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细数那些替代传统燃油的新能源技术

发布于:2019-01-10 14:05:40
现在,几乎所有人都在讨论新能源,而汽车领域无疑是受新能源影响最大的行业。电动汽车发展得如火如荼,不仅是传统汽车厂商,就连来自硅谷的科技公司们都开始对电动汽车投入了大量的研发精力。
其实,新能源除了内置锂电池这种最常见的形式之外,还包括了诸如燃料电池、太阳能、生物能源甚至是核能等其它我们并不太了解的新能源形势。而这些新能源汽车虽然目前还处在非常初级的发展阶段,但是经过时间的洗礼,未来终有一天将会成为人们出行交通工具的主要能源。
电动汽车可以说是目前我们最熟悉的新能源种类了,包括特斯拉、日产、宝马、通用等许多汽车厂商的电动汽车产品都已经开始在不少城市的道路上行驶。这种电动汽车有些采用了油电混合动力、有些则是纯电动形式,电动汽车在车内装载了超大容量的锂离子电池,采用可循环充电的形式为电动汽车供能。它可以通过家用电源、专用充电桩或者特定的充电场所进行充电,以满足日常的行驶需求。
纯电动汽车的驱动系统比传统燃油汽车要简单了不少,基本上由电动机和电池组成,完全依靠电能驱动,使用成本是目前市售的新能源车中最低的,由于结构简单,其周期性保养项目、保养费用也比普通汽车低很多,一般更换齿轮油、刹车片即可。另外纯电动汽车的安静程度也比普通汽车要好很多,基本上无需刻意去加装任何隔音装备,而且电动机具备低转速高扭矩的特点,使得其起动和加速性能也很好。
不过纯电动汽车的缺点目前来看也比较明显,比如充电时间长,续航里程有限和更换电池成本高等。
而另外一种混合动力汽车则是在纯电动和燃油汽车之间采取了一个平衡点,通过加入电动机的方法,降低发动机在起动、低速以及加速阶段的油耗和排放,让发动机一直在最高效区域工作。由于电能的加入和发动机的高效工作,混合动力的油耗最多可以低至2L左右。
燃料电池汽车实际上是通过氢气和氧气的化学作用,产生的电能驱动车辆行驶。它也是电动汽车的一种,结构基本类似,只不过多了一个燃料电池和氢气罐。从本质上来看,燃料电池汽车被看成人类交通的最终解决方案,不止是因为它具备普通纯电动汽车的优势,而是因为氢气和氧气来源无穷无尽,并且加氢和加油一样便捷,没有任何污染。
不过燃料电池也有属于自己的缺点,目前氢气的产量和存储难度并不理想,成本都比较高,而在建设加氢站的成本上也远比加油站和充电站高,并且高压存储的氢气,安全性有待考验。
其实,太阳能汽车从严格意义上来说也算是电动汽车的一种,只不过电动汽车的电池需要靠工业电网发电来供能,而而太阳能汽车用的是太阳能电池。太阳能汽车使用太阳能电池把光能转化成电能,电能会在储电池中存起备用,用来推动汽车的电动机。由于太阳能车不用燃烧化石燃料,所以不会放出有害物。据估计,如果由太阳能汽车取代燃汽车辆,每辆汽车的二氧化碳排放量可减少43至54%。
目前太阳能汽车的供能形式主要有两种,首先就是将太阳能作为主要的汽车驱动力,而另外一种就是为作为汽车的辅助供电能源。目前靠太阳能作为驱动力的汽车由于必须要配备大量的太能电池板,因此在造型和结构运行原理上都与传统汽车有很大的差别。目前此类太阳车的车速最高能达到100km/h以上,而无太阳光最大续行能力也在100km左右。
生物能源
除了电能和太阳能之外,生物能源最近也成为了许多公司和汽车厂商研发的新目标。比如奥迪最近就研制出了用植物为原料的全新种类柴油。
其实,这种新型燃料并不是用植物本身作为原料,而是通过特殊的工艺提取植物中的生物质糖,比如从玉米中提取的葡萄糖等。这些原料都可以通过发酵产生异丁烷气体燃料,可以用作多用途领域的燃料,当然也包括汽车。异丁烷气体可以通过高压转化成液态异辛烷燃料,然后通过提纯处理转化成辛烷值为100的汽油。
奥迪的这项新研究在法国与Global Bioenergies合作伙伴共同完成,可以说解决了当今汽车行业面临的最大问题之一:远离石油燃料。奥迪将其称之为e-benzin,不仅仅是燃烧后不会出现硫化物和苯等有害元素,尾气排放非常干净,同时由于油品的更高品质而具有更高的压缩比。
当然,目前这一理论研究还需要奥迪进行更多的实际测试,并且奥迪已经开始在自己的测试车辆上进行实验。一旦证明新的研究成果有效,奥迪计划在德国建立一个全新的工厂,规模要比法国的实验工厂大上10倍,最早从明年年初开始生产100吨异辛烷和高纯度异丁烷燃料。
除了植物之外,动物粪便也能成为汽车的一种动力来源。比如最近,在英国有一辆非常特殊的大型巴士大巴车吸引了许多人的眼球。
据悉,这款大巴车采用了牛粪为主要动力原料,它由英国Reading Buses公司出品,名字叫做Bus Hound(猎犬巴士)。这辆车的原料从从动物排泄物中得来的,然后经过压缩液化,存贮在7个固定在巴士车顶内的气罐中。目前这辆“粪动力”大巴车在英国在贝德福德郡的米尔布鲁克试验场验车时,单圈速度达到了每小时76.785英里(123.57公里),打破一般大型大巴车的速度极限。
由于这辆大巴车动能来自于牛粪,外型特别使用黑白两色设计,看起来就像只大乳牛。虽然是环保大巴车,速度却超越了一般大巴车平均每小时56英里(约90公里)的纪录,跑出了每小时76.785英里(123.57公里)的好成绩。
另外还有一种生物能源作为中国用户来说也绝对不能忽视,那就是地沟油。将地沟油这种生物燃油作为燃料使用,也是一种不错的选择。目前包括美国法国、芬兰和我国在内,已经有四个国家成功的使用餐饮废油来进行飞机燃油的研发。
使用地沟油作为燃料,还需要额外等量的传统航油混合来驱动飞机发动机,这么做可减少二氧化碳排放量50%至80%,但目前的成本是传统航油的2到3倍。因此,未来如何降低餐饮废油转化的成本是最大的目标。