加速汽車行業的能源轉型

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馬薩諸塞州劍橋市—福特汽車公司可持續商業戰略總監約翰·維埃拉表示,到2030年,全球汽車保有量將達到20億輛,高於今天的7億輛。無論這些汽車是插電式混合動力汽車氫燃料電池汽車,還是僅僅是極其高效的內燃機,其經濟、環境和社會影響都將是巨大的——從玻利維亞的鋰礦開採中國的路怒症

那麼,未來汽車的燃料選擇將是什麼呢? 維埃拉認為這將是電力,並指出福特在當前的經濟困難時期,正將其研發資金集中在電動汽車上。 他在麻省理工學院能源會議上週六表示:“我們最近決定做電動汽車,因為與氫燃料相比,電動汽車是更短期的選擇。”

Better Place公司(一家位於加利福尼亞州帕洛阿爾託的電動汽車電池和充電站供應商)的斯文·特森顯然同意這種觀點。 他們的計劃是將手機商業模式引入汽車行業,推廣到澳大利亞和以色列等國家以及像夏威夷這樣的州;也就是說,消費者購買自己的汽車,但需要為“分鐘”付費,在這裡“分鐘”指的是千瓦時(透過快速充電或在類似於今天加油站的站點更換電池以進行長途旅行來累積)。

但能源專家認為,這種願景存在三大主要問題。

問題一:即使電動汽車將減少溫室氣體排放,但要麼會使電網崩潰,要麼需要新建500座核電站才能在白天為美國2億輛汽車的整個車隊充電,哈佛商學院技術教授丹尼爾·斯諾表示。 特森不同意這種說法,他指出300平方英里的光伏電池板就可以做到這一點。 他說:“你只需要一塊相當於羅德島州五分之一大小的面積覆蓋光伏電池板,你就有了電力來源。”

當然,光伏電池板在夜間不產生電力,而特森認為電動汽車必須在夜間充電,以避免在炎熱、陽光明媚的夏日成倍增加峰值電力需求。 更重要的是:電動汽車車主是否願意將電池中的電量賣回給鄰居(或電網)? Premium Power公司(一家位於馬薩諸塞州北雷丁的電池製造商)執行長加里·科萊洛說:“我要用我的雪佛蘭Volt來照亮你的燈嗎?我不這麼認為。”

第二個缺陷:還沒有人制造出量產的電動汽車,儘管存在各種汽油-電動混合動力豐田普銳斯的改裝版本。 在雪佛蘭Volt或眾多競爭者(據說Better Place正在與日產談判,日產與福特一樣,也放棄了氫燃料,轉而支援電動汽車)到位之前,這種模式將無法執行。

最終,Better Place可能是在銷售電力儲存,而不是電力本身。 畢竟,所有這些電動汽車都將配備電池。 一旦有足夠多的此類汽車到位,它們就會成為儲存電力的便捷場所,這些電力是在不需要時產生的,例如夜間的風力,而風力是目前被浪費的資源。

第三個問題是電動汽車可能太貴了。 維埃拉表示,真正的電動汽車所需的電池將使汽車的基本價格增加高達15,000美元,這對美國或發展中國家的許多消費者來說太貴了。 維埃拉說:“這將是負擔不起的。”

因此,最終可能是改進的內燃機將繼續統治道路。 BP首席能源和氣候政策顧問阿圖爾·艾莉亞預測,石油供應充足,已知儲量約為2萬億桶(儘管並非所有儲量都容易獲得)。 但是,即使使用效率提高20%的發動機(這在技術上是可行的,並且今天可以負擔得起),僅僅汽車數量的增加也將超過任何溫室氣體排放量的減少,從而可能使交通運輸成為比現在更大的氣候變化問題。

唯一的答案可能是替代液體燃料:生物燃料,由玉米秸稈中的纖維素等廢料製成,而不是玉米粒中的澱粉。 普林斯頓大學研究工程師埃裡克·拉爾森在週末會議上表示,美國有“5億噸”此類材料可用。 “那是沒有間接土地利用影響的生物質,”比如為了能源作物而排擠糧食作物,讓窮人的肚子與富人的油箱競爭。

這種生物燃料可以使液體運輸燃料“碳中和”,因為它們燃燒時排放的二氧化碳量與植物生長期間使用的二氧化碳量相平衡。 儘管如此,生物燃料很難取代當今汽車使用的大部分石油,而且由於生物燃料效率更高,甚至可以使電力“負碳”,因此將生物質與化石燃料一起燃燒以產生電力,而不是將其轉化為燃料,可能更有意義,拉爾森認為。

當然,政治將在未來燃料中發揮作用。 眾議員傑伊·因斯利(華盛頓州民主黨)預測,旨在建立限制二氧化碳排放的碳排放交易計劃、強制規定美國電力一定比例來自可再生能源以及立法建立聯邦所謂的智慧電網的措施將在今年年底前成為法律。

他在會議上對ScientificAmerican.com表示:“這是電動汽車和先進生物燃料之間的一場有趣的競賽。 如果我們綠化電網,我們就可以綠化交通運輸部門。”

圖片來源:©iStockphoto.com/Dan Eckert

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