清華大學(xué)教授宋健:純電動(dòng)汽車(chē)能源利用率實(shí)際上很低
在全球經(jīng)濟(jì)一體化的今天,中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展已成為支撐世界汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的重要力量,從產(chǎn)銷(xiāo)量來(lái)看,中國(guó)已經(jīng)成為汽車(chē)大國(guó)。然而,中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)大而不強(qiáng),技術(shù)進(jìn)步與創(chuàng)新對(duì)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率不高,自主品牌缺乏國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,自主開(kāi)發(fā)能力和零部件研發(fā)能力薄弱,產(chǎn)業(yè)內(nèi)外結(jié)構(gòu)性矛盾交織,創(chuàng)新引擎缺乏的局面并未得到根本改變。
2012年10月25日,眾多業(yè)界同仁相聚北京“中國(guó)國(guó)際汽車(chē)零部件發(fā)展高峰論壇”,與國(guó)內(nèi)外知名專(zhuān)家、學(xué)者等700余人齊聚一堂,圍繞《創(chuàng)新—汽車(chē)零部件發(fā)展的必由之路》這一主題展開(kāi)討論。清華大學(xué)教授、汽車(chē)技術(shù)聯(lián)合研究院院長(zhǎng)宋健出席了本次論壇,并作了主題演講。
清華大學(xué)教授、汽車(chē)技術(shù)聯(lián)合研究院院長(zhǎng)宋健
以下為演講全文:
各位來(lái)賓、各位業(yè)界同仁,大家下午好,盡管快到晚上了。我是清華大學(xué)的宋健,今天主要就電動(dòng)汽車(chē)共性的關(guān)鍵零部件技術(shù)發(fā)表一下我的看法。
現(xiàn)在電動(dòng)汽車(chē)的各種以什么為主說(shuō)的不是太明了,在這種情況下你去做一些共性零部件,各種電動(dòng)汽車(chē)都做的零部件,我覺(jué)得風(fēng)險(xiǎn)會(huì)更小一些,原來(lái)我準(zhǔn)備了或許會(huì)有一個(gè)小時(shí)左右的講解,這次我還是省略一點(diǎn),比較快地說(shuō)一說(shuō)吧。
談到電動(dòng)汽車(chē),首先,什么樣是電動(dòng)汽車(chē)?簡(jiǎn)短地說(shuō),要有車(chē)載電源,有電機(jī),同時(shí)還要符合汽車(chē)的各種運(yùn)行條件,這樣的才能叫電動(dòng)汽車(chē),最基本的一點(diǎn),電動(dòng)汽車(chē)是什么時(shí)候出現(xiàn)的?根據(jù)文獻(xiàn)記載,在1873年,比起現(xiàn)在的燃油汽車(chē),具有更悠久的歷史,回顧一下,是為了回應(yīng)我們國(guó)家的領(lǐng)導(dǎo)人有時(shí)候把電動(dòng)汽車(chē)叫做新能源汽車(chē),實(shí)際上電動(dòng)汽車(chē)相比燃油汽車(chē)有更悠久的歷史,所以叫“新能源汽車(chē)”不大合適。電動(dòng)汽車(chē)在1900年以前比燃油汽車(chē)應(yīng)用更廣泛,只不過(guò)在1900到1920年期間,由于內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的進(jìn)步,才在那時(shí)依靠性?xún)r(jià)比比電動(dòng)汽車(chē)淘汰掉了,因此存在一個(gè)問(wèn)題,為什么現(xiàn)在我們進(jìn)一步提出來(lái)要做電動(dòng)汽車(chē)。
現(xiàn)在市面上已有的電動(dòng)汽車(chē)一般分成純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)、燃料電池電動(dòng)汽車(chē),同時(shí)還有一些插電式、混合動(dòng)力以及小型低速的電動(dòng)汽車(chē),為什么有這么多種類(lèi)?我在這里要談到一些關(guān)鍵零部件的共性技術(shù),這些車(chē)上都有用的零部件技術(shù)。
第二個(gè)方面談一談為什么從上個(gè)世紀(jì)70年代開(kāi)始,我們這一輪電動(dòng)汽車(chē)也有40年左右的發(fā)展,為什么這個(gè)時(shí)候要重提發(fā)展電動(dòng)汽車(chē),當(dāng)然是有三個(gè)方面,一是為了減少對(duì)環(huán)境的污染,二是想提高能源利用率,三是想減少能源安全的問(wèn)題,汽車(chē)對(duì)環(huán)境的污染,我在這里就不詳細(xì)談了。第二個(gè)方面,想提高能源利用率,下面我就簡(jiǎn)單對(duì)比一下三種大類(lèi)型的電動(dòng)汽車(chē)的能源利用率大體是多少。
一是純電動(dòng)汽車(chē),假如引用中性研究機(jī)構(gòu)的研究觀點(diǎn),它的能源利用率從基本能源到車(chē)輪做工,差不多可以做到40%,而燃油汽車(chē),比如汽油車(chē),可以做到12-13%,柴油車(chē)可以做到15-16%,從這個(gè)角度來(lái)講,考慮到我們國(guó)家的汽柴比,差不多是1比2,從這個(gè)角度來(lái)講,純電動(dòng)汽車(chē)和燃油汽車(chē)從能源利用率的角度來(lái)講基本相當(dāng),假如真是把空調(diào)和暖風(fēng)算上,電動(dòng)汽車(chē)比起燃油汽車(chē),能源利用率實(shí)際是低的,沒(méi)有節(jié)能效果;
而混合動(dòng)力汽車(chē)呢?現(xiàn)在比較先進(jìn)的混合動(dòng)力汽車(chē)相比燃油汽車(chē)可以節(jié)能40-50%,從40%來(lái)說(shuō),混合動(dòng)力汽車(chē)的能源利用率在所有電動(dòng)汽車(chē)率實(shí)際是最高的。
第三種是燃料電池電動(dòng)汽車(chē),怎么算它的能源利用率?假如真是從氫氣和氧氣發(fā)生作用,能源利用率當(dāng)然比較高,但氫氣從哪里來(lái)?假如想從甲烷、天然氣上轉(zhuǎn)化為氫氣,最后差不多可以做到15%左右,基本介于混合動(dòng)力和純電動(dòng)之間,因此在所有這些種類(lèi)里,能源利用率最高的是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)。
發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)第三個(gè)意義當(dāng)然是使得能源結(jié)構(gòu)多樣化,解決能源安全的問(wèn)題,我自己感覺(jué)也是,從上世紀(jì)70年代以來(lái),為什么有一輪發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)的熱潮?主要也是為了解決能源安全問(wèn)題,尤其是新能源,從核能、風(fēng)能及太陽(yáng)能(中獲取能源),當(dāng)然,核能如果不發(fā)生事故,幾乎是沒(méi)有污染,還有風(fēng)能、太陽(yáng)能,假如能充分利用起來(lái),這些都是很好的想法。
我今天主要談的還是電動(dòng)汽車(chē)的零部件,從動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、燃料電池、底盤(pán)系統(tǒng)等方面談一談,
我不是研究電機(jī)的,所以就不談電機(jī)了,從電池的角度來(lái)講,說(shuō)實(shí)在的,做純電動(dòng)汽車(chē)最關(guān)鍵的要素是電池的問(wèn)題,電池問(wèn)題不解決,純電動(dòng)汽車(chē)幾乎是不可能的,從目前能夠稍稍量產(chǎn)的電池來(lái)講,無(wú)論是磷酸鐵鋁、鈷酸鋁(音),我認(rèn)為都無(wú)法支撐純電動(dòng)汽車(chē)、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)發(fā)展,因?yàn)樗荒軡M(mǎn)足性?xún)r(jià)比的要求,甚至于即使國(guó)家給6萬(wàn)塊錢(qián)的補(bǔ)貼,它對(duì)于性?xún)r(jià)比的要求恐怕也是滿(mǎn)足不了的,假如真想在純電動(dòng)汽車(chē)上有突破,必須要考慮三種電池,一個(gè)是鋰硫電池,比容量在1-2.5KWH/Kg,鋰硫電池目前的障礙主要在于反復(fù)充電,充電過(guò)程中它的硫可能會(huì)刺穿空間造成短路,一個(gè)純電動(dòng)汽車(chē)哪怕50公斤,50度電放上去就行了,按道理,50度電解決一個(gè)汽車(chē)200到300公里的續(xù)駛里程是沒(méi)有問(wèn)題的。
第二種是基于石墨烯比鋰離子電池,比功率可達(dá)100KW/Kg,比容量160WH/Kg。
另一個(gè)就是鋰空氣電池,每公斤可以做到5000瓦時(shí),電能利用效率高一點(diǎn),比容量可達(dá)5KWH/Kg,和燃料汽車(chē)差不多,這三種電池如果能夠生產(chǎn),電動(dòng)汽車(chē)也就有意義了。
當(dāng)然,還有一個(gè)價(jià)格的問(wèn)題,如果這些在技術(shù)上沒(méi)有問(wèn)題,也不是最早放在汽車(chē)上用,而是軍事上,比如核潛艇,核潛艇帶著一個(gè)核反應(yīng)堆,多危險(xiǎn)?要是打爆它,那就完了,如果在汽車(chē)上,僅僅是價(jià)格高一點(diǎn),我覺(jué)得還是很好應(yīng)用的。
第二點(diǎn)是燃料電池,燃料電池的原理是非常簡(jiǎn)單的,從陽(yáng)極通點(diǎn)兒氫氣,陰極通點(diǎn)兒氧氣,在電催化的作用下最后就會(huì)變成電,但現(xiàn)在關(guān)鍵的因素就是電催化劑的問(wèn)題,現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)能做電催化劑的只有鉑金,還沒(méi)有找出第二種物質(zhì)替代它,但一年多前我看奔馳發(fā)表了一個(gè)文獻(xiàn),只要它的量能做到一億千瓦時(shí),他可以把每千瓦燃料電池做到5000美元,反正我對(duì)這事兒非常有疑問(wèn),假如每千瓦能做到5000美元,實(shí)際每個(gè)千瓦就是300多美元,現(xiàn)在我們火力發(fā)電還得3000多元一千瓦呢,真要做到這個(gè)哪怕一億千瓦,做到一百億千瓦,市面上也有容量,我感覺(jué)是奔馳在吹牛,但既然人家這么說(shuō)了,我也得提一提,要真是做出來(lái)這個(gè)東西,一個(gè)轎車(chē)上有40千瓦足夠了,2000美元解決電源的問(wèn)題,那就沒(méi)什么好說(shuō)的,燃料電池電動(dòng)汽車(chē)肯定就是未來(lái)的發(fā)展,這東西,反正有人說(shuō)了,我也不得不提一提,但我的疑問(wèn)在這里,這要出來(lái)了,首先就去解決火力發(fā)電,燃煤發(fā)電機(jī)組統(tǒng)統(tǒng)都不需要了,拿天然氣白做燃料電池就好了。
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