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先有雞還是先有蛋:是先有電動汽車還是先有為電動汽車供電的基礎設施?這是汽車製造商如果希望他們的插電式汽車能夠填滿高速公路,就必須回答的關鍵問題之一。
找到答案並非易事。目前,大多數司機由於多種原因對購買電動汽車持猶豫態度。一方面,根據商業諮詢公司普華永道的資料,即使這些汽車明年大量上市,其價格也將比同類內燃機汽車高出7,000至20,000美元。
也不能保證汽車製造商不會放棄他們的電動汽車客戶(還記得通用汽車的 EV-1 嗎?)並轉向其他有前景的綠色技術。能源部長朱棣文可能已經削減了對氫燃料電池的研發資金,但國會仍可能投票恢復資金。此外,豐田、通用汽車和其他投資氫能源技術的公司也不太可能在這個時候放棄它。
但對於電動汽車(以及氫能源汽車)來說,也許最大的問題與基礎設施有關。司機將如何在何處為他們至關重要的鋰離子電池充電,特別是當這些司機遠離家鄉時?在大多數情況下,這意味著他們計劃行駛的距離將超過滿電電池的 160 至 240 公里。普華永道在上個月的一份報告中估計,到 2020 年,純電動汽車可能佔輕型汽車總產量的 2% 到 5%。雖然某些型別的電動汽車,如通用汽車的雪佛蘭 Volt,包含可作為電池充電器的增程汽油發動機,但純電動汽車,如日產的 Leaf,將完全依賴其電池組提供的行駛里程。
普華永道全球汽車領導人 Steve D'Arcy 在公司報告發布時發表的一份準備好的宣告中表示:“基礎設施不足……將延遲向電動汽車的廣泛轉變。” “缺乏可用的充電站網路將司機限制在短途通勤中,而完全為電動汽車充電可能需要幾個小時。建立充電站所需的空間,以及消費者為給車輛充電時使用的電力付費的合適方式,都是尚未解決的問題。”
快速充電站
電動汽車由一個或多個由可充電電池組供電的電動機驅動,這些電池組將電池中 75% 的化學能轉化為驅動車輪的動力。(內燃機將汽油中儲存的 20% 的能量轉化為動力。)然而,目前美國各地的充電站相對較少,只有加利福尼亞州擁有 400 多個,而大多數州都沒有。
幾家公司正在爭奪機會來消除最後一個擔憂,他們稱之為“里程焦慮”。雖然插電式混合動力汽車可以透過 220 伏插座,甚至標準的 110 伏連線成功充電,但總部位於加利福尼亞州蒙羅維亞的AeroVironment, Inc.認為,純電動汽車需要自己的快速充電基礎設施才能獲得成功。AeroVironment 電動汽車充電器主管 Kristen Helsel 表示,這樣的基礎設施將包括看起來像今天的加油泵的充電站,但可以產生 400 至 600 伏的電壓,足以在幾分鐘內為電動汽車電池組充電。
AeroVironment 在其開發這些充電站的計劃中取得了一些成功。美國專利商標局本週早些時候授予該公司一項專利,該技術旨在從電動汽車或其充電器中收集資料,並使用這些資料來確定充電速率是否針對車輛的效能、電池的長期健康狀況和當地公用事業公司的電力供應進行了最佳化。5 月,華盛頓特區交通部、日產北美公司和 AeroVironment 宣佈建立合作伙伴關係,他們預計到 2011 年將在華盛頓特區至少建成 100 個快速充電站。該地區還承諾將日產的 Leaf 新增到其車隊中。
AeroVironment 曾幫助通用汽車設計了命運多舛的 EV-1,該公司認為現在是電動汽車的好時機,甚至再次與通用汽車合作,這次是為了開發其純電動 Impact 汽車(“Impact”也是 EV-1 的預生產名稱)。Helsel 說:“這次電動汽車的優勢在於,政治環境似乎正在鼓勵使用更環保的交通方式。”
電池更換
總部位於加利福尼亞州帕洛阿爾託的Better Place承諾透過建造免下車電池更換站來建立不同的電動汽車基礎設施,這些更換站使用自動化軌道上的機器人,該機器人滑到汽車下方,在幾分鐘內將電量不足的電池更換為新充電的電池。(該公司製作了一段演示此過程的影片。) Better Place 將擁有這些電池並負責為其充電,從而將該責任從駕駛員手中移除,Better Place 的公用事業運營和可持續發展戰略總監 Sven Thesen 說。根據該公司的計劃,司機將在購買電動汽車時註冊訪問此服務,並按類似於手機服務的方式收費。
Better Place 還銷售可安裝在家中或企業中的充電樁。Thesen 說:“作為基礎設施提供商,我們將擁有和運營這些充電站和更換站。” 他聲稱,該公司已在以色列安裝了 1,000 個充電樁,並在該國與包括 IBM 和耐克在內的 30 家公司簽約,為他們的員工提供充電服務。以色列鐵路公司本月早些時候宣佈,將在全國各地的火車站安裝 220 個 Better Place 充電站。
推銷困難
儘管 AeroVironment、Better Place 和其他公司正在努力推銷電動汽車的想法,但“電動汽車業務目前還為時過早”,加州大學戴維斯分校機械與航空工程教授Andrew Frank說,並補充說,主要原因是沒有足夠的充電基礎設施,也沒有明確的計劃說明最終誰將為此付費。Frank 警告說,汽車公司不應期望公眾為此出錢。他說,再次扼殺電動汽車的一種方法是要求公眾在基礎設施上投入大量資金。
Frank 說,即使 Better Place 的電池更換策略不需要接入電網,它仍然缺乏資源,即電池。Frank 補充說,為了使 Better Place 能夠提供他們提出的電池更換站,他們將需要大量的電池,並且這些電池需要適合各種汽車品牌和型號。
美國能源部 (DOE) 已採取措施緩解電池積壓問題,本月撥款24 億美元用於 48 個先進電池和電動驅動專案。總部位於威斯康星州密爾沃基的江森自控公司獲得了近 3 億美元用於製造鎳鈷金屬電池單體和電池組。在基礎設施方面,能源部正在向一個由電氣運輸工程公司 (eTec) 領導的專案提供 9980 萬美元,eTec 是總部位於亞利桑那州斯科茨代爾的 ECOtality 的子公司,該專案用於在五個市場安裝多達 12,750 個充電站:田納西州、俄勒岡州、聖地亞哥、西雅圖和亞利桑那州鳳凰城/圖森地區。該專案還包括在每個市場部署多達 1,000 輛日產 Leaf 電動汽車。
儘管有這些舉措,Frank 仍直言不諱地支援在短期內使用插電式汽油-電動混合動力汽車,因為它們可以在不需要大規模充電基礎設施的情況下減少燃料消耗。AeroVironment 和其他公司提出的高功率快速充電站的主要替代方案是使用現有的 110 伏插座基礎設施,這些插座提供低功率並且需要更長的充電時間,這種情況非常適合目前已經在路上行駛的混合動力汽車,Frank 說,並補充說,“插電式混合動力汽車在短期內是很好的選擇,這可能是 50 年。”