新能源汽車將駛向何方

秦月溶

汽車不僅代表了科技和藝術(shù)的融合，還喻示擺脫身體束縛的自由，是一種人類對(duì)于浪漫的幻想。依靠步行，人的日常活動(dòng)半徑也就是3～5千米；如果騎馬，活動(dòng)半徑能夠擴(kuò)大5～10倍。但馬是動(dòng)物，需要考慮它的補(bǔ)給和休息問(wèn)題。當(dāng)汽車走進(jìn)日常生活之后，人類才真正實(shí)現(xiàn)了個(gè)人出行上的隨心所欲，既不用考慮馬匹勞累，也不再受白天黑夜的限制，想去哪里就去哪里，想什么時(shí)候出發(fā)就什么時(shí)候出發(fā)。

過(guò)去的未來(lái)

在幻想這件事情上，科幻作家永遠(yuǎn)比科學(xué)家走得“更快更遠(yuǎn)”。汽車工業(yè)發(fā)展到現(xiàn)在，通過(guò)科技的推動(dòng)，經(jīng)歷了蒸汽時(shí)代、汽油引擎時(shí)代和新能源時(shí)代。而早在我們還沒意識(shí)到環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)能源的時(shí)候，科幻作家已經(jīng)在他們的作品里展開了對(duì)未來(lái)交通工具的暢想，而現(xiàn)在流行的新能源汽車，不過(guò)是讓科幻構(gòu)想實(shí)現(xiàn)“落地”。

科幻小說(shuō)中出現(xiàn)過(guò)的新能源交通工具，動(dòng)力來(lái)源大致可以分為四大類。

第一類，是電能源驅(qū)動(dòng)。海因萊因在《考文垂》中描寫了一種名叫“鋼鐵龜”的太陽(yáng)能電動(dòng)汽車。它在頂蓋上裝有一個(gè)約5平方米的太陽(yáng)能電池板，車內(nèi)有一個(gè)儲(chǔ)存電能的電池，這使得汽車在陰天和晚上也可以驅(qū)動(dòng)?！颁撹F龜”的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、行動(dòng)平穩(wěn)，但速度十分慢，最高時(shí)速只能達(dá)到9千米。

第二類，是氫能源驅(qū)動(dòng)。劉慈欣筆下出現(xiàn)過(guò)一輛名為“東方”的乳白色高檔汽車，車上裝有氫氣渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，以金屬氫作為燃料。這種氫能不僅使用在汽車上，在小說(shuō)中的未來(lái)世界里，氫能源還被廣泛運(yùn)用在摩托車上。

第三類，是宇宙輻射驅(qū)動(dòng)。阿瑟·克拉克在《太空帆船》里設(shè)計(jì)了一種太陽(yáng)帆，這種用銀色的含鋁塑料膜做出的帆像煙霧一樣輕，像肥皂泡一樣薄，展開后就能像船帆一樣牽動(dòng)飛船，依靠收集太陽(yáng)輻射作為動(dòng)力。安裝了太陽(yáng)帆的飛船能夠在太空中以高速進(jìn)行長(zhǎng)途旅行，不需要攜帶任何燃料。

第四類，也是出現(xiàn)最頻繁的，是核能驅(qū)動(dòng)。葉永烈的《小靈通漫游未來(lái)》中出現(xiàn)的原子能飄行車，外觀看上去是透明的水滴形，里面裝著噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，噴出的強(qiáng)大氣流可推動(dòng)汽車懸浮自由行駛。

此外，阿西莫夫的《繁星若塵》里，未來(lái)人類所使用的日常交通工具是由超原子能源驅(qū)動(dòng)的，飛行器上設(shè)有質(zhì)能轉(zhuǎn)換器，通過(guò)質(zhì)能轉(zhuǎn)換獲得動(dòng)力。使用超原子能源的好處是飛船永遠(yuǎn)不缺燃料，能量用之不竭，壞處是人相當(dāng)于坐在超原子反應(yīng)堆上面，一旦所有燃料在鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中全部轉(zhuǎn)換為能量，飛行器和乘客會(huì)分別化作一片鐵和蒸汽。同樣是阿西莫夫的《基地前奏》里，川陀政府高級(jí)官員出行的噴射機(jī)上，裝配的是一種更安全的微融合發(fā)動(dòng)機(jī)，使用的是某種常溫核聚變技術(shù)，但微融合發(fā)動(dòng)機(jī)最大的缺點(diǎn)就是昂貴，無(wú)法普及。

多幾條腿“跑路”

所謂新能源汽車，就是用可再生的清潔能源，來(lái)替代不可再生又會(huì)產(chǎn)生污染的汽油作為動(dòng)力。如今我們常見的新能源汽車，靈感與科幻小說(shuō)中的設(shè)定密不可分，有些甚至干脆是以科幻設(shè)想作為藍(lán)圖研發(fā)出來(lái)的。這些新能源汽車大致可分為四大類—電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、替代燃料汽車、燃料電池汽車。

國(guó)際能源署的報(bào)告顯示，2021年全球的新能源汽車銷量超過(guò)600萬(wàn)輛，同比上漲了60%，而其中占據(jù)絕大部分市場(chǎng)份額的新能源汽車是電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車。自從汽車行業(yè)發(fā)動(dòng)產(chǎn)業(yè)革命以來(lái)，國(guó)產(chǎn)的吉利、比亞迪、蔚來(lái)、小鵬，進(jìn)口的特斯拉、寶馬等，都在電動(dòng)汽車與混合動(dòng)力汽車領(lǐng)域深耕，從電池續(xù)航時(shí)長(zhǎng)到舒適度，八仙過(guò)海各顯神通、不斷競(jìng)爭(zhēng)的同時(shí)，也讓新能源汽車從科幻小說(shuō)中的概念產(chǎn)品，成了大眾想消費(fèi)且能消費(fèi)得起的交通工具。

電動(dòng)汽車，顧名思義，就是利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為動(dòng)力的汽車。事實(shí)上，電動(dòng)汽車在1834年就已經(jīng)誕生，后因石油的開發(fā)使得它的研發(fā)停滯。但隨著大氣環(huán)境污染加劇，人們對(duì)環(huán)保的日益重視，電動(dòng)汽車在21世紀(jì)迎來(lái)了復(fù)蘇的春天。目前的電動(dòng)汽車所采用的電池主要是鎳氫電池和鋰電池，且技術(shù)已很成熟。

電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)很明顯，零排放、低噪音；缺點(diǎn)也很明顯，電池儲(chǔ)存能量太少，需要不斷充電，電池使用周期短，需要定期更換電池。普通的電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程數(shù)是300至400千米，高端電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程是500至600千米。如果跑長(zhǎng)途，中途充電需要花費(fèi)大量時(shí)間，快充需要2至4小時(shí)，慢充則需要8小時(shí)。這意味著，如果駕駛電動(dòng)汽車，必須時(shí)刻關(guān)注剩余電量，確保自己所剩行程內(nèi)能找到充電樁。相關(guān)科學(xué)家一直致力于電池續(xù)航能力的提升和能源回收利用，高速公路和停車場(chǎng)隨處可見的充電樁也讓充電變得更加便捷。如果電動(dòng)汽車能夠在電池研發(fā)上實(shí)現(xiàn)突破，我們有理由相信電動(dòng)汽車的普及率會(huì)更高。

混合動(dòng)力汽車是在電動(dòng)汽車基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，結(jié)合燃油車與電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)，安裝了兩套驅(qū)動(dòng)設(shè)備，既可以通過(guò)內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)，也能夠使用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)?；旌蟿?dòng)力汽車的優(yōu)點(diǎn)是能夠靈活應(yīng)對(duì)駕駛過(guò)程中的各種需求，在市內(nèi)短途駕駛的時(shí)候，可以使用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，節(jié)能減排；如果需要跑長(zhǎng)途，就使用內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)，方便快捷。缺點(diǎn)是價(jià)格偏高，維修費(fèi)用也貴，電池的續(xù)航里程比電動(dòng)汽車更短。

在電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車問(wèn)世之前，其實(shí)有很長(zhǎng)一段時(shí)間，一種替代燃料汽車活躍在我們身邊。沒錯(cuò)，我說(shuō)的就是出租車。

2000年之后，因?yàn)閲?guó)際石油價(jià)格不斷上漲，大量出租車司機(jī)為了節(jié)約成本，將自己的車“油改氣”，在后備廂里裝上一個(gè)大大的氣罐子。清楚記得，每到傍晚時(shí)分，馬路上就很難打到車，一問(wèn)，司機(jī)都在排隊(duì)加氣呢。替代燃料汽車多使用液化石油氣或壓縮天然氣作為燃料，也有使用乙醇和氫氣的，其中日本三菱的生物乙醇汽車，就是使用乙醇作為燃料。而近期長(zhǎng)安汽車研發(fā)的“氫程”概念跑車，就是一款以氫氣作為動(dòng)力的新型汽車。

燃料電池汽車其實(shí)也是在電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的，這種汽車同樣是以電機(jī)為驅(qū)動(dòng)的，只不過(guò)它是以氫氣、甲烷作為燃料，在化學(xué)反應(yīng)的作用下形成電流帶動(dòng)電機(jī)進(jìn)行工作。燃料電池汽車的優(yōu)點(diǎn)是零排放、無(wú)污染，發(fā)動(dòng)機(jī)效率高，缺點(diǎn)是造價(jià)太高，汽車啟動(dòng)反應(yīng)比較慢，氫氣運(yùn)輸不方便。

不再是科幻

目前，還有兩種新能源汽車正在低調(diào)研發(fā)中。相比起已經(jīng)投入生產(chǎn)的前幾類新能源汽車，這兩種更加具有科幻感，科學(xué)家也在可能性上不斷摸索，尋求突破。

一種就是海因萊因?qū)戇^(guò)的太陽(yáng)能汽車。太陽(yáng)能汽車的研發(fā)最早出現(xiàn)在墨西哥，科學(xué)家制作了一個(gè)光電池，把它裝在汽車上，電池將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為電能，為發(fā)動(dòng)機(jī)提供能力。太陽(yáng)能汽車雖然節(jié)能清潔，可受技術(shù)所限，電池的光電轉(zhuǎn)化率太小，只能把10%至15%的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為光能，曬一整天的太陽(yáng)也只能讓汽車行駛40分鐘，基本無(wú)法投入使用。值得一提的是，比起海因萊因的“鋼鐵龜”，現(xiàn)實(shí)版的太陽(yáng)能汽車也不能算快，它的最高時(shí)速只有40千米。

另一種“概念款”新能源汽車是空氣動(dòng)力汽車，它通過(guò)壓縮空氣驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，安全無(wú)污染。世界上第一輛空氣動(dòng)力汽車是法國(guó)人發(fā)明的，行駛200千米的成本只需要0.3美元。可惜空氣動(dòng)力汽車的技術(shù)設(shè)計(jì)很美好，實(shí)施起來(lái)卻很困難。首先，現(xiàn)有技術(shù)條件下，空氣壓縮技術(shù)裝置的質(zhì)量、體積過(guò)于龐大，需要占用大量空間，重量達(dá)700千克，只能在大型汽車上應(yīng)用；其次，它和電動(dòng)汽車一樣，蓄能耗完之后需要補(bǔ)充，需定時(shí)?？砍錃?，比充電還不方便；最后，壓縮空氣膨脹做功的轉(zhuǎn)化率不高，其優(yōu)勢(shì)還無(wú)法超越電動(dòng)汽車。

那么，在未來(lái)，新能源汽車到底會(huì)駛向何方呢？

人類幾十年來(lái)對(duì)石油的大肆開采以及越來(lái)越嚴(yán)重的溫室效應(yīng)，讓如今的汽車工業(yè)走到了瓶頸，如果不能成功轉(zhuǎn)型，也許就會(huì)迎來(lái)徹底的衰敗。而電力也并非取之不竭的可再生資源，在火力發(fā)電和水力發(fā)電為主要發(fā)電方式的當(dāng)下，電動(dòng)汽車雖然沒有尾氣污染，可是逐漸上漲的用電量對(duì)環(huán)境卻是不可忽視的負(fù)擔(dān)。也許真正實(shí)用的綠色汽車，還需要科學(xué)家們?cè)谛滦腿剂涎芯可嫌兴黄疲热?，大力研發(fā)氫能；又比如，找到更安全、廉價(jià)的生物燃料；再比如，有朝一日會(huì)再有普羅米修斯為我們送來(lái)火種，將核能的利用提高到那個(gè)如今還看不到高度的臺(tái)階上。

也許，等到了那一天，科幻小說(shuō)里的私人飛船將不再是夢(mèng)，我們的汽車都是陸空兩用，不僅能自動(dòng)駕駛，還能達(dá)到第二宇宙速度。我相信，人類總會(huì)等到那一天。