钜大LARGE | 点击量:1276次 | 2018年09月07日
我们离汽车全面电动化究竟还有多远?
这篇文章日志君策划了也快一年了吧,但是由于种种原因一拖再拖,不过也刚好用了一年的时间继续观察了电动汽车的发展情况,也印证了自己的想法。
虽然挂着新能源绿牌的车是越来越多了,从去年的五地试行到今年的全国开放上牌,国家也是大力推动新能源汽车的发展,就连英语六级考试的翻译都是关于新能源汽车。
但是,抛开政策不谈,纯电动汽车真正占领汽车市场还要多长时间?或者,当纯电动汽车成为主流以后,我们将得到什么?将失去什么?得与失间的平衡关系又是怎样?在此,日志君也就发表一下自己对于电动汽车的一些观点和看法。
强调一下,此篇文章并非论文也绝非科普,仅仅是日志君对某一事件的独立看法,一家之言,可能会有偏激或是过于绝对的表达!另外,文章较长,可以根据需要按章节阅读。
电动汽车还是汽车吗?
这是个很有趣的问题,因为这关系到了各国的语言文化。
在英语中,表示中文“汽车”的单词无非就是Car,Vehicle,Automobile之类的单词,但如果再将这些单词翻译回中文,就又有了“车辆”之意。这里的车辆指的是四轮及以上的陆地交通工具,因此汽车和车辆两个词语本不矛盾,但随着“电动汽车”的出现,“汽车”和“车辆”的关系便从一种近乎等同的级别变为了包含关系,即“车辆”包含“汽车”。
“汽车”一词在国语词典的解释为:“四輪以上的內燃機動力車,通常用揮發性的油料與空氣混合,使著火爆發來產生原動力,主要在公路上行駛,用來載人或搬運貨物。”
可以看出中文中的“汽”一字代表了汽车内燃机的工作方式,而电动汽车采用全新的动力机构,与“汽车”的工作方式完全不同;此外,国际上对纯电动车的叫法为EV,即ElectricalVehicle,电动车辆。
因此中文里的“汽车”是否还适用于电力驱动的车辆还值得推敲。
当然了,看到这里肯定就会有人说我是杠精,因为汉语也是根据时代发展而发展的,所以我又查到了关于“汽车”的另一种定义:“由动力驱动,具有4个或4个以上车轮的非轨道承载的车辆,主要用于:载运人员和(或)货物;牵引载运人员和(或)货物的车辆;特殊用途。”
这条定义摘自《汽车和挂车类型的术语和定义》(GB/T3730.1—2001),是国家对于“汽车”一词的定义,去掉了词典中对内燃机的描述。
那么问题又来了,按照这样的定义,汽车便可以直接追溯到蒸汽机时代。
1769年,尼古拉斯·约瑟夫·居纽(N.J.Cugnot)制造了世界上第一辆由蒸汽机驱动的三轮车,虽然轮子的数量与定义不符,但由于卡尔·本茨的“奔驰一号”也是三轮车,所以也没必要在车轮数上太过纠结。除此之外,这台蒸汽车的特征便完全符合了国家对于汽车的定义,然而国际上所公认的第一辆汽车却是1885年由卡尔·本茨(Karl·Benz)发明的三轮内燃机车。
那么简而言之,内燃机车是汽车,蒸汽机车不是汽车,那么电动车是汽车吗?这个问题我不做回答,只是陈列了个人认为的矛盾之处,各位可以分享一下自己的看法。
电动汽车的技术难题?
在“汽车”一词没解释清楚前,日志君还是暂且先叫它“电动汽车”吧,以便和电动自行车之类的进行区分。
说到电动汽车的技术问题,无非就续航和充电两部分,归结而言也就是电池的技术。
电力的发现和普及远早于内燃机,世界上首台电动汽车的诞生也要早于内燃机汽车。
19世纪30年代,苏格兰人罗伯特·安德森(Robert.Anderson)就已经发明了由电动机提供动力,蓄电池提供能源的早期电动汽车;1873年,第一辆具有实用性的电动汽车已经被英国人罗伯特·戴维森(Robert.Davidson)所发明出来,这比“奔驰一号”要早了整整12年。
据统计,1890年全世界约4200辆汽车中,电动汽车占比38%,内燃机汽车占比22%,其余则为蒸汽机汽车。
一百多年过去了,三者中谁获得了最终的胜利大家有目共睹。究其根本,电动汽车从诞生之初,就吃了技术发展慢的亏,内燃机凭借着成熟更快的技术做到了当时乃至现在电动汽车都做不到完美的一点,即那种加了油就跑的便捷性。
起步比内燃机车早了半个多世纪的电动汽车在一百多年后的今天仍然还面临着几乎同样的问题,电动汽车的发展速度从长远角度上来看还真是很令人担忧的。
当然,我并不是在说电池技术没有发展,我是想表达相比于过去的电池,如今的电池技术的发展其实是巨大的,但是电动汽车需要去直面它的对手,它不是要和自己的过去相比,而是需要去挑战油车的那种便捷性,达到了甚至超过了油车的标准才可以被市场所认可,否则消费者除了政策因素外没有理由放弃油车去选择体验更差价格更高的电动车。
下面我们来看一组实际的数据,为了避免数据过多而看得头疼眼花,日志君在这里使用续航里程(km)与充能时间(min)的比值,来粗略地表达不同汽车在补充相同时间燃料下的续航情况,即数值越大表示在相同的充能时间内可以获得更长的续航里程,充电时间默认为为快充状态下的充满时间,数据以工信部为准。
2018款腾势500的该项数据大约为7.5(km/min),特斯拉ModelS100D则为2.1(km/min),这两款电动汽车都是目前市面上的第一梯队,代表了电动汽车技术的最前沿。而燃油车我选择了油耗较高的2013款劳斯莱斯幻影,加油时间按5分钟计算,那么得出的数据为136.1(km/min),电车和油车的差距可想而知。
这时可能又会有人站出来说,那超级快充呢?
那么我们就用“3分钟充电80%”的妙盛超级快充电动汽车来举例,202公里的续航里程乘以80%的结果为161.6公里,由此得出的数据也仅为53.9(km/min),仍然不及一台油耗很高的燃油车的数据。要是对劳斯莱斯没什么概念的话,那么我也可以列出2016款东风本田思域220TURBOCVT来供参考,这台车的该项数据为329.8(km/min)。
顺便一提,温度对电池的容量和充电时间也是有着很大影响的,因此电动汽车在很多情况下甚至连上述的数据都达不到。
从数据可以看出电动汽车与燃油汽车在充能效率上还存在着巨大的差距,那么通过科学技术的发展,电池充电可以做到和加油一样快速吗?
事实上,做到这点是近乎不可能的,因为加油只是物理变化,燃油流进了油箱里,简单粗暴。而充电则是一个化学反应过程,充电电流越大,发热就越大,也就伴随着更大的能量损失。
另一方面目前的电池也耐受不了更大的电压和电流,否则会有可能引发危险,这也是为什么现有的电动汽车超级快充技术往往都只是用于救急而不是日常的充电。
简单来说,加油这个过程更像是给电动汽车换电池的过程,充电这个工作从根本上讲就不是与加油一个量级的。或许以后的加油站并不会被充电站所完全替代,而是被“快速换电池服务中心”之类直接更换电池的地点所取代。
电池技术除了上述的问题之外,还存在着一个很容易被忽略的隐患,那就是污染。电动汽车在以环保之名逐渐火热起来的同时,电池的污染却往往被人忽略。
是的,电动汽车在行驶时没有任何的排放,噪音污染相比于燃油车也是近乎可以忽略的,但是电力的产生呢?废旧电池的去向呢?这都是值得考虑的问题。
目前,各国都为自己的水力发电厂、风力发电厂、核能发电厂做足了宣传,让人们都觉得电力是最清洁最环保的能源。然而根据2017年的统计数据,中国的清洁能源发电量仅占到了总电量的28.21%,剩余71.79%仍然是通过传统的火力发电所得到的。其它国家也并不乐观,日本和印度的火力发电占比更是分别高达82.8%和81.97%,火力发电占比最低的美国也占到了62.33%。
所以目前电动汽车所谓的环保还是要加个引号,并且真正的噩梦还要在电池被废弃之后才开始。
其实目前不少厂商都已经有了关于电池回收的方法,不过很明显电池想要回收后100%再利用是不现实的,多多少少会产生一些废弃物,况且想要100%的电池都回收也是不可能的。2015年中国的动力电池回收率仅有可怜的2%,而最新的数据日志君还没能查到,不过估计也没有质的突破,不然肯定会有铺天盖地的新闻播报的。
就目前电动汽车的发展势头来看,到2020年或许会产生17万吨的报废电池,这样的基数,别说回收2%,就算只剩下2%的电池没被回收,所产生的污染都是极其可怕的。20克重的手机电池可以污染1平方公里的土地50年,那么数以吨计的电动汽车电池呢?
话已至此,电动汽车的环保似乎已然成为了一个伪命题。或许,电动汽车环保是假,替代化石燃料才是真,与其说人类大力宣传电动汽车是意识到了保护环境的重要性,不如说电动汽车是在化石燃料日益枯竭时所应运而生的一种逃避问题的方法。
相比于环境污染,电池本身的技术似乎已经算不上问题了,希望可以在大批废旧电池涌来之前找到更好的处理方法吧,千万别等到局面失控之时再来亡羊补牢。
基础设施的跟进困难?
我从来都不会怀疑祖国的基础建设,毕竟“基建狂魔”的外号不是白叫的。然而,面临电动汽车的大军突起,日志君也不得不为祖国的基建捏一把汗。
当然,其他国家也都面临着同样的问题,只是一些地广人稀的国家和地区在实行上会比人口较密集的地方容易一些。
我很欣慰能够看到在很多工作单位的停车场里都设有数量不少的充电桩,但是就目前的现状而言,每台电动汽车都至少需要一个固定车位才可以基本解决消费者对于续航里程的顾虑,而对于国内的汽车保有量来说这是极其困难的,很多小区的“停车难”问题还没解决更别奢望每台车都有固定车位了。
对于一些老小区而言,汽车都是停在路边,小区内无处可停便只能停在小区外面。由于空间的限制,想要对这样的小区进行改造可谓难上加难。若对老小区进行重新规划翻修,那工程量又不可估量的,颇有点捡到一个手机壳之后去为其配了一台手机的意思。不过老小区的重建都是迟早的事情,也希望国家可以对新建小区的充电车位做出规定,以防需要二次改造。
充电地点的问题就先说到这里,然而充电桩本身的普及也存在着不少的难题。
首先是利益的问题,现阶段充电桩主要是由三个方面建设的,一是车企自己,二是国家电网,三是第三方的充电桩供应商。前两者一个自产自销一个国家拨款,问题都不大,而充电桩供应商的日子则没有这么好过。
充电桩供应商和汽车生产商之间缺乏一个互利的商业模式,企业和充电桩供应商之间必须要形成一个可持续的盈利模式,先不说要盈利很多,至少要做到不亏损。第三方的供应商需要被鼓励和保护,因为在电动汽车时代,电能就像现在的石油一样,需要有严格的政策把控,若尖端的充电技术仅被少数几家汽车厂商所掌控,那么在全电动时代,动力用电坐地起价会是迟早的事情。
第三点问题则是出在电动汽车在电量用尽而抛锚的救援问题上。
首先传统的燃油车很少会发生燃料用尽的情况,因为燃油车的续航里程普遍较高,且加油相比而言更加方便。然而电动汽车由于目前的消费者还不习惯,以及续航里程短充电慢的自身因素而导致电动车的抛锚几率相比燃油车要大出不少。那么目前电动汽车一旦没电,被撂在了半路上,只能通过打电话叫救援拖车的方法回到充电站,这样一来又是一大笔钱不说,还耽误了更多的时间。
此外,也不排除电动车在日后替代燃油车后会有更多市场细分的情况。设想,一行人开着电动越野车来到野地宿营,第二天一早却发现由于室外温度过低,电池衰减严重,昨天还剩下几十公里的续航里程瞬间变成了个位数,而在这种宿营的条件下呼叫拖车显然是不现实的。若是燃油车,打电话叫朋友开辆车过来抽点油就万事大吉了;然而电动车,莫非是叫车过来就地充电?要是用另一台电动车进行拖车,怕不是两台车都出不来。
玩笑归玩笑,救援设施的跟进刻不容缓,除了常规的救援拖车外,还要增加移动充电车的配备数量,固定充电设备也不能少,并且要保证是可用的,有不少个人用户和媒体在用车时都出现过连接充电桩而不供电的情况。
再举一个日志君实际看到过的例子,南京市鼓楼区紫峰大厦下面有两个特斯拉的专用充电桩被建在了一个平台上,与道路相隔一个人行道和一级台阶,后来为了解决乱停车的问题,又加了一道护栏,使充电桩与道路完全隔绝开来。日志君也是经常拿这两个充电桩开玩笑说,要是车主开着续航只有五公里的特斯拉来到这里,看见这幅情景,可一点也不好笑。
或许,唯一不用担心的事情就是国家的发电量是否可以满足电动汽车的全负荷运转。
据统计,2017年全中国共有2.43亿辆汽车,若全部替换为纯电动汽车,按每台车的电池容量为50kw·h,每周充电一次,一年52周计算,每年电动汽车所要消耗的总电能为6318亿kw·h。而2017年国家的总发电量为62758亿kw·h,也就是说,即使路面上的汽车都被替换为了电动车,一年的耗电量也仅占到总量的10%,按照国家发电总量的增幅,这倒是完全可以满足的。
上述只是列举了部分日志君认为对于电动汽车发展阻碍比较大的问题,所以像是充电桩损坏赔偿之类比较容易应对或是熊孩子乱拔插头之类的次要问题也就不再过多展开了。
目前电动汽车的限制仍然太多,不敢跑长途,不敢涉水,不敢去荒无人烟的地区。就城市代步而言,电动汽车似乎已经足够,但是想要完全替代油车,还是任重而道远啊。如果电动汽车没电了,前来应援的却是一辆“来自过去”的油车,想一想还真是讽刺。
得到了什么?又失去了什么?
因为这是一篇从主观上就不看好电动汽车前景的文章,因此写法上就先扬后抑,先看看电动汽车能给我们的生活带来哪些改进。
首先便是电动汽车最大的标签——“环保”,虽然综上文所述,电动汽车的“环保”在目前看来是一个十足的伪命题,但是它至少在行驶时不会排放有害物质,一是对于电动汽车的使用者而言不会有“污染环境”的负罪感;二是污染源更加集中,后期的统一治理相对会更加方便。其它方面,电动机的能源利用率远高于汽油或柴油机,确实可以达到节能的目的。
另外电动汽车多在晚上的用电低峰时段进行充电,这样可以平抑电网的峰谷差,使发电设备得到充分利用。
而对于消费者而言,电动汽车的优势则在于低噪音带来的较为舒适的用车环境和相对简单的机械结构因而更不容易损坏的特性。
想了半天,似乎也只能想出以上这些优点了。接着来看看电动汽车的发展会让我们失去什么?或是对现在的汽车行业有着怎样的冲击?
首当其冲的便是安全问题,这里的安全并不仅仅局限于行车安全或是碰撞防护之类的安全,而是车辆智能设备的安全。
汽车的电动化确实带来了一些非常炫酷的副功能,例如特斯拉的全触控操作、全自动车门等等,电动汽车与高智能化有着密不可分的关系。不过这也与智能手机、电脑一样,高智能化的汽车也面临着网络安全的问题。
黑客CharlieMiller和ChrisValasek分别于2015年和2016年两次成功侵入了自己的吉普切诺基,并成功控制了这辆车的转向系统和刹车系统,使被控制车辆能在任何速度下转动方向盘、激活刹车,或是调整巡航控制设置。从理论上来讲,这样的操作会造成汽车偏离原先的车道或追尾。不过,这台被侵入的汽车由于是一台内燃机车,很多设备并非由电脑控制,因此黑客所能够控制的内容是有限的,并且黑客入侵汽车时需要进入到车内进行操作,因此这对绝大多是消费者而言是没有安全威胁的。
然而在2017年,科恩实验室宣布,他们以“远程无物理接触”的方式成功入侵了特斯拉汽车,也就是说,他们不用进入到车内,就可以成功入侵汽车并且能够在办公室远程控制被控车辆。
同上一个案例相比,科恩实验室的“入侵”可以接触汽车的核心车电网络,可以远程控制车辆实现解锁、开雨刷、开后备箱以及收起后视镜等操作,更为厉害的是,这一技术可以远程刹车,且刹车同时保持车门闭锁、刹车灯不亮。
可以想象,在未来的全电动时代,汽车的一切都是由车载电脑控制,那么一旦遭到黑客入侵,《速度与激情8》里的丧尸车潮和《看门狗》中随意控制任何车辆行驶的情景可能就不会仅仅只发生在电影或是游戏中了。
再者,我们来看看汽车未来的样子。
让我们先来回忆一下自己曾经看过的科幻电影或是玩过的科幻题材的游戏,它们对于未来汽车的描述几乎都是回归到了交通工具的本质,即一个座舱加几个轮子,可以语音控制和自动驾驶,人类坐在宽大舒适的座舱里享受生活。
一些汽车厂商在近几年也陆续展示了他们眼中未来之车,例如梅赛德斯-奔驰的F015或是大众集团的Sedric概念车,然而这些车大多也遵循了电影游戏中“大面包”外观的设计来为车内的多媒体交互系统求得更大空间。
将汽车作为一个工具或是一个工业产品来说,这似乎没有什么问题,甚至可以说这是在交通工具的最理想状态。但是,已经诞生了100多年的汽车却早已远远超出了交通工具的范畴,因为它早已成为了一种深入人心的文化符号。
或许对国人在汽车文化上大作文章作用并不是很大,毕竟严格意义上来说国内还并不存在汽车文化,或者说中国的汽车文化还处于刚刚起步的阶段,所以让大多数的国人都去理解也是不太现实的。
汽车还没来得及在国内形成自己的文化体系就要被一类更加商业化的交通工具所取代,想想还真是悲哀。
什么是汽车文化?这是个很难解释的抽象事物。在我个人理解而来,汽车文化是由于人文或地域的不同,造成一个国家或地区对汽车产生的不同理解。
举例来说,V8引擎、全尺寸皮卡、LowRider、直线加速赛等等组成了美国的汽车文化;柴油机、旅行车、拖挂式房车、纽伯格林赛道等等组成了欧洲的汽车文化;K-Car、痛车、暴走族、街头竞速等等则组成了日本的汽车文化。
当然不仅仅限于发达国家,即使是汽车产业并不发达的国家或是地区同样可以拥有自己的汽车文化,其中最典型的代表就是印度和古巴。
想看看自己能否理解汽车文化?只要几个问题:你能理解快递小哥在闲时开着厢式货车在赛道上刷圈吗?你能理解儿子为什么会费尽周折为父亲找回了那辆24年前迫于生计而被卖掉的老车吗?你能理解为什么一个老大爷倾家荡产在全国范围内收购已经报废的老车然后亲手去修复它们吗?我相信绝大多数国人是不会理解的。
重回正题,我相信在外观上电动汽车一定也可以闯出自己的一片天地,特斯拉Model-X、蔚来EP9等等都有着非常惊艳的设计。但我所担心的是这种传统汽车的外观设计还可以坚持多久,在汽车越来越智能化的同时,灵魂却正在渐渐地被剥夺。
我们总被灌输一种思想,未来的汽车总是宁静舒适,整个世界的道路都会都会变得和谐安详。汽车在未来会变得更加便捷智能,人类甚至只要动动嘴就可以完成对车辆的一切操作。
是的,这是一种革命,就像如今的智能手机替代了过去的功能机一样,时间的车轮不会停止,旧事物被新事物所取代也是固有的规律,但是当我们看看你我科技时代下的智能手机挡住商标傻傻分不清楚谁是谁的时候,曾经外观百花齐放的功能机时代似乎会更加让人怀念。
没错,用车的人是多数,玩车的人只是极少数的一部分,但是只要有人在玩,就会存在那么一种文化。我们希望在历史的长河中,在日新月异的变迁中,能够给过去的经典留下更多的空间,就像在美国铁路上作为动态保存而依然充满活力的“前进型”蒸汽机车。
除此之外,不知你是否注意到,在汽车超过一百年的发展中,早已形成了一种以内燃机为中心的等级制度,即12缸机的等级高于8缸机,6.0升排量的等级高于3.0升,依此类推。注意,这里说的不是性能而是等级。
为了更好地理解这种等级制度,让我来举些例子。作为旗舰车型的劳斯莱斯幻影所采用的6.75升V12双涡轮增压发动机最大可以输出460马力,然而劳斯莱斯的入门级车型古斯特,使用了排量更小的6.6升发动机,但是功率却可以达到560马力,后续版本更是突破了600马力。
那么问题来了,为什么定位更高的幻影性能却不及一台入门级车型?
这就是市场定位的关系,作为旗舰级豪华轿车并不需要过剩的动力,而是追求平稳的输出;入门级的古斯特则可能会有更多的买家亲自驾驶,因此为了追求驾驶感受,古斯特会有更强的动力表现。
有趣的事情就发生在这里,旗舰型轿车即便动力要求更低,但它的排量依然需要高于入门级车,这便是等级制度的一种体现。
顺便一提,奥迪只需要一台2.5升的五缸涡轮机就可以达到与劳斯莱斯同样的数据,不过很明显,五缸机并不符合劳斯莱斯的身份,这也是劳斯莱斯为什么选用尊贵的V12的原因。类似的,红旗为了彰显车主身份而打造的仅有408马力的6.0升V12发动机,福特只为保留V8发动机而诞生的5.0升121马力引擎,法拉利在涡轮化时代仍然在旗舰车型上使用V12自然吸气发动机等等都是内燃机等级制度和汽车文化的体现。
对于那些越亲民的车企而言,电动风潮并不会对它们有太过巨大的影响,恰恰是那些高高在上的品牌才更加惧怕电动汽车的普及。
一个豪华汽车品牌,在内燃机的技术上积累了一个多世纪,才做到了如今的地位。电动汽车完全脱离了内燃机,不再遵循现有的等级制度,无疑是对现有汽车等级的重新洗牌。这就很好地解释为什么如今越是像是特斯拉、蔚来这样的新兴车企,或是比亚迪这类在内燃机造化不深玩电池却很厉害的公司,可以在电动汽车市场里闹得风声水起,反倒是那些我们熟知的像是BBA之类的大牌在电动汽车领域的反应却很慢。是技术不够吗?当然不可能,劳斯莱斯每过几年都会推出自己的电动概念车,然而7年过去了,仍然没啥动静。
再举个例子,用来解释电动汽车会对汽车市场有着怎样的冲击,这次我们来说说跑车。曾经,世界上最强的跑车是法拉利,后来因为法拉利的傲慢诞生了兰博基尼,再后来因为法拉利的变卦激发了福特GT40,之后帕加尼依靠着对细节的极致追求在超跑界里也分得了一杯羹,远在德国的保时捷也会隔三差五刷个赛道纪录向其它车企证明着自己的实力,日产也依靠着GT-R在车坛取得了自己的地位……
不论是敌是友,他们一路走来,不停地刷新着赛道的纪录,不停地改进着动力和操控,不停地为我们带来惊喜与激情,互相竞争,共勉,创造一个又一个的奇迹。
你能想象就在这时,突然跳出来一个根本没人听说过的叫做蔚来的厂商凭借着一个“家用电器”刷新了纽北赛道的量产车最快纪录?法拉利:!!!兰博基尼:???保时捷:!?!帕加尼:?!?玛莎拉蒂:……
难道内燃机这几十年的努力都白费了?
当然不会,因为在真正玩车的人眼里,电车只是机器,而油车却是玩伴。
不论在定义上“电动汽车”是否是汽车,但是有一点是可以肯定的,在车迷心中,内燃机是无法被取代的,电动汽车没有灵魂。
电动风潮的卷起,带来的是一阵汽车圈的骚动,纯电动轿车特斯拉Model-S起步吊打法拉利,有双电机加持的比亚迪唐起步吊打兰博基尼,这样的视频在电动汽车盛起之时被刷爆了朋友圈,不少人也是将电动汽车的好处吹上了天,但在起步时的快感背后,电动汽车又真正带给了我们些什么?
或许在真正冷静下来之后才会发现,“存在就是被电动机吊打”的内燃机可能要远比电动机有意义有内涵。汽车厂商们从来都不会怕电动汽车的正面竞争,怕的却是突如其来的搅局者搅乱了自己亲手建立起的格局。
无处不在的内燃机早已在人们心中留下了深深的烙印,不论是拨动变速箱档把时的快感,还是望向天空污染时的忧伤,有太多的人习惯了内燃机,习惯了它的声音,习惯了它的操作,甚至习惯了它的每一个零件。
有太多人希望内燃机永不消亡,希望我们不需要去大花力气向子孙去解释什么是气缸,什么是活塞,什么是离合器......
太多的回忆,太多的不舍。在内燃机时代,有太多的故事可以讲,有太多的佳话值得流传。内燃机,承载了一个时代,电动机要做到这样的历史积淀还需要太久。偏时点火、VTEC、HEMI这些单词也不再仅仅只是代表一种技术,更是能让一群群年轻人血脉喷张的激情与信仰。
希望F20、2JZ、4G63、UZ-FE、VG30DETT的神话可以继续流传,内燃机不死,神话永存!
替代方案?
综上文所述,目前电动汽车还存在着太多的问题,硬件问题也好,软件问题也罢,想要在短短几年内让现有模式的电动汽车完全替代燃油车是近乎不可能的。那么,在电动汽车的便捷性仍不能与燃油车相媲美时,我们还有什么替代方案可供选择呢?
在这一章节日志君会展示一些现有的可行方案,当然,这些方案也存在着这样或那样的问题,日志君只是进行列举和简单的分析,并不代表我看好这些方案。
前文中日志君有提到过换电池一事,那么我们就先看看电动汽车更换电池的可行性。
如果电动汽车不是充电而是换电池的话,首先就要在政策上对电池的尺寸规格进行统一,同时也要规定电池的安装方式,才可以做到用一台机器或少数几台机器就可以拆装各种型号车型的电池。
在目前的大环境下,这听起来确实是一种便捷可行的方案。然而在这种方案下也存在着不少问题。首先,电池是一种消耗品,和储气罐、饮水机不同,电池随着充放电周期的增加,性能会逐渐衰减,并且这种衰减是不可逆的。
作为一种消耗品,租赁电池或许远没有它看上去那么美丽。
在每块电池不再被消费者个人所私有后,电池的充电和保养则是由相关机构来完成的。经过一段时间的运营,随着旧电池的损耗和新电池的购入,电池的质量参差不齐,而电池的质量又会极大地影响车辆的续航表现,消费者总是希望使用相同的价格来租赁质量更好的电池组,这种矛盾需要更好的方式来协调。
同时,租赁电池就像共享单车一样,当一样东西是租赁而不是私有的时候,使用者也多数不会对它那么呵护有加,频繁快速放电、过度放电等操作都会对电池造成的严重损伤,减少电池的使用寿命,结合前文,在电池回收这个问题还没有得到较好解决之前,电池还是得使用得越珍惜越好吧。
此外,当电池拆卸的方法公开后,电池被人为损坏被偷窃或被丢弃的风险也会有较大幅度的提升,这也是该方案需要解决的问题。
再者,电池不再是随车配备而是随换随走的,这就需要更大的电池生产量和储备量,这对电池回收效率无疑是一个更大的考验。电动车的初衷之一就是减少化石燃料燃烧所带来的污染,别到头来还有很多废旧电池被固化深埋,造成近乎永久性的土地污染,得不偿失。
最后,制造商的竞争和利益问题也不容忽视的,对于现阶段的电动汽车而言,电池的重要性不亚于传统汽车的发动机,是目前各大车企的技术核心的所在,生产资料想要统一上交当然不大现实的。
再退一步讲,若是将电动汽车的电池进行统一,就使得原本驾驶感受差别就比较小的电动汽车之间的差异性会愈加地缩小,不利于电动汽车的多样化发展,也违背了汽车发展的规律。
最后补充一句,上一个想用换电模式来运营的公司BetterPlace已经倒闭5年了,雷诺和蔚来现有的电池租赁方式也仅限于自家的车型,并不对外。
超级电容是替代电动汽车电池的一种解决方案。
超级电容是一种新型储能装置,它通过极化电解质来储能,属于双电层电容的一种。由于其储能的过程并不发生化学反应,因此充能速度理论上可以做到与燃油车加油一样迅速。超级电容可以反复充放电数十万次,并且受温度的影响极低,能在-40℃~65℃的温度之间高效储存或释放能量,是一种相对较理想的供能装置。
但是目前的超级电容的能量密度很低,若用在电动汽车上续航大多只有短短几公里,因此目前超级电容最广泛的用途是在特种领域和特种车辆上,例如为特种车辆的启动机供电等等。在民用车辆上,超级电容作为唯一供电装置的情况目前还只存在于公交车或是城市轨道交通,这些可以在沿途站点充电的车辆,若要下放到私家车使用还要等待超级电容的能量密度有巨大的突破。
不过,现在已经有车辆搭载了动力电池和超级电容的混合供能系统,车辆减速刹车时,可以将电能快速储存于超级电容中,重新起步时再由超级电容释放能量,减少蓄电池的工作压力,能够有效延长电池组的使用寿命。在未找到更好的解决方案之前,这也未尝不是一个可以完全摆脱内燃机的方式之一。
电池的另外一种可能的替代方案则是燃料电池。
燃料电池也叫氢燃料电池,该电池使用燃料电池中氢氧化学反应直接转化成的电能来驱动车辆,转化效率高达45%~60%。此外该装置的排放物仅有水(2H2+O2=2H2O)。
燃料电池汽车补充燃料时,在专用氢气燃料站用类似加油的方式将输送管连接到车辆,只要3~5分钟即可将氢燃料补充满,而补充一次燃料可以行使600km左右,与燃油汽车别无二致。而相比超级电容,燃料电池的技术已经趋向成熟,并且已经有若干款量产版车型在售(如本田Clarity、丰田Mirai等)。
又是一个听起来无限美好的方案,但是若是再往里扒一扒呢?只要一个问题,不是氢气安全性的问题,燃料电池已经不是什么新鲜物件,储氢也早已不再是技术难题,真正的问题在于氢气从哪里来?
现阶段工业级别的制氢技术效率普遍都非常低,并且往往会伴随着碳排放。以目前成本最低的蒸汽甲烷重整法(SMR)为例,该种方法使用天然气和水蒸气混合加热到1100°C,配合金属催化剂则可以生成氢气和一氧化碳。
看到这里发现了问题所在吗?
生成物里除了氢气还有一氧化碳,那个用不好就是毒气,用好了就是温室气体的物质。更可笑的就是原料里还有天然气,反正都是要产生温室气体的,天然气直接拿去给内燃机烧不比这样折腾一番省事得多?
燃料电池一事可不仅仅只有我一个人觉得可笑,特斯拉CEO埃隆·马斯克(Elon·Musk)在接受采访时也曾表示过燃料电池的运行模式“Extremelysilly”。
由于续航和充电是电动汽车最主要的问题,那么不妨也可以像电气化火车一样在道路上加装供电装置,简单来说就像是有轨电车。
相比有轨电车需要在空中建设的密密麻麻的接触网,未来的电动汽车可以使用在道路中铺设无线充电装置的方式来实现美观性和功能性的双赢。虽然建设成本高于充电桩,但是其便捷性会远高于传统充电桩的充电操作,随时随地的充电可以完全摆脱电池续航短和充电时间长的阴影。
退一步讲,即使不在道路上覆盖安装无限充电网络,只在停车位和信号灯前等比较经常停车的地方上安装也可以大幅降低消费者对于续航里程的担忧。
无线充电的技术相对而言更加成熟,宝马5系(G30)插电式混合动力版便是进入中国市场的第一款搭载无线充电技术的车型,而目前无线充电的主要问题在于充电协议的统一问题,不过相比前文所提到的电池更换方案中对电池规格和拆装方式的统一,协议的问题解决起来会更加方便,可行性更高。
同时,无线充电车位还可以帮助车辆进行停车定位,实现准确的自动入库,可以说是随无线充电技术一并诞生的一个有趣的便捷功能,也可以据此实现全自动无人停车场之类的高密度停车方式。
最后,既然目前的电动汽车及其可能的替代方案都可能会排放一定的温室气体,电动汽车实质上只解决了能源短缺的问题,那么不如退出电动机的统治范围,看看在内燃机层面还有什么可替代方案呢?
生物燃料是由生物质组成或萃取的固体、液体或气体燃料的总称,相比传统的汽油、柴油等化石燃料,其最大的特点即是可再生。不过由于燃料的限制,只有柴油可以被生物柴油取代,汽油只能使用汽油和燃料乙醇的混合燃料来降低汽油的使用量,并不能完全替代汽油。并且生物燃料的生产基于农业,这注定了它无法进行大批量生产,而且生产地区大多局限于发达国家。
生物燃料的真正价值在于降低燃油的消耗和有害气体的排放,但同样无法摆脱化石燃料日益枯竭的厄运,或许它的意义和混合动力汽车是相同的,只是燃油时代和电动时代中间的过渡方式,而当下我们其实正处在这种过渡时期——面领着化石燃料的日益枯竭和电动汽车电池的污染两大难题,或许在这种过渡时期应该推崇的不是电动汽车而是混合动力汽车和生物燃料车吧。
在未来的电动汽车时代,生物燃料的存在或许是车迷最后的和内燃机最后的狂欢。
写在最后的话
汽车已经诞生了133年,或是从蒸汽汽车算起的249年,我们已经习惯了汽车的一切,甚至习惯了汽车所带来的污染。近十几年来,世界对于温室气体的重视程度明显加强,治理效果也十分显著,但是面对突然就要到来的一大批废旧动力电池这种“陌生”的污染,人类还能招架的住吗?
废旧电池并不可怕,可怕的是在我们还没有对废旧电池有很好的处理方法之前就开始不顾一切地大力推行电动汽车。
或许在当前,尽量减少化石燃料的燃烧的同时去研究更加科学环保的替代方案才是最稳妥的方案,若没有考虑后果而盲目向电动汽车领域大步迈进岂不是就和无节制砍伐树木树造成土地沙化后再来治理沙漠一样可笑?更可笑的是弥补自己过错的同时还要像英雄一样向大家吹嘘自己治理沙漠的艰辛与不易。
这篇文章到这里也接近尾声了,很荣幸各位能够赏脸看到这里,毕竟这篇文章只是日志君对于电动汽车的一些零碎看法的一次小总结,能看到这里的朋友,肯定是真心关注电动车行业的人。
再次强调一下,本文既不是论文,也不是科普,虽然我已经将文章写得尽可能地严密,数据来源也是通过多渠道查询来确保准确性,但难免会出一些纰漏,再加上文章的灵感来源较为分散,所以在逻辑和排版上会有难以避免的不合理之处。而对于上面的一句玩笑,我是站在上帝视角所说的,并没有任何贬低治沙人的意思,相反,他们是极其伟大的。
同样,即使严重的电池污染真的发生,那些治理电池污染的人同样伟大,因为他们正在弥补的并不是自己的错误,而是前人的错误。同样的道理,文章内所有提到的汽车厂商也只是信手拈来的例子,并没有贬低或抬高任何汽车厂商的意思。
这篇文章不是科普文,你也绝不能将它当做科普文来看,因为它带有我极强的主观情绪。起草这篇文章的目的也很简单,只是因为汽车是我的兴趣,而码字是我的工作,在这样内燃机和电动机交替的特殊时代,难免会有对即将逝去的东西产生不舍的情绪,特别是那些对于内燃机有特别情感的车迷们。
我承认,在起草这篇文章之前,我是因为内心中对内燃机强烈的不舍而故意去贬低电动汽车的价值,但是随着文章的推进和数据的查阅,我越来越发现电动机确实没有官方宣传的那么美好,特别是知道了世界范围的火力发电占比和国家电池回收率这两个数据后。
排除个人的情感因素,电动汽车也确实存在着太多的问题,这成为了电动汽车取代内燃机车路上的一堵高墙,消费者不接受,好话说到天上去也无济于事。
问起电动汽车的代名词,问十个人就会有十个人都会告诉你是“环保”,但是不会有人告诉你你用的电是从哪里来的,废弃的电池又去了哪里,因为电动汽车在目前这个状态是与“环保”二字完全搭不上关系的,这只是人类为了解决能源危机而找出的逃避问题的方法罢了。
电动汽车的价值是有的,电动机替代内燃机也必然是合理的,但是或许并不是现在,在如今这个时间节点上,电动汽车的价格高于燃油车、体验不如燃油车、电池的污染相比燃油车的空气污染也有过之而不及,种种迹象表明,人类似乎还没有做好迎接大批量电动汽车的准备。
我不好说电动汽车替代燃油车还需要多久,挪威、荷兰预计将在2025年停止对燃油车的销售,德国、瑞士、比利时的计划为2030年,法国和英国也将在2040年停止销售燃油汽车,这是欧洲大陆对于燃油车的停售节奏。
对于国内,发改委曾在2016年终发布过“10年后中国将停售传统燃油车,取而代之的则是以纯电为动力的新能源汽车”的新闻,并且已经有汽车厂商对其进行了回应,长安已规划在2025年之前主动停止对燃油车的销售,北汽也决定分别在2020年和2025年停止在北京范围和全国范围内停售燃油车。
对于这样的决策,我个人认为这颇有一种不顾国情地一昧盲目跟风的意思,欧洲各国的规划能不能实现先不谈,至少中国在2026年之前实现全电动化是极其困难的。
电动汽车技术成熟与否,大家心里都很清楚,2年过去了,电动汽车的基础建设其实仍然没有实质性的进步,电动汽车的销售除了公交公司和出租车公司外,也只是多集中在限牌地区和续航里程在100km左右的小型通勤电动车型。
存在了100多年的内燃机不可能在10年内就被完全颠覆,德国交通部长AlexanderDobrindt也曾公开表示:“2030年全面禁售燃油车完全不现实,正确途径应是推进电动化发展进程,推进充电基础设施建设,通过降低购车成本来增加电动汽车的接受度。”消费者实在没有理由去在一样体验更差的消费品上花费更大的代价。
其实,中国大力推崇电动汽车的发展和很多国家的根本原因是一样的,环境保护从某些方面来说只是一个说服消费者购买电动车的幌子罢了,更重要的还是能源问题,并且中国的问题要比其它发达国家还要更加严重一些。
我国的石油对外预存度超过60%,并且消耗量位居世界第一,而石油决定着我国的经济发展持续度和经济安全。电动汽车的投入可以大幅降低国内的燃油消耗量,统一能源也利于能源的统一管理。
那么这样一来就解释得通为何各国都明知电动汽车在短期内无法替代燃油车却还要如此坚定地停售燃油车了,就连印度也声明他们也会在2030年禁止出售燃油车。
不过这样强行推动电动车的后果可并不乐观,前车之签也不是没有,去年在华北大力推崇的“煤改气”计划,就由于天然气的供需问题,导致很多农村、县城供气不足,甚至连医院、政府机构、娱乐场所和出租车运营都受到了很大影响。
相比之下,这次的电动汽车风潮也会是有过之而不及,不敢想象街边停满了汽车却无法充电的场景。
个人认为,对燃油车销售一刀切的做法并不理智,在日后相当长的一段时间内,电动汽车应该会和燃油车会长期并存,并且随着技术、供应链和基础建设的成熟,渐渐降低电动汽车的售价,使之与燃油车产生竞争,才能最终替代传统燃油车。
而这一个过程预计至少还需要50年,甚至更久。
不过不清楚消费者的观念在未来的10年内会不会有较大的改观,若是有绝大多是人不再排斥电动汽车,能够为了某些因素而容忍电动汽车的不足,那么快速推广也不是没有可能。
举个例子,近两年来在移动电话领域最火的关键词肯定非“全面屏”莫属了,那么为解决高屏占比设计下导致传感器空间挤压的问题,手机厂商给出了很多解决方案:后置指纹、屏下指纹、3D结构光、机械伸缩结构等等,但是综上的解决方案,相比现有的前置实体指纹和固定式传感器,无疑都在体验上有了退步,或是解锁更慢;或是暗光无法解锁;亦或是降低了整机的散热性和可靠性。但是为了追求一种其实没有什么实际作用的“全面屏”,消费者也都欣然接受了这种体验上的倒车。
若是电动汽车厂商可以拿出一些颠覆性的创新,或是国家拿出一些更吸引人的政策,说不定有了更大消费群体的电动汽车的推动会更加容易呢?当然了,这一切只是一种假设,汽车可远远比手机贵得多,多数家庭购买汽车是仍然会相对保守,电动汽车能有多大的吸引力还得看国家基建和汽车厂商的努力了。
电动汽车和内燃机车,你会选什么?或者换句话说,目前可控的空气污染和不可控的土地污染,你会选什么?
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