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运输业发展的新方向

发布时间:2021-07-05 08:53:20 浏览数:

交通运输业作为世界公认的能源消耗大户,几乎每时每刻都在消耗着人类赖以生存的宝贵能源——石油。但基于石油能源的不可再生性,如何寻找一种既节能环保,又可推动现代运输业不断向前发展的新型能源,就成了当下一个急需解决的难题。

从目前交通运输业的发展状况来看,曾充当运输业主力军的“铁老大”一—铁路,目前已绝大部分地实现了电气化发展;此外,对运输业里的“耗能大户”一一公路来说,电动汽车也成了驱动公路运输发展的行业“新宠”。

廉价石油时代将尽

运输业偏爱石油作为驱动能源的原因显而易见;石油产品使用起来极其方便,各种内燃机技术目前已非常成熟;石油产品储存方便且能量密度高,大约一公斤石油可以储存相当于十几度的能量;此外,石油的供应量也十分巨大。由此可见,石油诸多的优良特性是其他能源难以企及的。

诚然,要实现石油的大规模开采也存在着很多问题:石油是碳基燃料,其在开采、炼制、运输及使用过程中排放的温室气体远远超过了人类活动排放温室气体总量的四分之一;在石油开采地,石油自身带来的环境代价就更为严重,2010年美国墨西哥湾的深海采油泄露事件就是一个很典型的石油开采导致的生态灾难;除此之外,石油资源的分布也非常不均匀,重要产地往往同时也是政治敏感地区,随时威胁着石油供应的安全。石油的诸多弊端时刻敦促着人们要尽快找到可替代石油作为驱动能源的新能源。

即使不考虑石油的环境影响,人们也需要寻找石油替代品了。原因同样简单——石油要不够用了!在过去,石油作为易于开采的能源之一,一桶石油提供的能量,可把三五十桶的石油开采到地面并加工成成品送到用户面前。但目前此类石油储量已经为数不多,人们不得不转向开发那些油砂、页岩油等并不易于开采的石油资源。此类石油资源的开采需要消耗大量的能量,无形中增加了石油开采的成本,也给环境造成了巨大压力。

然而,廉价石油时代的结束还不是最麻烦的。让人更为尴尬的是,此类不易于开采的非常规石油资源并不是取之不尽用之不竭的,专家估计,此类石油资源很有可能在100年内被人类开采殆尽。

电动车的优势与限制

石油时代的终结,促使人们继续寻找一种既节能环保,同时又可充分满足其日益增长的运输需求的新能源。而作为耗能大户的交通运输业要开辟其他能源方式,又必须改变以往的运输方法。在以上双方的供需背景下,电动车辆问世了。

笔者认为,电动车辆的最大好处,在于它的使用端实现了零排放。由此,目前困扰着大城市的汽车粉尘、有机烟雾、一氧化碳、氮氧化物排放等直接污染即可得到缓解。同时,电动汽车使用的是电力。相信随着电的来源变得愈发清洁,电动车所带来的环境优势将会更加明显。

然而,目前的电网的确不够清洁。目前世界大部分国家的电力来源仍然以煤炭和天然气为主,而煤炭火力电站的污染非常严重,其不仅排放大量的温室气体,煤炭火电还会促使硫化物,氮氧化物,颗粒污染物等的排放,甚至煤炭利用造成的核污染也远远高于核电造成的核污染。此外,由于矿山安全问题,煤炭开采的生命代价也很高。在目前的技术水平下,电动车的制造与传统内燃汽车相比,也要消耗更多的资源,造成更大的环境危害。由此可见,目前在很多国家推广电动车,从生命周期角度考虑并没有多少环保优势。电动车在生命周期中还会排放更多的污染物。中国去年就有研究表明,根据目前的电网结构,普及电动车的环保好处有限,硫排放和氮氧化物排放都比汽油车高出数倍;美国相关的研究也显示,目前阶段全电车的生命周期环境代价也明显高于内燃气车。

此外,电动车自身的技术也有待突破。人们现在已经习惯了内燃汽车带来的方便。但由于目前电池技术水平的限制,电动机单位重量和体积所携带的能量太低,大多数全电动车的行程仍然只能被限制在一两百公里之内。超过这个行程后,电动车的重量增加太多,效率降低,制造成本也会大幅度升高。用户是否接受如此短的行程,是否愿意改变用车习惯,都尚是一个未知数。

亦有专家指出,充电速度也是电动车推广过程中一个需要解决的问题。目前,常规技术的充电速度很慢,往往需要几个小时。但是在实际应用中,一辆本来行程就不长的电动车经常处于缺电状态。当然针对这个问题,也有了很多解决办法,比如快速加电站,比如更换电池等等。

针对全电动车存在的以上诸多问题,混合动力汽车就成了一个不错的选择。油电双驱动的混合动力汽车目前已经成功在市场上运行了十几年,其超低的油耗在目前高油价的背景下也越来越受到用户的欢迎,不过目前的油电双驱动汽车仍然使用内燃机,所以它更像是一个节油效果很好的内燃汽车,并不能使用电网的供电。

插入式电动车不仅平时可通过电网充电实现能源补充,而且还可以在进行长途运行时通过燃油燃烧发电的方式提供电力。另一方面,由于内燃机只用于发电,因此可以保持在效率最高的工作状态下运行,继而可以进一步提高燃油的利用率,降低对环境的影响。目前此方案已在很多国家被视为电动车的重要发展方向。

笔者认为,随着各国政府对电动车发展重视程度的提高和企业研发投入的加大,电动车最终会摆脱对石油的依赖,而成为驱动公路运输发展的行业“新宠”。

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