電動車的選擇和其終結儲能作用

最近兒子買了一輛插電式混動車(PHEV), 在幫他選車時查了不少資料,在此現買現賣,總結一下。

能被稱為電動車,並享受美加政府購車補貼的,隻有純電動車(EV)和插電式混動車。混動車(Hybrid)不算。 混動車是指車裏同時有個汽油引擎和電動引擎,汽油引擎發動時會同時為電池充電,由車內電腦控製何時用汽油引擎,何時用電動引擎,何時二者合作。混動方式很多,日本豐田的混動是二者聯動的,用一種其專利的齒輪係統和變速箱調控,這套係統目前被認為是最成熟的。有些所謂混動車,其實是兩套不聯動的係統,很複雜而且不省油。

豐田和比亞迪的混動是兩條技術路線,可以簡單的說是以油為主和以電為主。豐田的油電聯動的, 最後以同個變速器調製,如果電機停擺(電池沒電,壞了或電機壞了),油機單獨可以運作,隻是功能有減。比亞迪是承繼本田路線的,油機和電機是不聯動的,油機由一個隻有高速檔的變速箱控製,電機天然無極變速,低速時油機隻能發電,無法驅動車子。如果電機停擺(電池沒電,壞了或電機壞了),車就沒法用了。據說吉利用的是油機三檔變速,理論上油機在電機停擺時還能用。但混動的技術,豐田已經經曆了時間的考驗,還是最成熟的。至於電車技術,比亞迪要好多了,但問題它的混動還沒經曆時間的考驗。

如果出於省錢去買混動車,那得三思了。以豐田佳美(Camry)為例,該車以皮實耐用聞名,能穩穩地跑上20-30萬英裏(32-50萬公裏)。而混動的佳美,雖然其發動機和刹車係統因為電動輔助和刹車充電係統減少了磨損,應該增加了壽命,但電池的壽命通常隻有12萬英裏。屆時如果不換電池,則發動機功率在高速時不足,要換電池,得花5000美元左右,那時的全車都不值這個錢了。

插電式混動(簡稱插混)如何呢?從機理上,插混也有好幾種。豐田的Prius Prime, 是把豐田聯動式混動的電池加大,並賦予可以外充電功能。它可以人工選擇純電,混動或汽油引擎純充電模式。其純電模式,用家用充電要11小時,快充3小時,可以跑40英裏左右, 但純電機在高速動力不足。如果要長時間跑高速,需要先用外充或汽油引擎純充電模式將電池充到一定程度,選擇混動模式駕駛,因為在長時間高速行駛時,汽油引擎需要電動引擎的幫助。如果選擇純電模式,電池電用完了,車自動轉到混動模式,汽油引擎既要給無電的電池充電,又要為汽車提供動力,還得不到電機的幫助,會出現失速現象,也會損傷引擎。

插混適用於平常主要是短距離市區通勤用車,比較省電。但從全車壽命而言,也受限於電池。另一種插混,實際上是電機為主,外加一個汽油發電機,中國的很多插混都是如此。這種車在長距離高速行駛時,會出現汽油發電充電不足的現象。中國經常會見到所謂的混動車也在等充電的奇觀。

至於純電車,如果你的行駛場景主要是短距離市區通勤用車,那是可以考慮的。優點是省錢,動力加速很好,缺點則很多,除了以上混動車的電池壽命問題外,最主要是旅程焦慮,另外安全也是一個重要考慮。鋰電池爆炸是個難題,國內的地下車庫都不允許電動車泊車了,一旦起火,非把整個車庫燒了不可,很難滅火。這也造成電車的保險費奇高,抵消了在燃料上省的錢。

中國大城市購買燃油車需要搖號,可遇不可求,而電動車不需要,這是電動車好買的一個原因。另外,中國的基礎設施也比較好,有更多的充電樁。另外,大量的電車,可能解決綠色能源發展的瓶頸問題,並可能成為一個終結儲能方案!

現在,風能和光能的發電效率大增,而成本急劇下降,其單度電價格已經和煤電類似。但風光電有個致命缺陷,就是其波動性,不但時有時無,還時高時低,其電壓,電流,振幅和頻率急劇變化,無法直接輸入電網。就算建個家庭光伏電路,如果離開了外來電,那個獨立的係統就非常複雜,除了調頻變壓裝置,還必須有個電池。光伏電首先被存儲起來,然後通過電池放出穩定的電流供家庭使用。供一個獨立屋使用的獨立光伏電係統需要至少5萬美元,還是相當昂貴的。

而大規模的光伏,風電場,調製更加複雜。最理想的是和一個抽水電站耦合,有電時發出的一部分電把水抽到高處,無電時放水發電輸出,水電是比較穩定的電源。但抽水電站需要特殊的地理條件,建設成本也很高,還破壞環境。其它的儲電選擇,如壓縮空氣,飛輪,重力柱,各種化學電池,都各有利弊。其中最好的是鋰電池,但缺點是鋰元素是比較稀缺的資源,目前多用在汽車等動力電池上,用在大規模儲電,太可惜了,沒有可持續性。如果沒有強大的儲能裝置,一旦綠電斷供,需要其它供電方式接手。最理想的是天然氣電廠,可以無縫聯接,但天然氣比較昂貴,中國最常用煤電。而煤電需要至少保持30%的發電狀態,才能在綠電斷供時接手。核電無法擔當這個任務。而維持大量的煤電,對環境和減碳是不利的。

有人就想到,如果有足夠多的電動車,因為每一輛電車都有個相當大的電池,如果把它們充分利用起來,不就是一個巨大的儲能庫了嗎?設想這樣一個場景,在一個完全由光伏供電的小城市,裏麵的電車的儲能量足夠滿足整個城市的用電量。白天有光時,太陽能為城市電網供電,這時停車場的電車都插上充電。 到了晚上,電車回到家裏,插上充電樁,車電池反向為自家和整個電網供電。這種雙向充電的技術早就在很多家用光伏網上使用了,如果能普及這種裝置,再加一些智能化電網的建設,短期這可能是可行的一種方案。如果電車的普及率極大提高,智能電網的技術充分成熟,那這個雙贏組合,可能成為綠色能源的終結解決方案!

 




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