多节能环保型汽车都已经粉墨登场。

  据了解,美国能源部已经制定了“氢计划”,宣布投资12亿美元用于氢燃料电池的研发,提出要在2010年让氢燃料电池车的份额占整个汽车市场的25%。日本经济产业省提出的发展目标是,在2010年前要把汽车用燃料电池的价格降低到普通汽油发动机的水平,并且要首先从政府部门开始普及燃料电池车。

  世界汽车巨头们也在为将氢技术作为未来最主要的能源形式不断努力,一个月前,由宝马集团研究和技术中心负责协调,10个欧洲合作伙伴历经3年成功完成了氢燃料内燃机项目(HyICE),实现对氢燃料内燃机的优化。该项目由欧盟委员会发起并推广,项目研发出一款氢燃料内燃机。此外,美国最新的加氢站在加利福尼亚大学欧文分院正式投入运营。加氢站最初将提供气态氢,计划在今年底增加液氢的供给。

  从本月19日到7月8日,宝马氢能7系将现身北京街头,并在此后的几个月内,在广州、香港掀起一股汽车新能源的热潮。每个体验过这款烧氢气豪华车的人,都会从它尾部醒目的“Hydrogen 7”标志,揣测我们当今汽车生活与真正的清洁能源之间的距离。

  混合动力只是过渡性技术吗

  混合动力,恐怕是目前国内消费者最熟悉的汽车新能源概念了。纵观国际汽车技术领域,混合动力只是和清洁柴油、氢动力、生物动力等并存的一项汽车新能源技术。虽然混合动力目前在技术成熟度、环保性能以及普及程度上被视为主流,但从人类使用能源的可持续发展角度讲,混合动力可能只是一种过渡技术。

  据记者了解,目前国际汽车大公司对传统内燃机汽车与新能源汽车的发展趋势形成了共识:在未来20年内,汽油和柴油仍将是汽车主要的能量来源,但传统汽油机汽车的市场份额将在此后明显下降,而柴油车仍将在重型车领域继续保持很高的市场份额。新能源汽车的近期解决方案是传统内燃机新技术和替代燃料汽车;中期方案是混合动力汽车大幅度降低油耗和排放;远期方案是纯电动汽车和燃料电池汽车,特别是资源极为丰富、且完全没有污染的氢燃料电池汽车将重新定义世界汽车产业发展格局。

  一年多以前正式在一汽丰田长春工厂生产的普锐斯,不仅是混合动力在中国市场第一个吃螃蟹的车型,也是在国际汽车市场上最成熟、量产销售最多的混合动力车型。普锐斯采用混联式混合动力方式,运行模式为:当发动机效率偏低,例如在低速行驶,转换器及高压电子系统将电池输出的直流电转换为交流电,并升压至500V给予电动机使用,电动机会启动与发动机并肩工作。之后,电脑分析汽车负荷、加速踏板压力及电池状态,决定以电动机、或者电动机与发电机并用,提供最有效率的动力分配及组合。经常使用电动机会导致电池电量下降,当降到一定限值时,发动机会自动工作并带动发电机向电池充电。当高速行驶时,混合动力系统会即时启动发动机及电动机输送驱动力。当减速和刹车时,在制动力作用下混合动力系统会将电动机转为发电机,将动能转化为电能,向电池充电。当普锐斯处于停止状态时,发动机会自动熄火,以减少不必要的燃油消耗及废气排放。普锐斯的环保空调系统全以电力驱动,因此关闭发动机空调一样可以运行。

  技术优势:由于混合动力汽车技术与传统汽车动力技术结合比较紧密,在配套设施上的要求相对其他新能源技术要低得多,同时在先进性和节能、环保效果方面也比较明显,采用混合动力汽车是现阶段解决环保和能源问题最为切实可行的方案。

  发展瓶颈:混合动力汽车是在牺牲部分环保利益基础上来满足目前人们对汽车环保的基本要求的,在结构上和生产工艺上都存在着局限性。从这个角度来说,混合动力汽车是传统汽车时代向电动汽车时代的过渡车型技术。

  生物能源车会和人抢粮食吗

  生物燃料技术目前主要是从甜高粱等农作物提取乙醇作为燃料。由通用汽车生产的Saab萨博环保车型———Saab9-5生物能源车,目前已经投放市场。据了解,作为环保汽车的代表,Saab9-5生物能源车的设计原理是通过燃烧乙醇从而减少二氧化碳的排放。与汽油不同,乙醇燃烧后不产生二氧化碳。该车的燃料选择了E85(即85%的乙醇和15%的汽油)。目前该款车型已在瑞典普及。

  据了解,Saab9-5生物能源车是第一款使用E85的涡轮动力汽车。使用E85燃料的Saab9-5 2.0生物能源车,在动力和驾驶表现上都明显优于使用常规汽油。Saab9-5生物能源车同时具有燃料选择上的灵活性,在不用任何调节的情况下,Saab9-5生物能源车可燃烧汽油或E85。这意味着驾驶者在燃料品种不足的情况下可选择普通汽油。

  不过,一些汽车专家强调,发展生物能源与生物化工一定要在确保国家粮食安全基础上稳步推进,目前业内有一种说法就是“如果大力发展生物燃料车,就会出现穷人跟富人一起抢粮食的局面”。因此,只有当粮食出现阶段性供过于求时,国家有计划地拿出一部分粮食加工转化为生物能源,才能给汽车提供生物动力。

  技术优势:与传统汽车动力技术结合紧密,在燃料的选择上比较灵活,使用成本也较低。

  发展瓶颈:以目前的技术,还难以在不耗费粮食的情况下满足车辆大批量使用。

  氢动力是最终解决方案吗

  氢气由于可以从海洋资源中提取而被视为取之不尽的能源,一直被包括汽车在内的众多行业认定为未来的能源方向。而且,氢能源汽车的排放中几乎只有水的成分,所以更是未来汽车能源的首选技术。

  通用汽车的氢能电池车一直在国际汽车氢用新能源领域很有建树,但由于这项技术放弃了传统汽车内燃机技术,完全采用电池驱动,致使整个项目的开发成本居高不下,很难真正进入人们日常生活。去年11月22日,宝马氢能7系轿车亮相柏林,标志着世界上第一款供日常使用、几近零排放、氢动力驱动豪华高性能轿车的诞生。日前,宝马氢能7系正式来到中国,则更进一步拉近了这种汽车替代能源终极方案与我们生活的距离。

  据了解,宝马氢能7系装备了能够使用液氢燃料和汽油的6.0L V12发动机,最大输出功率为191kW,在4300转/分钟的转速下,最大扭矩可达390N·m,在9.5s内即可从0加速到100km/h,最高电子限速为230km/h。除配有一个容量为74L的普通油箱外,宝马氢能7系还装备一个额外的燃料罐,可容纳约8kg的液态氢。双模驱动为宝马氢能7系提供了超过700km的总行驶里程:氢驱动,200km以上;汽油驱动,500km。驾驶者可以通过多功能方向盘上一个单独的按钮手动完成从氢动力到汽油动力模式的转换,完全不会对宝马氢能7系的行驶状态和性能造成影响。如果一种燃料用尽,系统将会自动切换到另一种燃料形式,保证燃料的供应持续而可靠。

  技术优势:国际汽车技术领域普遍认为,氢燃料汽车技术由于具有能源安全、环保、高效率等优势,是最有前途的车用能源,也是未来汽车的主要能源,将成为汽车新能源的最终解决方案,推动现在的“石油经济”上升为“氢经济”。

  发展瓶颈:成本目前仍是制约氢燃料汽车发展的一大障碍,但与成本相比,加氢站等基础设施缺乏、各国政府缺乏对氢能使用的法规标准,则是更深层次的问题。

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