产业技术体系变革下的汽车新能源发展战略

2020-01-08卢海琴

湖北农机化 2020年19期

卢海琴

(南京技师学院，江苏南京 210000)

1 汽车代用能源的分类及特点

1.1 不可再生能源

天然气被使用到汽车中，可根据储存方式的不同分为3种，分别是压缩天然气、液化天然气和吸附天然气。压缩天然气指的是以20MPa以上的压力、将常态下的天然气压缩到高压罐内，为汽车运行提供能源支持。压缩天然气具有污染排放低、工艺简单以及储量相对丰富的优势特点，和石油相比，整体的勘探潜力较大，储量较为丰富。但是压缩天然气的能量密度较低，存储体积大，汽车充气时间延长，可行驶的里程短，并且具有一定的危险性，因为储气钢瓶内的压力较大，是不可再生资源的一种。液化天然气则是在-161℃的低温下，将天然气液化和净化后形成的，更具环保性和洁净性，具有良好的安全性能，自燃自爆几率较低，但是运输成本和生产成本则过高。吸附天然气是以特殊的方法在储气容器中装填超级活性炭，利用活性炭表面分子和气体之间的作用力，吸附气体分子，降低了储气设备的重量，安全性较强，储存压力低，但是由于技术难度较大，目前仍旧处于持续探索的阶段[2]。

液化石油气可分为2种，分别是石油炼制过程中的副产品和油田伴生气。液化石油气的能效较高，不需要改变内燃机，经济价值较高，但是由于能量密度低，并且具有一定的危险性，易燃易爆，安全性不足。

甲醇的溶解性强，能够和汽油、柴油等溶解混合为一体，成为新型的燃料，是一种含氧化合物。从煤、天然气、油页岩等物质中均可以制取甲醇，甲醇作为车用燃料，几乎可以实现无炭烟排放，具有良好的溶解性，能够和汽油、柴油一起进行混合使用。但是甲醇仍旧对环境会造成一定的不利影响，增加尾气中总醛的排放量，并且甲醇的制取过程中需要消耗不可再生的能源。

煤基液体燃料也就是俗称的煤变油，是通过直接或间接的方法，将煤炭液化成液体燃料油。煤基液体燃料能够利用煤变油技术、缓解我国的石油紧张问题，而我国的煤矿资源则相对比较丰富，但是煤变油技术是将一种不可再生能源转化的技术，对于环境污染问题仍旧无法将其有效地缓解[3]。

1.2 可再生能源

太阳能随处可得，无需运输，资源丰富，不会对环境造成任何污染，是汽车能源未来的主要发展方向。但是目前太阳能汽车的发展却阻碍重重，因为会受到时间、地点、气候、季节等因素的限制，并且采集和转换太阳能的效率不足，对汽车的高速行驶动力需求无法完全满足。不仅如此，制造太阳能电池板的成本投入较大。

乙醇的原材料是玉米、小麦、高粱、甘蔗、薯类、甜菜等，经过发酵、蒸馏、脱水等环节后，将变性剂加入其中制作而成。车用乙醇汽油则是按照一定的比例，将组分汽油和燃料乙醇混合配比后形成，乙醇大大降低了对环境的污染问题，是可再生能源，但是需要与汽油混合使用，不能够完全替代汽油，会大量消耗土地资源。

生物柴油是一种可以替代石油、柴油的可再生清洁燃料，通过将动物或植物油脂与甲醇或乙醇发生交换反应，得到的脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯。生物柴油具有良好的环保特性，具有环境友好性，毒性较低、闪火点高，但是燃烧效果并不理想，燃烧不完全，对汽车燃烧效率造成影响，消耗了大量的耕地资源，制取生物柴油的成本投入较高[4]。

1.3 性质不确定能源

电能主要运用到纯电动汽车、燃料电池电动汽车和混合动力电动汽车中，是一种洁净能源，实现了无污染零排放。但是目前仍旧需要转换煤炭、石油等化石类能源获取电能，因此还不属于可再生能源中的一种。电能动力汽车具有洁净、无污染、零排放的优势特点。并且利用技术较为成熟，电动汽车结构的维修也更加方便。但是电池性能仍旧需要更进一步地研究，无法满足电动汽车的产业化需求，生产电能时需要依赖石油、煤炭等不可再生资源，可再生和污染问题仍旧没有解决。

氢是自然界中普遍存在的元素之一。在自然界中，氢通常是以化合物的形态出现，主要储存在海水等水资源中，不仅如此，天然气、煤炭、石油、动植物体内也含有氢元素。氢元素的燃点高、发热值较高，具有燃烧速度快的特点，是优质的二次能源。运用氢能不需要大幅度改造现有的技术装备，只需要稍加改装，现有内燃机即可使用氢能。但是，目前制氢效率仍旧较低，安全性能不足，很容易发生泄漏问题，存在严重的泄漏安全隐患[5]。

燃料电池中常用的燃料包括天然气、甲醇，氧化剂则以空气、氧气为主，通过转化氧化剂和燃料的化学能，实现到电能的转化。燃料电池具有污染低、洁净的优势特点，能够满足零排放的要求。燃料电池使用的燃料具有多样化的特征，不仅可以应用天然气、甲醇，同时汽油、柴油、煤等也可以用于制作燃料电池，不过目前制作燃料电池的成本仍旧较高。

2 产业技术体系变革的视角下汽车新能源的发展战略

2.1 用电动机替代化石类能源传统内燃机

汽车新能源的发展需要根据几个阶段进行，首先要将电动机取代化石类能源传统内燃机，将此作为终极的长期发展目标，未来汽车能源选择电能作为主要的能源。因为电能能够实现零排放，洁净性好，并且电能有可能完全转变为可再生能源。目前，我国的生物质能发电、风能发电、太阳能发电、潮汐发电等愈发普及，成为可再生能源已经不再遥不可及。利用电能电动机替代传统的内燃机，对于产业技术体系的变革有着重要的作用，逐渐萎缩化工煤炭石油行业，大力发展太阳能、风力产业。通过层层推进，改革整体的产业技术体系，逐渐将重化工业技术体系中环境污染、大量的不可再生资源消耗问题有效改善[6]。

2.2 发展燃料电池汽车

汽车新能源发展中，应将燃料电池汽车作为重要的发展目标之一。目前我国的燃料电池技术已经愈发成熟，可比电动汽车更快地进入市场。世界的汽车公司目前均大力推出以甲醇或轻微燃料的燃料电池汽车，有效地节省了资源，实现了对环境的保护。利用氢燃料电池真正实现了零排放目标，即使是使用甲醇等燃料的电池汽车，也大大降低了污染排放量。燃料电池在不可再生资源转化为可再生能源方面发挥着优势作用，水解氢燃料电池能够循环进行资源利用，因为氧和氢燃烧的产物是水，具有循环使用的作用价值。除此之外，潮汐能、风能、太阳能等能源，均是可再生能源，用于制作氢能源，可以实现能源的可再生化。在传统内燃机的基础上，燃料电池汽车发动机是一场全新的变革[7]。

2.3 液化天然气汽车是短期发展目标

液化天然气是不可再生资源的一种，与人们倡导的终极目标相违背，并不符合能源的发展方向，因此液化天然气汽车可以作为短期的发展目标，对于解决汽车尾气严重污染的问题，能够起到有效的缓解作用。和柴油、汽油相比，液化天然气的环保性更强，更具洁净性。针对目前的石油紧张问题，液化天然气能够有效地缓解石油紧缺现状，和石油储量相比，我国的天然气储量较为丰富，并且在不断地增加。天然气管网限制对于液化天然气没有影响，世界的天然气资源均可以被充分利用，对于我国的能源安全以及现存的内燃机技术衔接等有利。经过长期的大量开发和应用后，天然气和石油资源一样，将会面临相同的命运，均是不可再生资源，因此只能将液化天然气汽车作为短期的发展方向[8]。