新能源汽车是指采用非常规车用燃料作为动力源(或常规车用燃料和新型车载动力装置),集成了车辆动力调节和驱动等先进技术,具有先进技术原理、新技术和新结构的车辆。
新能源汽车包括混合动力汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV,包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车(FCEV)、其他新能源汽车(如超级电容、飞轮等高效储能装置)四大类。十点车用燃料是指除汽油、柴油、天然气(NG)、液化石油气(LPG)、乙醇汽油(EG)、甲醇、二甲醚以外的燃料。
新能源汽车是指采用非常规车用燃料作为动力源(或常规车用燃料,但新型车载动力装置),集成了车辆动力调节和驱动等先进技术,具有先进技术原理、新技术和新结构的车辆。新能源汽车包括:混合动力汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV)、燃料电池汽车(FCEV)、氢发动机汽车、燃气汽车、醇醚汽车等。
混合动力是指一些使用传统燃料,并配有电机/发动机以改善低速动力输出和油耗的车辆。按照燃料的不同类型,主要可以包括汽油混合动力和柴油混合动力。在国内市场,混合动力汽车的主流基本是汽油混合动力,而柴油混合动力汽车在国际市场发展迅速。
1.使用混合动力后,可根据平均所需功率确定内燃机的最大功率。此时它工作在低油耗、少污染的最佳工况下。大功率内燃机动力不足时,电池会弥补。当负载较低时,多余的电力可以发电给电池充电。因为内燃机可以持续工作,电池可以持续充电,所以它的行程和普通汽车是一样的。
4.有了内燃机,解决纯电动汽车遇到的空调、制热、除霜等问题就非常方便了。这消耗了大量的能量。
顾名思义,电动汽车是电力驱动的重点车辆。大部分都是由电动机直接驱动,有的安装在发动机舱内,有的直接用车轮作为四个电动机的转子。难点在于储能技术。即使污染大气的有害气体不是自己排放的,即使按照用电量折算成电厂的排放量,除了硫和颗粒物,其他污染物也明显缩短,因为大部分电厂都建在远离人口密集城市的地方,对人类的危害较小,而且电厂是固定的,所以各种有害排放物很容易集中排放,相关技术都有。因为电可以从各种一次能源中获得,如煤、核能、水力、风力、光、热等。解除了大家对石油资源枯竭的担忧。电动汽车还可以在用电量较低的晚上充分利用剩余电量,使发电设备基本上可以昼夜充分利用,大大提高其经济效益。相关研究表明,同样的原油经过粗炼,送到电厂发电,充入电池,再由电池驱动,凭借其效率比将其能量转化为汽油,再由汽油机驱动,有利于节约能源,缩短二氧化碳的排放。正是这些优势,使得电动汽车的研究和应用成为汽车行业的“热点”。有专家认为,对于电动汽车来说,现在最大的障碍是基础设施建设和价格,这关系到产业化进程。相比混合动力,电动汽车需要更多的基础设施配套,不是一家企业能解决的。只有所有企业联合起来与当地政府部门共建,才有大规模推广的机会。
缺点:电池单位重量储存能量太少,电动车电池价格昂贵,还没有发展成经济规模,所以采购价格贵。至于使用成本,有的试用结果比汽车贵,有的结果只有汽车的1/3,这个要看续航和当地的油电价格。
燃料电池汽车是指使用氢、甲醇等燃料的汽车。作为燃料,通过化学反应产生电流,并由马达驱动。电池的能量是通过氢和氧的化学作用直接转化为电或电能,而不是通过燃烧。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物,因此燃料电池汽车是一种无污染汽车,燃料电池的能量转换效率比内燃机高2~3倍。因此,燃料电池汽车在能源利用和环境保护方面是一种理想的汽车。
近年来,燃料电池技术取得了长足的进步。世界著名的汽车制造商,如戴姆勒-克莱斯勒福特丰田和通用汽车,已经宣布他们计划在2004年之前将燃料电池汽车投放市场。燃料电池汽车的原型正在接受测试,燃料电池驱动的运输巴士正在北美的几个城市进行展示。燃料电池汽车的发展仍然存在技术挑战,如燃料电池电堆的集成,商用电动汽车燃料处理器的改进和车间辅助汽车制造商基本上都在朝着部件集成和缩短部件成本的方向努力,并取得了显著进展。
氢动力汽车是真正的零排放汽车,排放的是纯水。它具有无污染、零排放、储量丰富的优点。因此,氢动力汽车是传统汽车最理想的替代品。与传统动力汽车相比,氢动力汽车的成本至少要高出20%。2007年,中国长安汽车完成了国内首台高效零排放氢内燃机的点火,并在2008北京车展上展出了国内自主研发的首款氢动力概念跑车“Hydrogen Process”。
随着“汽车社会”的逐渐发展变化,汽车数量不断上升,而石油等资源却很短缺。另一方面,吞食大范围汽油的汽车不断排放有害气体和污染物。最终的解决办法当然不是限制汽车工业的发展,而是开辟新能源来代替石油。燃料电池车的四个轮子在马路上快速而安静地滚动着,新能源——氢的名字被印了出来。
几乎所有的世界汽车巨头基本都在研发新能源汽车。电力曾被认为是汽车的未来动力,但电池漫长的充电时间和重量让人们逐渐对其失去兴趣。然而,2009年,电力和汽油的混合动力汽车只能暂时缓解能源危机,只能缩短但无法摆脱对石油的依赖。当时氢动力燃料电池的存在就像建造了一艘诺亚方舟,让大家从危机中看到了无限的希望。
使用氢作为汽车燃料的想法刚出来时很吓人,但实际上是有根据的。氢气能量密度高,释放的能量足以让汽车发动机转动。而且燃料电池中氢氧之间的化学反应只产生水,没有污染。因此,许多科学家预言,以氢为动力的燃料电池将是21世纪)汽车的核心技术,它对汽车工业的性意义就像微处理器对计算机工业一样重要。
缺点:氢燃料电池成本太高,氢燃料的储存和运输技术条件非常困难。因为氢分子很小,所以很容易通过储存装置的外壳逸出。此外,最致命的问题是,提取氢气应该通过电解水或借助天然气,这也将消耗多种能源。除非使用核电提取,否则无法从根本上减少二氧化碳排放。
燃气是指以压缩天然气(CNG)、液化石油气(LPG)、液化天然气(LNG)为燃料的车辆。世界各国政府基本上都在积极寻求解决这个问题,首先是调整汽车的燃料结构。燃气汽车因其排放性能好、燃料结构可调、运行成本低、技术成熟、安全可靠,被公认为世界上最理想的替代燃料汽车。
燃气仍然是国际上汽车替代燃料的主流,占我国替代燃料汽车的90%左右。美国的目标是,到2010年,公交领域7%的汽车将使用天然气,50%的出租车和班车将改装成专用于天然气的汽车;到2010年,德国天然气汽车的保有量将达到10万至40万辆,加油站的数量将从180个增加到300个。
业内专家指出,替代燃料的作用是减少并最终消除石油供应紧张带来的各种压力以及对经济发展的负面关系。中国仍将使用压缩天然气、液化气和乙醇汽油作为汽车的替代燃料。能否扩大汽车替代燃料的应用,取决于我国替代燃料的资源、分布、可利用条件,替代燃料生产和应用技术的成熟程度,以及减少环境污染的程度。替代燃料的生产规模、投资、生产成本和价格决定了其与石油燃料的竞争力;汽车生产结构和设计的改进必须与燃料相一致。
二是针对加气站投资大、回收期长的特点,政府应适当给予必要的补贴,调整加气站销售的气价与汽车用户节省的油费之间的利益分配;
四是加气站用电按特殊工业用电对待,电价优惠;另外,加油站用地可以按重大项目、环保产业处理,可以特殊对待。没有必要互相推诿扯皮,可以积极借鉴国外先进的建站标准,科学确定消防安全距离,节约土地资源。
乙醇俗称酒精,更常见的是,以乙醇为燃料的汽车也可以称为酒精汽车。乙醇替代石油燃料的活动由来已久,无论是生产还是应用技术都基本成熟。由于石油资源的短缺,汽车能源的多元化趋势加剧,乙醇汽车被提上日程。
世界上有40多个国家不同程度地使用乙醇汽车,其中一些国家已经大规模推广,乙醇汽车的地位与日俱增。
汽车使用乙醇可以提高燃料的辛烷值,增加氧含量,使汽车缸内燃烧更加完全,减少尾气中有害物质的排放。
1.掺烧是指乙醇和汽油的混合应用。在混合燃料中,乙醇与体积的比例用“E”表示。如果乙醇占10%和15%,则以E10和E15为代表,以乙醇为混合燃料的汽车占据关键地位。
四、灵活燃料,是指燃料既可以是汽油,又可以使用乙醇或甲醇与汽油混合比例的燃料,还可以使用氢气,并且可以随时切换。例如,福特和丰田都在试验灵活燃料汽车。
柴油作为一种重要的石油炼制产品,在各国的燃料结构中占有很高的份额,从而成为一种重要的动力燃料。随着世界汽车柴油化趋势的加快,未来对柴油的需求将越来越大。随着石油资源的日益枯竭和人们环保意识的提高,极大地推动了世界各国加快发展柴油替代燃料。特别是在20世纪)90年代,生物柴油以其优越的环保性能引起了各国的关注。
生物柴油是指利用油料作物、野生油料植物、工程微藻等水生植物油,以及动物油、餐饮废油等原料油,通过酯交换工艺生产的可替代石化柴油的可再生柴油燃料。生物柴油是生物质能的一种,是生物质热解得到的一种长链脂肪酸单烷基酯。生物柴油是复杂有机成分的混合物,含氧量极高。这些混合物的关键是一点点高分子量有机物,其中几乎包含了所有种类的含氧有机物,如醚类、酯类、醛类、酮类、酚类、有机酸类、醇类等。
为了向市场提供清洁油品,炼油企业应采取以下三项措施:一是需要一种性能优良的深度加氢脱硫催化剂,脱除难以加氢脱硫的4,6-二甲基苯并噻吩等芳香族含硫化合物;二是需要有抗硫的贵金属芳烃饱和催化剂,可以使芳烃加氢饱和在较低的压力下很好的工作,以节省投资;第三,需要增加十六烷值的过程
众所周知,柴油分子是由15个碳链组成的,研究发现植物油分子大部分是由14 ~ 18个碳链组成的,与柴油分子的碳数差不多。因此,生物柴油是一种新型的燃料,可以从油彩种子和其他植物油中生产和加工。根据化学成分分析,生物柴油燃料是一种高级脂肪酸甲烷,是以不饱和油酸C18为主要成分的酯分解得到的[1]。与传统柴油相比,生物柴油具有以下无可比拟的性能。
(1)具有优良的环保特性。关键症状是由于生物柴油中硫含量低,二氧化硫和硫化物的排放低,可缩短30%左右(有催化剂时为70%);生物柴油不含会污染环境的芳香族烷烃,因此废气对的危害低于柴油。检测表明,与普通柴油相比,使用生物柴油可使空气毒性降低90%,公害率降低94%。由于生物柴油含氧量高,燃烧时排放的烟雾较少,一氧化碳的排放比柴油短10%左右(有催化剂存在时为95%);生物柴油具有很高的生物降解性。
(4)具有良好的安全系数。由于其高闪点,生物柴油并不危险。因此在运输、储存和使用上都有明显的优势。
(5)良好的燃油性能。高十六烷值使其燃烧性优于柴油,微酸性的燃烧残渣延长了催化剂和机油的使用寿命。
(6)具有再生能力。作为一种可再生能源,与石油储备不同,它的供应不会通过农业和生物科学家的努力而耗尽。
生物柴油的优异性能使得使用生物柴油的发动机尾气排放指标不仅满足欧标准,甚至满足欧洲即将颁布实施的更为严格的欧标准。而且,由于生物柴油燃烧排放的二氧化碳远低于植物在其生长过程中吸收的二氧化碳,因此会改善二氧化碳排放导致的全球变暖,这是一个对人类有害的重大环境问题。因此,生物柴油是真正的绿色柴油。
在欧洲,1999年新购买柴油车的比例约为30%,甚至在法国达到了48%。2000年,柴油车在欧洲市场的销量达到440万辆,比1995年翻了一番。3013年,大众雷诺、欧宝、福特等需要厂家的客户,几乎有一半需要柴油车。2013年,在欧洲车市,柴油车新车购买率达到30%。专家预测,到2006年,欧洲每两辆新车中就有一辆是柴油车。在美国市场,90%的商用车(中国的卡车和公交车)都是柴油车;在日本,近10%的汽车是柴油。