車輛排放是當今最迫切的環境挑戰之一。汽油和柴油動力車輛的快速增長,在全球範圍內造成了嚴重的空氣品質和公共健康問題。隨著城市人口的擴張和車輛擁有量的增加,對更清潔交通替代方案的需求比以往任何時候都更加迫切。
在全球主要城市中,車輛數量的增加與空氣品質下降、呼吸道疾病增加和癌症發病率上升息息相關。當今社會面臨的問題是,傳統燃燒引擎的便利性是否能證明其環境和健康成本的合理性。電動車(EV)為這一日益嚴重的危機提供了一個充滿希望的解決方案。
為什麼電動車對環境更有利
現代經濟體越來越重視保護生態平衡的可持續發展實踐。全球各國正在轉向可再生能源,包括水力發電、太陽能板和風力渦輪機。雖然這些綠色能源解決方案大幅減少了有害排放,但只有當電動車成為道路上的標準時,它們的全部環境潛力才能實現。
電動車擁有令人印象深刻的80-95%效率評級,而傳統燃燒引擎僅為25%。這意味著電動車將能量轉化為動力的效率幾乎是傳統車輛的四倍,使其在長期內更加環保和經濟實惠。
電動車的主要優勢
除了環境效益外,電動車還提供了許多實用優勢,提升駕駛體驗:
- 即時扭矩和加速: 電動馬達即使在低速時也能立即提供最大扭矩,提供超越大多數燃燒引擎的快速加速。
- 卓越的操控性和穩定性: 電池放置在車輛底部,降低了重心,創造出類似不倒翁玩具的卓越機動性和平衡性。
- 極其安靜的運行: 電動車幾乎不產生噪音,即使在高達120公里/小時的高速公路速度下,也能大幅減少城市地區的噪音污染。
- 較低的維護成本: 較少的活動部件意味著減少機械磨損和降低長期維護費用。
- 政府激勵措施: 許多國家提供稅收優惠、購車補貼和特殊權利,如使用公車道和優先停車。
歐洲國家通過慷慨的政府激勵措施和不斷擴展的充電基礎設施,引領了電動車的採用。現代電動車電池變得越來越堅固,能夠承受振動、溫度波動、濕度和道路鹽的侵蝕,遠優於早期產品。
電動車採用面臨的當前挑戰
儘管具有優勢,電動車仍面臨目前限制廣泛採用的技術挑戰。主要障礙仍然是能量儲存容量。汽油等傳統燃料源具有高能量密度——約每公斤12,000瓦特(W/kg)。這使得傳統車輛能夠在一次加滿油的情況下行駛數百或數千公里。
目前的鋰離子電池僅能儲存約200 W/kg,能量密度大約比汽油低60倍。即使考慮到電動馬達的卓越效率(比燃燒引擎好三倍),電池技術也需要將能量密度提高約20倍,才能匹配傳統車輛的續航里程。
當今電動車的主要限制包括:
- 延長的充電時間: 完全充電可能需要數小時,而不像傳統車輛只需幾分鐘即可加油。
- 有限的行駛里程: 電池容量限制減少了電動車在一次充電下可行駛的距離,與汽油車相比較短。
- 尺寸限制: 目前的電池技術限制了許多電動車型的車輛尺寸和乘客容量。
- 充電基礎設施不足: 許多地區仍然缺乏足夠的充電站網絡,特別是在發展中市場。
創新解決方案:智慧道路和無線充電
全球研究人員正在開發革命性的解決方案來克服電動車的限制。一個充滿希望的創新結合了可再生能源和智慧道路基礎設施。該系統將在路面下嵌入無線電力傳輸技術,從而消除對傳統插入式充電的需求。
這個概念涉及在瀝青下安裝發射器,可以在最多兩米的距離內傳輸10千瓦的電力。當電動車駛過這些配備的道路路段時,它們會持續接收電力。車載電池僅在加速、爬坡或在非配備道路上行駛時才需要。這項技術可以在正確配備的高速公路上實現幾乎無限的行駛里程。
電動車充電:實際考量
電動車可以通過利用離峰充電來幫助平衡電網需求。全球能源消耗在夜間顯著下降,並在白天達到高峰。通過在夜間為電動車充電——就像為行動裝置和筆記型電腦充電一樣——駕駛者可以利用較低的電費和減少電網壓力。
典型的充電模式包括:
- 夜間家庭充電: 使用標準家用充電設備,完全充電通常需要7-8小時。
- 工作場所充電: 許多雇主現在提供充電站,讓駕駛者在工作時間內補充電池。
- 快速充電站: 快速充電器可以在大約25分鐘內恢復80%的電池容量,儘管大多數電動車車主不經常使用這些充電站。
充電成本因地點和電費而異,但通常遠低於汽油費用。續航里程預期也因季節而異——冬季條件下使用暖氣、燈光和雨刷可能會減少續航里程,而夏季駕駛通常會延長續航里程。這使得電動車特別適合城市通勤和短至中距離旅行。
電動車技術的未來
電池技術持續快速進步。現代電動車電池在大約五年內保持100%的容量,並在十年或更長時間內保持80%的容量。雖然電池可能佔電動車成本的70%,但正在進行的研究承諾在容量、壽命和可負擔性方面將有重大改進。
新興的電池技術已經展示了超越當前限制的延長續航里程的潛力。隨著開發加速,專家預測燃燒引擎車輛將在未來幾十年內變得過時,就像它們之前的馬車一樣。
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出版 四月 23, 2018 • 2m
