也談汽車新能源

高育紅

汽油和柴油現(xiàn)在仍是驅(qū)動(dòng)汽車的主要能源，但是隨著傳統(tǒng)燃油價(jià)格的上升以及對(duì)石油資源最終枯竭的擔(dān)心，人們對(duì)開發(fā)和推廣各種替代能源的努力也在加快。目前已大力投入使用并為人們熟知的有氫燃料電池汽車、天然氣汽車、混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車。其實(shí)，人們開發(fā)新的能源形式的努力遠(yuǎn)不止這些，汽車的“食譜”除了汽油和柴油、氫燃料、電力、天然氣等，還有甲醇、乙醇、丙烷、生物柴油、太陽(yáng)能等。

甲醇汽車

甲醇也被稱為木精，是一種酒精燃料，現(xiàn)在世界上絕大多數(shù)的甲醇都是從天然氣中制備而來(lái)的。不過，從煤或者玉米、豆子等非石油原料中也可以制備出甲醇。用甲醇作為汽車的燃料，可以減少對(duì)石油的依賴。甲醇的能量密度只有汽油的60％，但是甲醇在發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒效率更高，因此，對(duì)于使用甲醇為燃料的車輛來(lái)說(shuō)動(dòng)力輸出幾乎是一樣的。

以甲醇作為汽車燃料的努力可以追溯到20世紀(jì)70年代的第二次石油危機(jī)。從替代能源的角度考慮，德國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)先后投入了大量的人力、物力，對(duì)如何從玉米、大豆等農(nóng)作物中提取甲醇燃料以及如何將甲醇燃料應(yīng)用到汽車中進(jìn)行研究。甲醇汽車中最著名的是福特公司生產(chǎn)的甲醇M85(含有85％的甲醇和1 5％的汽油)汽車。為了研究甲醇M85燃料的實(shí)際使用情況，福特公司專門建立了幾個(gè)以甲醇M85為然料的試驗(yàn)車隊(duì)。由于當(dāng)時(shí)只有加州設(shè)有一個(gè)甲醇M85加油站，試驗(yàn)車隊(duì)主要在加州行駛。為了不受加油站少的限制，美國(guó)福特公司后來(lái)又開發(fā)了可使用汽油或者甲醇與汽油以任意比例混合的燃料的汽車。德國(guó)也組織了甲醇汽車車隊(duì)，德國(guó)大眾汽車公司還在中國(guó)建立了甲醇M100汽車車隊(duì)。

我國(guó)從上世紀(jì)70年代就開始較系統(tǒng)地研究甲醇燃料了，國(guó)家科委早在“六五”期間就進(jìn)行了M15甲醇摻燒汽油的研究、示范工作，曾在山西省進(jìn)行過475輛M15汽車和4個(gè)加油站的商品化試驗(yàn)?！捌呶濉逼陂g，國(guó)家科委組織了十幾個(gè)單位進(jìn)行高比例甲醇的試驗(yàn)研究。

2001年6月，大同汽車制造廠試制成功M100全甲醇清潔燃料燃燒裝置。在普通燃油發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝該裝置后，可100％燃燒甲醇而不摻入汽油。該裝置已在夏利、捷達(dá)、6490型越野車和6600型中巴車試用。

目前M15汽油是在山西的甲醇汽車運(yùn)行中主要采用的標(biāo)準(zhǔn)。山西省已經(jīng)走過20多年甲醇研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用的曲折道路，目前“在煤基甲醇燃料領(lǐng)域?qū)儆陬I(lǐng)先者”，僅去年甲醇汽油銷售就達(dá)60萬(wàn)噸，使用車輛3000萬(wàn)輛次，預(yù)計(jì)未來(lái)3-5年，該省醇醚燃料將占到液體替代車用燃料的1／3。

不過，國(guó)外越來(lái)越多的人反對(duì)使用甲醇作為汽車燃料，主要原因是甲醇腐蝕性比較大，汽車的耐久性(16萬(wàn)千米)得不到保障。此外，由于甲醇有毒，使用不慎容易對(duì)人體造成傷害或致人死亡。1998年后美國(guó)甲醇燃料汽車和甲醇燃料都在減少，目前美國(guó)加州甲醇汽油加油站也僅剩下1座。各汽車生產(chǎn)商都停止生產(chǎn)甲醇汽車，福特公司從1998年開始停產(chǎn)了甲醇M85汽車。

既然甲醇有爭(zhēng)議，是不是可以試一下乙醇呢?在瑞典乙醇發(fā)展基金會(huì)的鼓勵(lì)下，20世紀(jì)90年代中期福特公司出口到瑞典的45輛甲醇M85汽車開始嘗試使用乙醇作為汽車燃料。雖然這批汽車是專門按照甲醇M85制造的。但是因?yàn)榧状己鸵掖季哂邢嗤幕瘜W(xué)和物理性質(zhì)，所以最終也成功地以含有85％乙醇的混合燃料E85為汽車燃料。乙醇汽車直到今天還在世界各地生產(chǎn)棄甲醇選乙醇也是其他汽車生產(chǎn)公司的策略。為了向公眾展示用乙醇作為汽車的替代能源完全可行，英國(guó)納薩瑪斯車隊(duì)還特意在2004年6月法國(guó)舉辦的勒芒24小時(shí)耐力賽上使用一輛乙醇汽車參賽，并且取得不錯(cuò)成績(jī)，說(shuō)明乙醇汽車與使用傳統(tǒng)汽油為燃料的汽車相比一點(diǎn)也不遜色。

丙烷汽車

丙烷就是眾所周知的液化石油氣，自20世紀(jì)20年代以來(lái)就被當(dāng)作汽車的燃料使用?，F(xiàn)在，單在美國(guó)就有至少20萬(wàn)輛丙烷汽車在使用，而全世界的丙烷汽車大概有900萬(wàn)輛。丙烷汽車使用特殊設(shè)計(jì)的燃料系統(tǒng)，只能使用丙烷或丙烷與天然氣的混合燃料。丙烷非常安全。但是駕駛丙烷汽車需要經(jīng)過專門的培訓(xùn)。

丙烷汽車排放的一氧化碳和一氧化氮要比普通汽油汽車少60％，而苯類有毒物質(zhì)的排放比普通汽油汽車少98％?，F(xiàn)在，世界上丙烷汽車使用的丙烷大多是從天然氣或者石油中精煉出來(lái)的。丙烷汽車的動(dòng)力、加速性能和行駛速度都可以和傳統(tǒng)的以汽油為燃料的汽車相媲美。

生物柴油汽車

生物柴油是以大豆和油菜籽等油料作物，油棕和黃連木等油料林木果實(shí)，油料水生植物以及動(dòng)物油脂、廢餐飲油等為原料制成的液體燃料，是清潔的可再生能源和優(yōu)質(zhì)的傳統(tǒng)柴油的代用品。生物柴油和傳統(tǒng)的柴油具有相同的物理特性，因而生物柴油及生物柴油混合物可用于所有以柴油為原料的引擎，如以柴油為動(dòng)力的轎車、載重汽車，拖拉機(jī)，船只和發(fā)電機(jī)等。生物柴油混合物由部分生物柴油和部分傳統(tǒng)柴油混合而成。替代能源的混合燃料一般以一個(gè)大寫英文和一個(gè)數(shù)字表示，前面的英文字母表示混合燃料的類型，生物柴油以B表示，甲醇燃料以M表示，乙醇燃料以E表示，后面的數(shù)字則表示替代能源的百分比，例如B100就是100％生物柴油，B20是由20％生物柴油和80％普通柴油混合而成的。

在傳統(tǒng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中使用生物柴油可以大大減少未充分燃燒的碳?xì)浠衔铩⒘蚧?，多環(huán)芳香族烴類物、硫、鉛、鹵素，黑煙、碳?xì)浠?、微粒等有害物質(zhì)的排放。混合越多的生物柴油，就越能減少有害物質(zhì)的排放。在使用純生物柴油時(shí)，有害排放物的減少效果最好。

生物柴油的主要優(yōu)點(diǎn)之一是它可用于現(xiàn)有的引擎。自1994年開始，生物柴油已經(jīng)開始作為燃料供給普通柴油機(jī)。采用生物柴油的柴油機(jī)點(diǎn)火快，引擎雜音少。與普通柴油相比，生物柴油可提供同樣的動(dòng)力。生物柴油比普通柴油具有更大的潤(rùn)滑性，可減少引擎的磨損與劃痕，最終降低柴油車隊(duì)的維護(hù)費(fèi)用。即使混合1％的生物柴油，也可以大大提高普通柴油的潤(rùn)滑性。

不過，生物柴油的運(yùn)輸和儲(chǔ)存需要特殊手段，而且使用時(shí)會(huì)增加氮氧化物的排放。

太陽(yáng)能汽車

目前國(guó)內(nèi)乙醇主要來(lái)源于玉米、小麥等糧食。人們擔(dān)心用乙醇和生物菜油一類能源，會(huì)導(dǎo)致車與人“爭(zhēng)糧”?？紤]到當(dāng)前國(guó)際社會(huì)貧富不均，資源分配不合理，人車“爭(zhēng)糧”，極易引發(fā)一系列社會(huì)問題，從而威脅到人類生存，因此發(fā)展這類汽車爭(zhēng)議聲不斷。對(duì)此，德國(guó)聯(lián)邦環(huán)境署研究指出：發(fā)展新能源，不能將目光盯住生物能源，研究人員應(yīng)開發(fā)有效技術(shù)和改進(jìn)交通，發(fā)展多種能源共同作為動(dòng)力，比如風(fēng)能、太陽(yáng)能也可以作為重要?jiǎng)恿Α?/p>

和傳統(tǒng)的汽車不同，太陽(yáng)能汽車沒有發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、驅(qū)動(dòng)、變速箱等構(gòu)件，而是由電池板，儲(chǔ)電器和電機(jī)組成，車的行駛只要控制流入電機(jī)的電流就可以解決，全車主要有3個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)，一是將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能；二是將電能儲(chǔ)存起來(lái)；三是將電能最大程度地發(fā)揮到動(dòng)力上。

早期的太陽(yáng)能汽車是在墨西哥制成的。這種汽車，外形像一輛三輪摩托車，在車頂上架有一個(gè)裝太陽(yáng)能電池的大棚。在陽(yáng)光照射下，太陽(yáng)能電池供給汽車電能，使汽車的速度達(dá)到每小時(shí)40公里，由于這輛汽車每天所獲得的電能只能行40分鐘，所以它還不能跑遠(yuǎn)路。

1984年9月，我國(guó)首次研制的“太陽(yáng)號(hào)”太陽(yáng)能汽車試驗(yàn)成功，并開進(jìn)了北京中南海的勤政殿，向中央領(lǐng)導(dǎo)報(bào)喜。這也表明了我國(guó)也進(jìn)入了研制太陽(yáng)能汽車領(lǐng)域。目前國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能汽車研究清華大學(xué)居領(lǐng)先地位，其研制的“追日”號(hào)太陽(yáng)能汽車，外形就像“UFO”，重800公斤左右，最高車速達(dá)80公里每小時(shí)。其采用的電池板是我國(guó)第五代產(chǎn)品，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化率只能達(dá)到14％。并且由于電池板及車體所用材料普遍采用質(zhì)輕價(jià)貴的航空，航天材料，造價(jià)昂貴，目前太陽(yáng)能汽車的造價(jià)大多在100萬(wàn)元以上，只適用于試驗(yàn)研究之用。

據(jù)業(yè)內(nèi)專家預(yù)計(jì)，太陽(yáng)能汽車走入現(xiàn)實(shí)生活中，還至少需要30-50年時(shí)間。但隨著全球經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，從國(guó)內(nèi)到國(guó)外，我們可以預(yù)見：太陽(yáng)能汽車作為一個(gè)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)不是一個(gè)神話。在節(jié)能減排要求日高的今天，新能源汽車為汽車行業(yè)的發(fā)展指明了新方向，而突破科技瓶頸，發(fā)展太陽(yáng)能汽車，使太陽(yáng)能汽車正式走入人們的生活，則是未來(lái)汽車發(fā)展的終極方向。