穹顶之下汽车的自我救赎之路
2015-03-09
穹顶之下汽车的自我救赎之路
虽然有种种研究表明,汽车并非雾霾产生的主要“元凶”,但是它“帮凶”的身份是毋庸置疑的,减少甚至消除雾霾汽车“责无旁贷”。汽车对雾霾的“贡献”主要来源于传统化石燃料(汽油、柴油)在气缸内燃烧后所产生的碳氢化合物、二氧化硫、氮氧化物、炭烟及其他有害颗粒物,要减少甚至避免这些有害物质的产生,就要从燃料本身或者是动力装置上做文章,因此也就有了清洁能源汽车和新能源汽车。
清洁能源汽车和新能源汽车只是提法的不同而已,本质上都属于环保型汽车。清洁能源汽车的特点是以清洁燃料取代传统燃油,如液化天然气(LNG)汽车。新能源汽车的“新”则不仅限于燃料还包括动力装置,主要指那些技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车,包括混合动力汽车、纯电动汽车(BEV,包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车(FCEV)、氢气发动机汽车等。
无论是新能源汽车还是清洁能源汽车,都已不是什么新鲜事物了,所呈现的局面也是百家争鸣、百花齐放,这些五花八门的技术路线目前已经发展到了什么程度?它们中有谁会成为该领域的终极发展方向呢?这些解决方案“飞入寻常百姓家”还要多久?这是本部分要回答的问题。
柴油技术被误解的清洁动力
在大家的印象当中,柴油车“黑烟滚滚”属于“污染大户”。事实上,如今的柴油机早已不是排放大户,而成为一种清洁动力。柴油发动机具有热损失小、省油、动力强劲等特点,与同级别汽油车相比,柴油车油耗降低30%,这一油耗水平甚至与汽油混合动力车的油耗水平相当。通过采用共轨喷射系统、加载颗粒捕捉器(DPF)等清洁柴油技术,柴油车的颗粒物排放可以进一步降低到接近于零排放的水平。
由于上述特征,柴油车在欧洲市场获得了广泛认可。在欧洲,柴油车占乘用车整体的比重超过40%,其中SUV占柴油乘用车的比重更是高达84%,国内热销的高尔夫、科鲁兹等车型,在欧洲都有柴油版出售,而且销量要远大于汽油版车型。反观国内,柴油车主要集中在特种车辆及商用车领域,柴油车占乘用车整体的比例还不到1%。
其实,早在2002年大众便尝试将柴油轿车引入国内,当时推出了由一汽-大众生产的捷达1.9SDi,2004年又推出了宝来TDI和奥迪2.5TDI,不过这三款车型均未取得成功。原因在于这些车型使用的柴油发动机精密程度很高,不仅维修成本高,而且当时的油品质量根本无法满足使用要求。这些发动机使用了品质不达标的柴油后,经常出现堵塞高压泵、喷油嘴等问题,再加上当时“柴油荒”问题普遍存在,致使大家对柴油车敬而远之。
在历经几十年发展成熟后,柴油技术已经具备了非常优异的节能减排性能。随着“国IV”标准实施,车企将面对更为严峻的节能减排挑战,减排性能更佳的柴油车型开始进入一些车企的车型开发目录,长城、江铃等品牌已推出了柴油车型。与此同时,符合“国IV”标准的柴油也将在全国范围内全面供应,以前制约柴油车发展的油品问题有望得到解决。随着政策的引导和消费者观念的升级,柴油车或将在国内迎来春天。相比纯电动、混合动力,柴油车显然是大家消费得起的环保车型。
混合动力是当前最靠谱的解决方案?
随着油耗和排放标准的层层推进,纯燃油汽车想要满足更为严苛的油耗和排放标准难度是相当大的,而混合动力可以更轻松地达到标准。因此在新能源汽车领域,混合动力被认为是目前最便捷、最有
效的节能减排解决方案之一。
通常所说的混合动力(Hybrid)一般是指油电混合动力,即燃料(汽油或柴油)和电能的混合。虽然混合动力被认为是通向电动车的过渡产品,但是混合动力目前发展得已经相当成熟,尤其在日本、德国等国家,各个品牌都推出了不同档次的混合动力车型。目前在国内日系品牌的混合动力车型认可度较高,销量比较好的混合动力车型有丰田普锐斯和雷克萨斯CT200h等,而包括一汽丰田、广汽丰田、雷克萨斯、东风本田都有混合动力车型,原因就在于日系品牌在混合动力车型的研发上起步较早,技术比较成熟,像大众、宝马、奔驰在内的德系品牌也在逐步将混合动力车型引入国内,如奥迪Q5 Hybrid。
混合动力车型虽然在燃油经济性方面有着较大的优势,节油效果比较明显,但由于结构复杂、车型较少导致成本较高,比如丰田普锐斯1.8 L顶配车型指导价26.98万元,而同排量的汽油车型的市场指导价可能只有15万左右,这10万元的差价其实可以满足车主5年甚至更长的油费开支,所以从使用成本的角度来讲,更多的消费者还是选择汽油车型,这是未来混合动力车型需要改善的地方,除了进一步降低成本,还要不断丰富产品阵营,这样才能在市场竞争中获得优势。
天然气汽车不能只停留在公共交通领域
根据尾气取样分析对比,与燃油车相比,天然气汽车的有害物排放降低约85%左右,综合碳排放降低约95%左右,减排效果显著,是现阶段理想的替代燃料。此外,从我国乃至世界范围内看天然气的储量要远大于石油,不论是开采成本还是最终售价都要低于汽油和柴油。我们知道,城市公共交通对空气污染的“贡献率”是很大的,因此在公共交通上使用天然气作为清洁能源,是减少空气污染的长效措施。
按照所使用天然气燃料状态的不同,天然气汽车分为压缩天然气(CNG)汽车和液化天然气(LNG)汽车。压缩天然气(CNG)的主要成分是甲烷,易于完全燃烧,加工成本相对较低。但因CNG是一种气体状态,存贮体积大,压力高,造成车辆继驶里程短甚至存在安全隐患,应用范围受到限制。
液化天然气(LNG)汽车使用的天然气由气态变成了液态,重量仅为同体积水的45%左右,天然气液化后可以大大节约储运空间和成本,车辆续航里程长,还具有热值大、性能高等特点。由于LNG经过净化处理后除去了大部分杂质,LNG燃烧过程中产生的汽车尾气污染物远低于CNG燃烧过程中产生的汽车尾气污染物,LNG比CNG更具环保性,被重点推广。
天然气汽车虽然“清洁”,但也存在动力性略低、改装费用较高等缺点。天然气发动机的动力性能比同排量的燃油发动机要低5%~15%,改装一次性投资较大,改装一辆天然气汽车需要花费数千元。目前天然气汽车主要集中在公共交通和重卡领域,像北京、上海、沈阳、长春等地均推出了天然气公交车和出租车,其中长春市的天然气汽车占出租车总量的一半以上,公交车总量的80%以上。实际上,天然气汽车在公共交通领域的发展经验,或许可以移植到私家车领域,当然首先要解决车辆改装、续航里程、加气站数量有限等问题,同时也需要政策引导甚至补助的激励。
燃料电池是新能源战略的终极方向?
电动车被认为是混合动力汽车发展的终极方向,也是目前新能源汽车中发展势头最猛的。在电动车的发展方向上,目前有纯电动汽车和燃料电池电动汽车两种不同的技术路线。纯电动车,顾名思义就是通过电力来驱动车辆,而电力则是来源于大容量的蓄电池,这是一个看上去相当理想的环保解决方案—零污染、低噪声,但是实现起来却是困难重重。
受制于电池技术的发展,纯电动车的续航能力一直是短板,还存在各国的充电接口不统一、充电设备不足、使用不便等缺点。这些因素的制约,使得电动车的发展并没有预想的那么顺利。目前除了比较火热的特斯拉外,自主品牌中如比亚迪、北京汽车分别推出了比亚迪e6、北汽E150等纯电动汽车。但由于售价高昂、技术不够成熟、使用不便等客观因素,目前还只是少数人的玩具。纯电动车要真正普及,除了要解决技术层面的问题,以及完善相关的配套设施,同时还需要大幅度地降低成本。
相对于中国、德国等将纯电动车作为新能源汽车的发展方向,燃料电池电动汽车则是日韩等国在新能源战略方面的解决路线。燃料电池的原理其实很简单,总结起来就是由氢燃料分离产生的氢离子和电子在燃料电池的两个极板间不断分离、结合,从而在外电路产生电流。而这个电流经过逆变器及控制器等装置之后,就能够到达电动机驱动其运动产生动能。到达阴极板之后的电子又与在那里的氢离子和氧原子重新结合为水。从这个简单的原理中我们不难看到,要驱动燃料电池车运行,我们只需要补充氢能源就好,丰田旗下的Mirai是目前市场上首款大批量投产的燃料电池电动车型。从技术的角度来看,燃料电池汽车比纯电动汽车更具有推广价值。当然,最终谁能普及,还要看市场的选择。
另一个与氢能有关的新能源解决方案是氢气发动机汽车,这是和燃料电池截然不同的技术路线。早在2006 年,宝马就推出了搭载氢气发动机的7系轿车,这也是世界上第一辆氢能驱动、几乎零排放的家用轿车。该车装载氢气(8 kg 液态氢),具有氢与汽油两用的燃料发动机,可通过仪表盘上的转换开关实现自由切换。与目前造价上百万美元的燃料电池相比,氢气发动机在成本方面有着巨大的优势。当然,氢气发动机也面临众多问题,除了技术层面的问题,还有诸如氢燃料制造、加注、储存等,所以氢气发动机汽车的推广和普及同样尚需时日。
在新能源汽车的发展上,国家的支持力度也是空前的,除了政策上的倾斜,还包括财政补贴和推广扶持,如北京摇号就有单独的新能源汽车指标,虽然指标比较多,但申请的人比较少,一方面说明国家在加大新能源汽车普及的力度,但另一方面也说明目前市场对新能源汽车的认可度和接受度还不是太高,这需要厂家从新能源汽车技术、售后服务保障、市场推广宣传等各个方面去提升全社会对新能源汽车的信心。假以时日,随着清洁能源汽车和新能源汽车被大家接受,汽车将从污染源变成蓝天的捍卫者,实现穹顶之下的自我救赎。