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  • 新能源汽車試驗學
  • 張代勝主編
  • 1231字
  • 2024-05-10 11:14:32

一、新能源汽車環保節能優勢

在社會可持續發展中,汽車行業所面臨的最大環保問題是如何降低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.環境保護優勢

汽車排放對環境的影響至關重要。據工信部預測,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的產生溫室效應的CO2、污染20.4億m3的空氣和產生26.5t的固態垃圾。圖1-1所示為2021年全球CO2排放量和主要行業CO2排放量比例,可以看出,亞太地區、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?!豆澞芘c新能源汽車產業發展規劃(2012—2020年)》規定,到2020年,當年生產的乘用車平均燃料消耗量降至5.0L/100km,節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燃油汽車企業帶來非常大的挑戰。

圖1-1 2021年全球CO2排放量和主要行業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

新能源汽車在環保方面具有明顯優勢。純電動汽車一般是指從車載儲能裝置上獲得動力,以電機驅動的各種車輛,在其使用階段為零排放。目前開發的大多數混合動力汽車可以稱為“油-電”混合動力汽車,根據能量流和功率流的不同配置,可以設計出多種架構的混合動力汽車,如串聯式、并聯式和混聯式等??傮w來說,混合動力汽車相比傳統汽車有以下優點: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,從而明顯提高能源轉換效率,減少CO2排放量。

2.能源安全優勢

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個國家發電量占全球燃煤發電總量的77.4%。2021年,全球煤炭作為主要能量載體用于發電(火力發電)的比例約為36%。

植物(生物質)具有儲存和轉化太陽能的功能,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。水能和風能用于發電或制氫的實際效率太低,而是否將核能利用至交通領域一直存在爭議。

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量級,大約24000倍。中歐地區太陽能的平均強度可達到114W/m2。在理想條件下,若在地球沙漠地區應用太陽能發電裝置發電或制氫,那么約12%的沙漠面積(總計1900萬km2)以3%的轉化效率獲取的能量就能滿足目前總的能量需求。

植物能、生物質能和預期增加的太陽能發電或制氫提供了環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,可見發展新能源汽車并提高能源的利用效率可適應能源安全要求,促進汽車產業的可持續發展。

圖1-3 不同動力汽車的能源利用率對比

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