詳解Tesla 世界上最快最實用的純電動車
● 發電需要消耗化石燃料 純電動車真的環保?
這個問題是關注電動車的朋友經常提到的,目前來看,包括中國在內的大部分國家,火力發電都是其主要電力來源。少數國家,如法國的核發電占80%。那么最終純電動車依然是要消耗化石燃料,排放廢氣,真的環保嗎?其實,這個問題一早已經被解答了。在美國就有機構測定插電式新能源車的發電效率油耗,在算上了轉換效率、發電效率等一系列能量損失后,美國方面測定出,一臺Tesla Roadster發電油耗值為1.95L/100km,而Model S為2.64L/100km。
這個數值可以如此理解:以當前火力發電站的發電效率,用等同于2.64L汽油化石燃料所發的電能,再去為一臺Model S充電,可以讓Model S走100km。因此,即使考慮到發電效能問題,Tesla所開發的純電動車依然有著遠低于汽油車的油耗和排放,與Model S同級別的汽油車,平均油耗少說也在10L/100km以上。而且不可忽視的事,發電廠所在的位置可以遠離居民區,并且可以集中管理污染物,這比汽油車直接在市區內排放廢氣要環保、干凈、而且健康得多。
而在不同的國家和地區,這個數值還可以更低。比如核發電占到80%的法國,風力發電達到20%的丹麥,在這些國家和地區純電動車的環保性就更高了。可能部分朋友還會疑惑,經過多次能量轉換的電動汽車,為何效率能比內燃機汽油車更高?其實,問題的答案在火車上就可以得到解答。
在電力充足的國家,基本上電力機火車都替代了內燃機火車,最大原因就是電力機車效率高很多,目前火力發電技術效率可以達到40-50%,而內燃機發動機效率最多不過30%,因為更大更齊全的發電設備,效率肯定要比車載設備更高。此外,電力機車不需要搭載笨重的內燃機發動機,電動機的體積和重量都比內燃機小多了,因此可以節省不必要的重量,增加效率。所以目前大部分國家的鐵路都盡可能采用電力機車,而且也只有電力機車才能發展出高鐵,也說明電動機的實力更強。
當然內燃機火車是采用柴油發電行駛驅動,而電力火車不需要搭載電池,所以和汽車并不能一概而論。但即便如此,純電動車的燃油效率依舊更高是不爭的事實,這其中和電動車與內燃機車完全不同的工作方式有關。我們常見的汽油車需要點火啟動發動機,一旦發動機啟動,發動機就要持續消耗燃料(除了少數帶有自動啟停功能的車),而且在低速狀態下,燃燒效率有限,動力有很多損失在機械傳動上,導致內燃機尤其在低速、走停切換頻繁的狀態下非常耗油。
而純電動車則完全不同,電機可以完全自由的調整動力響應,比如在等紅燈的時候,發電機不會耗費一絲電力(當然車載電子設備會消耗一些能量),而基本上電力消耗和車速是階梯關系,你開得多快,電力就等比增長多少。這也是為什么純電動車在市區內行走時反而續航里程更長的原因。其實我們回頭看看混合動力車就可以發現,這類車的電力完全來自內燃機充電,僅僅是這么一點電力存儲到電池中,就可以讓混合動力車節省下非常多燃油,可見電動機在中低速下的效率之高。以下圖標可以方便大家了解內燃機和電動機的能量轉換過程:
而下表中的數據,可以詳細表明純電動車的能源效率比傳統動力車更高:
項目 | Tesla純電動車 | 混合動力車 | 小排量汽油車 | 高性能汽油車 |
燃料來源 | 天然氣/煤炭 | 石油 | 石油 | 石油 |
燃料至供給站效率 | 52.5% | 81.7% | 81.7% | 81.7% |
車輛能耗里程 | 110Wh/km | 4L/100km | 5L/100km | 12L/100km |
車輛效率 | 2.18km/MJ | 0.68km/MJ | 0.63km/MJ | 0.24km/MJ |
燃料來源至車輛效率 | 1.14km/MJ | 0.56km/MJ | 0.48km/MJ | 0.2km/MJ |
可以看出,電動車最大的能量損失在發電那一刻——美國現時好的火力發電站,算上電網傳遞損失,到加電站后效率大概只有52.5%。而從石油產地,再到提煉汽油等一系列損失后,到加油站時仍然有81.7%效能。但是一旦傳遞給車之后,最終的燃料至車輛的效能,Tesla的純電動車比混合動力車高了一倍有多,比同級別的高性能車高了5倍!而且由于電機能精準的控制電量輸出,因此在一般駕駛中,高性能的電動車和普通電動車能耗差距并不大,所以性能強悍的Model S并不會比性能平平的日產聆風耗電許多。不像高性能跑車,只是為了維持巨大氣缸的運轉就要比小排量車耗油許多。
如果今后絕對清潔的核聚變發電技術獲得突破,各種新能源發電技術也有所突破,那么發電本身也會越來越清潔。因此僅從燃料消耗和廢氣排放角度來看,純電動車毫無疑問比普通汽油車環保得多。其實,相比燃料消耗,純電動相對污染的地方在于其電池,廢舊電池的處理倒是個問題。這就有賴于電池技術的繼續發展了,目前已經有可自然降解的電池被研發出來,如果能普及到純電動車上的話,那純電動車的環保效應將進一步提升。
● 純電動車的普及也將拯救內燃機汽車
不少迷戀內燃機汽車的網友可能會對純電動車嗤之以鼻,確實,無論純電動車如何發展,某些方面也永遠不可能超越汽油/柴油車,因為有的人就是喜歡汽油的味道、內燃機車亢奮的轟鳴聲,因此他們可能會很排斥純電動車。但也請這些朋友仔細思考,純電動車的普及不但不會讓內燃機汽車消失,反而可以延續內燃機汽車的壽命。
其實道理很簡單,如果純電動車普及,那么全球對化石燃料的消耗自然會下降。其原因有二:一來純電動車本身燃油效率更高;二來可以將對石油的消耗轉嫁到其它能源上。首先,核發電在不斷普及,目前地球上探明的鈾礦足夠用超過100年,基本上夠我們下一輩的人用了,只要別像日本那樣讓安全技術落后的福島核電站超期服役,其實核電站是很安全環保的。而水力、地熱能、潮汐能發電都是清潔環保而且用之不竭的可再生發電方式。目前的火力發電也主要以天然氣和煤礦為燃料,對石油依賴度較低。
也就是說,如果純電動車普及,那么全球對石油的消耗就會大幅度下降,如此一來結果就是石油的使用時間可大幅度延長,并且國際油價也不再會高高在上,如此一來,我們甚至可以說純電動車是內燃機車的救星!
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