酷科技:开电动车



  酷科技:开电动车?问得好!

  电动车?混合动力车?更轻的车?让穆勒教授告诉你

  R·A·穆勒/文

  可惜啊,电动汽车有非常严重的问题。电池存储的能量与汽油比起来实在太小。高效电池,即高成本的电池,如用于手机和笔记本电脑的电池,其储存的能量,在相当质量下,只有汽油的1%。而且它非常贵,电动汽车的真实成本不是充电成本,而是电池更换成本。

  电动汽车听起来是个好主意。新闻里大肆宣扬“特斯拉”电动敞篷跑车和插电式混合动力车。将插头插在墙上就能给你的车充电,然后零排放地驾着它四处跑。

  丰田普锐斯是半电动的,那是了不起的成功,是吗?而且,插头充电很便宜,l千瓦时只要10美分。当汽油每加仑3美元(即每升5.5元人民币)时,它的能量费用是每千瓦时36美分。

  这意味给汽车充电,花费不及燃烧汽油的1/3!

  可惜啊,电动汽车有非常严重的问题。最基本的一个问题,是电池存储的能量与汽油比起来实在太小。高效电池,即高成本的电池,如用于手机和笔记本电脑的电池,其储存的能量,在相当质量下,只有汽油的1%。那是一个很高的比例。

  因为电比汽油的效率高,这个因子多少得到一些弥补,所以电池的能量大约为汽油的1/30。

  如果一段里程需要62磅汽油,就需要1860磅 (接近1吨)电池。因为单位体积的电池比汽油重,所以它们并不需要占据30倍的空间,只需要10倍就够了。这也是特斯拉跑车成为可能的原因。

  节约成本是幻想。高效电池非常昂贵,而且充电700次以后就需要更换。下面是简单的计算。

  我的笔记本电脑(我正用来写这些东西)的电池,存储了60瓦时电量。它可以充电700次,释放的总能量为42千瓦时。然后需要用130美元换新的。根据这些数字,可以得出电池的更换成本为130美元/42千瓦时,约为每千瓦时3美元,比每千瓦时10美分的充电成本高了30倍。

  高价电池的真实成本不是充电成本,而是更换成本。同样的数字也适用于特斯拉跑车。如果不换新电池,看起来是很便宜。电池是那种车的最昂贵部分。

  电池就不能做得便宜一些吗?能,但那样一来,它们就不可靠了,而且通常充电次数也更少。如果你给你的电脑、手机或数码相机买过某些国家制造的高价电池,可能会有那样的经历。

  高成本的原因,部分是因为电池具有内在的危险性。如果质量控制不好,电池可能会自燃。

  难道不能改进技术达到更多的充电次数吗?能,工程师们正在做呢。问题是,电池充电靠化学反应,为了给电池充电,需要在维持电极的物理整体性能的同时倒转那种化学反应,这是很难的。

  假如技术真的进步了,电池能充电7000次,而不是700次,那么电能的费用将是汽油的3倍,而不是30倍。

  另外还有一个问题,汽油可以在两三分钟内灌进汽车,而充电一般需要15分钟或半个小时。快速充电电池正在研发中,但它们也许更贵。

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  普锐斯怎么样呢?那是一种混合动力车—而它用电。这是了不起的成功!这岂非证明我的数字错了?

  遗憾的是,答案是否定的。尽管很少有普锐斯跑了足够的里程而需要更换新电池,它的电池仍是有限的。它在多数时间用汽油,以尽可能减小电池更换的问题。

  电池最终还是需要更换的,如果车主人知道成本那么高,肯定会吓一跳。

  有些普锐斯主人将车改造为“插电式”的,以便在家里给车充电。还有人加了线圈,以便车在不开启汽油引擎时以纯电池模式启动。他们说节约了大量油钱。那是真的,但他们用电池越多,更换电池就越勤。当他们不得不买新电池时,也许会发抖—当然不是被电击。

  有一种便宜而可靠的电池,更换起来也不算太贵:用于标准汽车启动引擎的铅酸蓄电池。

  这种电池很便宜,可以用于电动车,即使考虑更换电池的费用,与每加仑汽油相当的电能也不会超过3美元。这种电池的主要缺点是储能容量太小了,一般只有汽油能量的1/1000。

  结合电动机的高效事实,我们可以得到这样的结论:相同质量下,铅酸蓄电池只是汽油的1/300。所以它们用于极短距离,用在叉式升降机和轮椅上很有效,但因为1/300的能量,很少用于正常的驾驶。

  

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