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電動(dòng)汽車能實(shí)現(xiàn)真正意義上的零排放嗎?

伍賽特
原創(chuàng)
科普中國(guó)專家、中國(guó)科普作家協(xié)會(huì)會(huì)員,關(guān)注能源、動(dòng)力及載運(yùn)工具
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近年來,隨著節(jié)能要求及環(huán)保法規(guī)的日趨嚴(yán)格,對(duì)電動(dòng)汽車的關(guān)注度可謂與日俱增。與傳統(tǒng)汽車相比,電動(dòng)汽車具有更好的操控性、穩(wěn)定性和安全性。隨著計(jì)算機(jī)和電子控制技術(shù)的不斷進(jìn)步并越來越多地應(yīng)用于汽車領(lǐng)域,相應(yīng)的輔助駕駛和控制系統(tǒng)及輔助安全系統(tǒng)產(chǎn)品也在不斷進(jìn)行創(chuàng)新與改良,促進(jìn)了電動(dòng)汽車技術(shù)的成熟與完善,使電動(dòng)汽車的駕駛和乘坐更加安全、方便、靈活和舒適。

一、電動(dòng)汽車的分類

電動(dòng)汽車是一個(gè)相對(duì)寬泛的概念,通常而言,可將其分類為純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車。以混合動(dòng)力汽車為例,其通常被視作傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車逐步轉(zhuǎn)型至純電動(dòng)汽車的中間過渡車型,除了布設(shè)有電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之外,依然保留了傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力裝置。

二、電動(dòng)汽車能實(shí)現(xiàn)真正意義上的零排放嗎?

純電動(dòng)汽車是目前正大力發(fā)展的一類新能源車型。與傳統(tǒng)汽車的單一能量來源不同,純電動(dòng)汽車所需的能源結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)多樣化。驅(qū)動(dòng)純電動(dòng)汽車前行的能量來源是通過蓄電池充電而獲得的,電能可由煤炭、天然氣、核能、太陽能、風(fēng)能等多種能源轉(zhuǎn)換而來。因此,純電動(dòng)汽車的能源結(jié)構(gòu)具有多樣性,可避免傳統(tǒng)汽車對(duì)單一能源的過度消費(fèi)而引起的能源短缺問題。目前新型的純電動(dòng)汽車的能源轉(zhuǎn)換效率正在不斷提高。此外,電動(dòng)汽車在制動(dòng)過程中驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)可以轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)工況回收制動(dòng)能量,并通過給蓄電池充電將這部分能量?jī)?chǔ)存起來,因此純電動(dòng)汽車具有較高的能量利用率。

與傳統(tǒng)汽車相比,純電動(dòng)汽車在其運(yùn)行過程中可基本實(shí)現(xiàn)零排放、無污染,但由于為純電動(dòng)汽車蓄電池充電的電能通常來自于外接電網(wǎng)。因此仍需考慮到發(fā)電廠在發(fā)電過程中產(chǎn)生的大氣污染物和固體廢棄物。但從另一個(gè)角度來看,在發(fā)電廠集中進(jìn)行污染控制要比對(duì)每輛車分別進(jìn)行污染控制更為簡(jiǎn)易,效果也更顯著。此外,由于發(fā)電廠通常位于需要嚴(yán)格控制污染的城市中心區(qū)之外,因此其排放的污染物對(duì)城市的影響可進(jìn)一步減小。

但目前為止,火力發(fā)電在我國(guó)的電力系統(tǒng)中依然扮演著重要角色,其發(fā)電裝機(jī)容量所占比重顯著高于水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等方式,因此即使在未來能有效實(shí)現(xiàn)汽車的純電動(dòng)化,依然會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定污染。

而與純電動(dòng)汽車所采用的蓄電池不同,燃料電池可被視作一類電化學(xué)發(fā)電機(jī),其通過燃料和氧氣的化學(xué)作用產(chǎn)生電能,為燃料電池汽車提供前行的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力,同時(shí)具有良好的環(huán)保性能,可實(shí)現(xiàn)真正意義上的零排放。

三、充滿前景的燃料電池汽車

考慮到其卓越的技術(shù)性能,目前世界各國(guó)政府及各大汽車制造企業(yè)也陸續(xù)投資以開展燃料電池汽車的研發(fā),過去數(shù)年內(nèi)的樣車開發(fā)和示范運(yùn)行均已證明了燃料電池電動(dòng)汽車在技術(shù)上的可行性。燃料電池系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和開發(fā)中主要采用模塊化的方法,即單個(gè)燃料電池模塊的功率被限定在一定的范圍內(nèi),通過模塊化組裝實(shí)現(xiàn)不同的性能,以滿足不同車輛對(duì)燃料電池功率等級(jí)的要求。為有效提高燃料電池的使用壽命和降低系統(tǒng)成本,需要對(duì)動(dòng)力電池和燃料電池的能量分配進(jìn)行優(yōu)化。目前燃料電池汽車技術(shù)攻關(guān)的重點(diǎn)集中在提高可靠性和耐久性等方面。

早在2018年9月27日,上海首條燃料電池公交線路即已正式上線,投入嘉定114路運(yùn)營(yíng),該批投入使用的燃料電池客車共有6輛。其具備氫濃度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及保護(hù)、氫氣過壓保護(hù)、自斷氫保護(hù)、高壓安全設(shè)計(jì)保護(hù)、碰撞安全設(shè)計(jì)保護(hù)等功能,以確保整車行駛的安全性與可靠性。

不可否認(rèn),近年來我國(guó)在燃料電池汽車領(lǐng)域的研究已取得了可喜的成就。但我國(guó)在燃料電池堆核心技術(shù)上與國(guó)外先進(jìn)水平仍存在一定差距,以氫能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為代表的一系列問題尚未得以充分解決,同時(shí)考慮到我國(guó)燃料電池汽車產(chǎn)品的可靠性和成本,目前該類車型如要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化仍有一段距離。