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                    《科學畫報》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    由中國科學社于1933年8月創刊,距今已有80年的歷史?!犊茖W畫報》在80年的辦刊歷程中,形成了通俗生動、圖文并茂地介紹最新科技知識,形式多樣地普及科學技術的特點,對提高廣大群眾的科學水平,啟發青年愛好科學、投身科學事業起了很大的作用,當今的不少著名學者、教授、科學家,青少年時代都曾受到它的熏陶和啟發。

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                    電動卡車是柴油卡車的終結者嗎?

                    2020-08-28 13:14:00

                      曾幾何時,電動車又貴又難看,差點淪為業內的笑柄:除了極度熱衷環保的“土豪”,幾乎沒人愿意多看它們一眼。在一些專家的努力下,如今的電動車終于迎來了翻身之日,不僅外觀時髦靚麗極具吸引力,價格也變得日益親民。趁著這股汽車革命的大好春風,電動車制造商又開始向重型車市場進軍。

                      廣泛共識

                      僅僅數年前,柴油發動機在重型車領域內的統治地位還是不可撼動的。而現在,人們關心的問題已變成了:柴油發動機還能“茍延殘喘”多久;隨著其被淘汰出局,溫室氣體排放能否快速降低,從而將全球變暖的勢頭遏制在一定范圍之內。

                      在逐步淘汰內燃機汽車的問題上,人們已達成了廣泛共識。一些國家甚至計劃未來禁售汽油與柴油車輛。比如,挪威打算最早于2025年開始實施相關政策。

                      目前,道路運輸一年可產生40億噸左右二氧化碳,約占每年溫室氣體排放總量的六分之一。到2050年,這一數字可能增至現在的3倍,其中有40%來自卡車等重型貨運車輛。為了減少這部分排放,電動卡車的研發刻不容緩。

                      續航里程

                      有一個重要的問題亟待解決:電動車輛行駛的里程越長,需要搭載的電池數量就越多,又大又笨重的電池將擠占大量的貨運空間。

                      通常,柴油半掛式卡車加滿一箱柴油,可以搭載20噸貨物行駛約1400千米。據測算,一輛電動卡車要想行駛同樣里程,需要配備25噸電池組,只能搭載4噸貨物。

                      如果運輸大量貨物,那么電動卡車的實際行駛里程將大幅縮短。美國一家發動機制造商推出的一款電動重型卡車樣車在搭載22噸貨物的情況下,續航里程只有160千米,除非加載一個柴油發電機。2017年11月,美國一家公司推出了一款純電動半掛式卡車。該公司宣稱,這款卡車的運輸能力為36噸(包括車身自重在內),最高續航里程可達800千米。

                      該公司尚未公布這款電動卡車的售價,業內猜測很可能會是一個令人咋舌的天文數字。通常一輛柴油半掛式卡車的價格為12萬美元,而一輛續航里程為500千米的電動卡車,單單電池組的價格可能就要20萬美元。這也是許多人認為柴油卡車在短期內很難被取代的原因之一。

                      不過,也不是所有重型車輛的使用者都對續航里程有較高要求。德國一家商用車制造商推出的一款純電動卡車可裝載3噸貨物,續航里程為100千米。一家包裹遞送公司成為其首位客戶??磥矶掏矩涍\或許可成為電動卡車大顯身手的舞臺。

                      在美國,一種混合動力垃圾清運車也駛上了一些城鎮的街頭。它搭載有一個電力發動機、配套的電池組以及一個可由柴油或汽油驅動的發電機以延長車輛的續航里程。

                      氫電方案

                      采用電力發動機的重型車輛有諸多優勢,其中最吸引人的是其優異的節能性——每千米的行駛成本還不到柴油車的一半。此外,由于電力發動機的故障率低,使得電動車輛的后期保養成本也更低廉。

                      電動車的短板在于目前電池的價格仍然十分高昂,而且根據車輛的使用情況,數年后可能還需要更換電池。換言之,雖然電動車輛的后期保養成本幾乎可以忽略不計,但前期的投入較高。

                      美國一家汽車公司表示,它有辦法解決電動卡車續航里程短以及電池成本高的問題。這家公司研發以氫燃料電池為主要動力來源的電動半掛式卡車,據稱續航里程可以達到1200千米。

                      這種氫電卡車并不會馬上上市銷售,而是以租借的方式提供給客戶使用,費用按照行駛里程收取。該公司還計劃建造與其產品相配套的氫燃料供應站。該公司目前已簽訂了總價65億美元的訂貨合同,據稱其未來10年的產品都已被預訂一空。

                      這種氫電方案適用于那些在固定路線上頻繁往返的卡車,但是相較于建造充電站,建造氫燃料供應站的成本要高得多,也困難得多,可能很難大范圍推廣。

                      未來可期

                      好消息是,隨著電池技術的不斷進步,純電動卡車成為柴油卡車有力競爭者的日子并不會太遙遠。有專家認為,只要能將現有電池的動力與質量比提高一倍,這一愿望就能實現。按照目前相關技術的發展速度,或許10年后就能達到目標。

                      美國一家公司則希望利用自動駕駛技術提升純電動卡車的競爭力。該公司的電動半掛式卡車未來將具備自動跟車行駛功能。據測算,這一功能最高可節能15%,可提高卡車的載貨量或延長電池的續航能力。

                      目前該公司推出的電動半掛式卡車只能實現部分自動駕駛功能,比如自動巡航。今后的全自動版本有望通過全程無人駕駛、風力與太陽能充電等功能進一步降低運行成本。這些技術對于提高電池的續航能力與使用壽命具有極為重要的意義。

                      為了更好地應對未來可能出現的復雜局面,一些發動機制造商也做了兩手準備:在繼續保持對柴油發動機投入力度的同時,積極開展電力發動機的合作研發。隨著產能的擴大,未來電動車輛的價格或許會有大幅下降。

                      多管齊下

                      在從柴油車向電動車的轉型過程中,盡管有諸多創新之舉,短期內仍無法大幅降低溫室氣體排放量。以電動車輛轉換的領頭羊挪威為例,據預測,該國到2030年仍無法實現其道路運輸減排預定目標。

                      其中一個重要原因是,由于與各國的經濟發展息息相關,道路運輸行業近年來始終保持著強勁的增長勢頭。只要經濟發展的步伐不停歇,道路運輸的總量就很難下降。這樣一來想要有效減排,主要還得依靠提高道路運輸的效率。

                      不過,此舉也可能會帶來某種反向效應,即效率的提高起初會有明顯的節能效果,但之后會進一步促進能源的消耗,繼而抵消之前的成果。比如,隨著每千米道路運輸成本的下降,最終可能導致貨物的運輸量變得越來越多。

                      即使用電力取代柴油也不能解決這一問題;而且,即便電動卡車最終獲得市場認可,重型柴油卡車完全被淘汰出局可能仍需數十年的時間。據估計,雖然各類電動車輛發展勢頭迅猛,但到2040年,其所占的全球市場份額也只能達到三分之一左右。

                      此外,雖然電動車經常號稱可以達到零排放,但實際上它們只能做到低排放。首先其生產制造過程會產生排放,其次車輛的電力供應也需要用到煤炭、石油等化石燃料。如果隨著自動駕駛等技術的發展,道路運輸總量持續增長,將可能部分甚至完全抵消電動車帶來的節能效應。況且電動車輛本身也會產生一定的空氣污染。

                      據測算,為了將全球氣候變暖幅度控制在2℃以下,每年的減排量需要達到5%以上。要想達標,單靠汽車行業從柴油向電力的轉型顯然是遠遠不夠的,更應該多想想其他方法以遏制道路運輸的增長勢頭,比如收取高額碳排放稅、鼓勵鐵路運輸等。

                      文/陶 穎

                    本文來自《科學畫報》

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