碳排放直接触及了全球汽车业界在未来的发展战略,也关系到了千家万户的汽车生活。相关数据显示:在过去的一百年中,全球的温度上升了0.74℃;如果不采取紧急措施控制二氧化碳排放,从目前到2050年,全球平均气温的上升幅度可能高达6℃。
尽管室温上升并不完全因为碳排放,也有气候自身变化规律的原因,但汽车企业无视碳排放的问题,将在未来难以立足。碳排放不仅关系到企业未来在产业界的“话语权”,更关系到其市场份额和生存空间。
直面碳排放是汽车企业应对未来必然的途径之一。虽然传统能源依然占主导优势,但发展潜力明显走弱;多能源技术的发展虽快,但也面临挑战。其中新能源领域的全球化基础技术的开放程度、全球化行业标准的产生乃至其它相关配套设施的投资和健全,都不是任何一家汽车企业甚至一国政府所能全部承受的。
业内专家同时也指出,从目前的情况来看,任何一种新能源都不足以完全替代传统能源,多能源发展将在很长一段时间里并存;任何一个方向性的失误,都足以导致一个汽车企业在未来失去生存和发展的机会。与此同时,传统汽车技术还将在未来一段时间里继续存在,汽车企业对于传统技术的应用和发展也无法忽视。
未来这场挑战,对消费者来说或许很长,但对汽车企业来说则是迫在眉睫。而就目前的情况来看,混合动力、氢动力、燃料电池技术、乙醇动力乃至太阳能、空气动力等,都已经进入了汽车企业的发展视野。
到底什么样的技术能够换回汽车产业的未来呢?
混合动力搭桥传统能源和新能源
优势:最现实的能源利用方式之一
劣势:过渡性能源利用方式,成本偏高
混合动力车通常都需要采用两套动力系统,在行驶的过程中,这两套系统之间需要不断切换,而且因为能源供应问题,这两套系统的技术要求通常都比普通汽油和柴油车型所采用的技术要高。不过在能源利用方式上,汽车座套生产商混动车型远比传统车型节油环保,但因为技术原因,其在现实应用中比如提速、驾驶乐趣等往往不如传统能源车型。
不过目前这种技术依然得到了汽车厂家的重视,作为一种过渡性技术,其推广和提高比较容易得到市场和消费者的认同。
氢能源未来发展空间巨大
优势:无污染,发展空间巨大
劣势:技术尚未成熟,配套设施不完善
氢的来源很多,水、空气、植物等等都能派上用场,前景非常美好。但氢作为汽车能源上依然面临诸多问题,其中最为明显的就是安全储存。
作为汽车燃料,氢的储存量必须达到使用的要求,但氢在常温下体积太大,而且容易在空气中燃烧,所以如果技术上不成熟,那么氢燃料汽车将更像一个可以随时移动的炸弹!科学研究发现,安全液化氢必须在零下253摄氏度的低温中才得以保存,与此同时,氢还具有一种特性,能像海绵吸水一般依附在金属中,并能在适当的时候释放出来。为此,科学家曾试验利用金属氢化物来贮氢。在这一技术上,美国能源部曾表示,氢燃料比重必须达到整个燃料箱重量的6%,才能保证氢能汽车每消耗一箱燃料所行驶的里程与普通的“喝油”汽车一样。但是,金属框架材料往往需要利用液态氮来保持-198℃的超低温状态,但当动力系统需要燃料时,金属氢化物又必须达到300℃的高温条件才能释氢。如此极端的温度条件却是普通的车辆无法控制的。如果在使用中造成泄漏,其危险也不可估量。
电能是终极解决方案?
优势:动力系统结构简单,使用方便,无污染
劣势:电池技术有待发展,成本高,配套不完善
电能在各个领域应用有目共睹,在汽车领域,电也一直作为能源供应的方式之一,但它作为车辆的动力供应来源却是在近年才得以发展。电动汽车是以自载蓄电池为电源,依靠大功率电动机提供动力的新型交通工具,具有清洁无污染、能量转换率高、结构简单、使用和维修方便等优点。虽然它优点很多,但其推广采用的缺陷也很多,限制其发展最为关键的因素是蓄电池的使用寿命一直未能如人所愿,而且难回收,容易造成污染,此外其成本也一直居高不下。
乙醇燃料来源受争议
优势:具有很好的经济性,干净无污染,应用方便
劣势:制造原料来源不稳定惹争议
乙醇的来源有很多途径,可以依靠玉米、小麦、甘蔗等,也可以利用纤维质生物原料,如植物的秆、叶、皮,或者来自石油提炼等。将其作为汽车燃料不仅采用方便,还能因此产生出一个新的巨大的产业链。
乙醇的应用,也可以看作是传统汽车与新能源汽车的对接技术之一。在目前,汽油燃料与乙醇燃料的相互替代和转换技术已经实现,而且在全球各地都有推广和实验区,比其它能源相对成熟。不过其来源的不确定性,经常会被指责为和人争“粮食”。
从其它方面
最大限度降碳
优势:得到更多消费者的认同,效果直接
劣势:开发成本、制造成本加大
除了采用高效发动机和轻量化设计之外,在其它方面汽车企业也匠心独具,力求最大限度地降碳。其中的方式包括降低风阻系数、净化尾气等。
通常而言,轿车的风阻系数在0.28—0.4间,流线性较好的跑车,风阻系数可能仅有0.25左右,一些赛车甚至可以达到0.15左右。当车辆以80km/h前进时,60%的耗油是在克服风阻。实验证明,一辆车的风阻系数每降低10%,至少能降低7%的油耗。同样的测试还表明,在同样发动机、同样载重的条件下,风阻系数每降低10%,车辆的百公里加速将可能提高23%!因而,新一代车型在风阻设计上都推陈出新,比如新君威的风阻就仅有0.27。
此外,净化尾气等技术和催化剂的应用,也成为传统技术中应对低碳减排的有效手段而流行全球。
高效发动机储备技术大量释放
优势:技术储备成熟、目前实用性强,与未来技术有对接的一面
劣势:发展前景不如新能源技术、未来需求萎缩
传统汽车技术中,最有效最直接的方式之一,无疑是提升汽车的发动机技术,从源头控制各种不利于环境的排放物。此外,传统发动机技术也是混合动力非常主要的组成部分,与未来发展有对接的一面。
发动机作为传统汽车的核心技术之一,各大汽车企业发展至今,在技术储备上都有可观之处。随着降碳减排呼声日高,这类技术得到了大量释放。其中最具代表性的技术包括提升发动机效率,降低发动机排量等。
就目前而言,比如搭载在乐骋上的1.2L S-TECⅡ发动机,在加工精度上达到了微米级标准,能耗小,功率大;比如新君威的1.6T涡轮增压发动机,采用铝合金材质和缸体薄壁轻量化等,升功率高达82.5 kW/L,并具备欧Ⅴ排放标准。还有福特旗下在美国获得125项专利的EcoBoost的发动机,采用了一套高压燃油缸内直喷系统,能以高达200巴的压力将精确定量的少量燃油喷入每个汽缸内,油滴一般小于0.02毫米。再比如V6发动机,以往最常见的排量集中在3.0L以上,但随着发展,目前已经降至2.5L,如日产的VQ系列。此外还有新一代飞度的i-VTEC发动机等。
这些技术都具备了共性:一是小排量大动力,升功率等参数得到大幅提升;二是传统技术全新发展,如新一代L4发动机、新一代涡轮增压技术、新一代V6技术、新一代清洁柴油技术等;三是新材质和新工艺的应用,如今全铝发动机已经非常普遍,其它合金材质乃至高尖端如陶瓷发动机也并非没有。
研究数字显示,汽车车身约占汽车总重量的30%,在空载情况下,约70%的油耗用在车身重量上;若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%-8%;汽车整备每减少100kg,百公里油耗可降低0.3-0.6L;车辆每减重100kg,二氧化碳排放可减少约5g/km。
轻量化并不是单纯的重量减轻,而是通过合理的结构设计和发动机、变速器、悬架、车身及其他附件等使用轻质材料的方式来实现。目前最为普遍的是使用高强度钢和轻量化发动机。海外分析机构称:每辆车的成本增加212欧元用于采用高强度钢,其对油耗的降低比加装任何形式的混动系统都有效。
实践证明,汽车轻量化后,在保持汽车整体品质、性能和造价不变甚至优化的前提下,降低噪声、提升操控和安全性等也成为可能。从碰撞安全性考虑,碰撞时惯性小,制动距离也得到了减少。
不过由于一直存在的消费观念认为车辆越重安全性越高,则需要时间去改变。
目前,欧洲、美国、日本等主要汽车生产厂商都在推进汽车轻量化项目。欧洲的汽车制造商正在进行“超轻型汽车”工程,力争减轻车重30%。美国计划每年投入2亿美元,用于家庭轿车的减重。2007年年底,国内十多个汽车企业也设立了目标,通过3-5年时间使汽车自重平均降低8%-10%。