- 新能源汽車試驗學
- 張代勝主編
- 1231字
- 2024-05-10 11:14:32
一、新能源汽車環(huán)保節(jié)能優(yōu)勢
在社會可持續(xù)發(fā)展中,汽車行業(yè)所面臨的最大環(huán)保問題是如何降低CO2排放以緩解全球變暖,最大能源問題是怎樣擺脫對石油資源的依賴。
1.環(huán)境保護優(yōu)勢
汽車排放對環(huán)境的影響至關(guān)重要。據(jù)工信部預(yù)測,2021年我國汽車的平均年耗油量為1.6t/輛。當前全球在役車輛每年消耗的燃油占全球石油總消耗超過40%。據(jù)德國政府的研究表明,一輛典型的汽車從投入使用到最后報廢,要向大氣中排放59.7t的產(chǎn)生溫室效應(yīng)的CO2、污染20.4億m3的空氣和產(chǎn)生26.5t的固態(tài)垃圾。圖1-1所示為2021年全球CO2排放量和主要行業(yè)CO2排放量比例,可以看出,亞太地區(qū)、北美和歐洲CO2排放量累計達到80%,且運輸部門的CO2排放量占比接近1/4。
圖1-2所示為歐盟15國平均每輛新出廠汽車的CO2排放量和2030年的排放目標,從圖中可以看出,在2012年各大汽車制造商全部新出廠的車輛平均CO2排放量達到120g/km,到2020年的目標是95g/km。《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012—2020年)》規(guī)定,到2020年,當年生產(chǎn)的乘用車平均燃料消耗量降至5.0L/100km,節(jié)能型乘用車燃料消耗量降至4.5L/100km以下,商用車新車燃料消耗量接近國際先進水平。這一目標給目前傳統(tǒng)燃油汽車企業(yè)帶來非常大的挑戰(zhàn)。

圖1-1 2021年全球CO2排放量和主要行業(yè)CO2排放量比例

圖1-2 歐盟15國平均每輛新出廠汽車CO2排放量及2030年排放目標
新能源汽車在環(huán)保方面具有明顯優(yōu)勢。純電動汽車一般是指從車載儲能裝置上獲得動力,以電機驅(qū)動的各種車輛,在其使用階段為零排放。目前開發(fā)的大多數(shù)混合動力汽車可以稱為“油-電”混合動力汽車,根據(jù)能量流和功率流的不同配置,可以設(shè)計出多種架構(gòu)的混合動力汽車,如串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式等。總體來說,混合動力汽車相比傳統(tǒng)汽車有以下優(yōu)點:再生制動能量回收;動力總成可更有效地工作,甚至可以消除或大大減少怠速工作狀態(tài),從而明顯提高能源轉(zhuǎn)換效率,減少CO2排放量。
2.能源安全優(yōu)勢
按照目前的消耗水平和已知儲量來估算,石油消耗只能維持30~40年。天然氣的實際可利用期也是有限的,大概可供使用50~60年。2019年,中國、印度、美國等5個國家發(fā)電量占全球燃煤發(fā)電總量的77.4%。2021年,全球煤炭作為主要能量載體用于發(fā)電(火力發(fā)電)的比例約為36%。
植物(生物質(zhì))具有儲存和轉(zhuǎn)化太陽能的功能,其實際可用性是無限的。按能量值計算,全世界每年可利用的生物質(zhì)能相當于目前每年石油開采量的22倍多。水能和風能用于發(fā)電或制氫的實際效率太低,而是否將核能利用至交通領(lǐng)域一直存在爭議。
太陽對地球的輻射功率每年大約為1750億MW·h,比石油和天然氣輸出的功率總和高出多個數(shù)量級,大約24000倍。中歐地區(qū)太陽能的平均強度可達到114W/m2。在理想條件下,若在地球沙漠地區(qū)應(yīng)用太陽能發(fā)電裝置發(fā)電或制氫,那么約12%的沙漠面積(總計1900萬km2)以3%的轉(zhuǎn)化效率獲取的能量就能滿足目前總的能量需求。
植物能、生物質(zhì)能和預(yù)期增加的太陽能發(fā)電或制氫提供了環(huán)境可承受的能源可選途徑,可用于替代汽車所用的化石燃料。圖1-3所示為不同動力汽車的能源利用率對比,可見發(fā)展新能源汽車并提高能源的利用效率可適應(yīng)能源安全要求,促進汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

圖1-3 不同動力汽車的能源利用率對比
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