開車不用加油,確實是美事一件,這也是目前各大車廠積極努力的目標。而關於新能源車輛的開發,就屬電動車 (EV,Electric Vehicle) 最受期待,Nissan 的 Leaf、Mitsubishi 的 i-MiEV,還有 BMW 新推出的電動車品牌 BMW i,都是大家耳熟能詳的電動車產品。

但電動車要完全取代石化燃料車輛?在現今看來仍還有一段相當長的路要走,包含石化燃料價格趨於穩定、電動車續航力,以及充電設施的佈建等,都是電動車現階段在普及上所遭遇到的逆風。

目前世界許多汽車大廠旗下都有電動車產品,圖為 BMW 的電動車品牌 BMW i 推出的 i3,預計今年開始生產。

電動車為最受矚目的新能源車輛,預計 2050 年突破 5000 萬輛

簡稱為 EV (Electric Vehicle) 的電動車,包含有僅靠電力行駛的純電動車 EV、仍須依賴汽油的油電複合動力車 HEV (Hybrid Electric Vehicle)、插電式的油電複合動力車 PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 及燃料電池式電動車 FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle) 等類型。

其中的 EV 純電動車,向來都被視為取代石化燃料的熱門人選,因為電動車以電動馬達作為動力來源,並透過設置於車內的電池提供電力,倘若電池沒電了,只要接上符合規格的快速充電裝置,或是透過 220 伏特的家用電源即可進行充電;此外,電動車行駛過程幾乎沒有聲音,不像內燃機引擎會有明顯的運轉聲浪,且電動馬達在產生動力時也不會排放任何有毒廢氣,因此電動車向來都和環保畫上等號,世界各大汽車廠、包含歐洲的 BMW、Mercedes-Benz,美國的 Chevrolet、Ford,日本的 Nissan、Mitsubishi 等,都致力於電動車的開發作業,無非就是要許大眾一個零汙染的移動環境。

電動車只要透過充電,將車上搭載的電池充飽,就能提供電力給電動馬達來驅動車輛前進,行駛過程中噪音相當低,並且不會有廢氣產生。

2009 年,日本車廠 Nissan 推出了 Leaf 電動車,並將它投入量產,還相繼在美國、日本及歐洲等主要市場上市販售,搶眼的外型、及無異於一般乘用車的車身尺碼,讓 Leaf 和一般著重短途通勤的迷你尺碼電動車有很大的不同,可說是目前最成功的電動車產品,並讓 Nissan 被視為電動車的先驅。

隨著市面上電動車產品愈來愈多,再加上政策宣導、購車輔助方案及石油價格居高不下等因素的推波助瀾,電動車確實逐漸受到消費者的認同與接受。美國總統歐巴馬 (Barack Hussein Obama) 甚至曾在 2011 年表示,要在 2015 年讓電動車在美國的數量達到 100 萬輛。

Nissan 在 2009 年推出的電動車 Leaf,目前已在美國、歐洲及日本等地上市,搭載 80kW (約合 107 匹馬力) 、28.6 公斤米扭力的電動馬達,以及可輸出 90kW 的鋰電池模組。

美國阿貢國家實驗室 (Argonne National Laboratory,ANL) 曾發表過 EV 電動車在全球普及率的年銷量預測,它們預計 2015 年電動車在全球約有 50 萬量的規模、2020 年為 250 萬輛、2030 年為 930 萬輛,2050 年則會大幅躍進,一舉突破 5000 萬輛大關。

廣  告

電動車遭遇阻力!續航力不足、充電時間過久令人卻步

但電動車真的會如預測成為逐漸普及,成為取代石化燃料的新移動之選嗎?根據日經 BP 社的報導指出,電動車龍頭 Nissan Leaf 截至目前為止在全球的銷售量約在 5 萬輛上下,電動車的銷售與推廣顯然受到了阻力。

目前市面上電動車的續航力約為 100 至 300 公里左右,和內燃機引擎車輛 400 公里起跳的續航力有很大的差異,且即使使用快充系統,仍須約 30 分鐘才能將電池充至 80%。(圖為 Nissan Leaf 所採用的鋰電池模組)

電動車的銷售表現,其實和石油價格有很大的關聯性,當石油價格維持高檔,電動車就會備受關注,相反的,電動車在石油價格下跌時也會遭到冷落。而目前在美國,也有愈來愈多的消費者認為在現今的油價下,似乎沒有必要為了少花點油錢,而選擇價格較高的電動車。

此外,電動車的續航力及充電問題也是能否普及的一大關鍵。電動車的續航力,也就是充一次電所能行駛的距離大約在 100 至 300 公里之間,比使用內燃機引擎一桶油至少可行駛 400 公里以上的里程還要少。再說,廠家公佈的續航力數值皆為實驗室數據,和實際上路行駛所會遭遇到的車流、地形等狀況有很大的不同,實際可行駛里程還得再打折扣。

充電設施尚未普及是目前電動車推廣所遇到的阻力之一,唯有讓充電更方便、更快速,才有機會讓消費者逐漸接受電動車。

尤其當重負荷或是全力加速時,電力消耗程度將更為快速,以知名的電動跑車廠 Tesla 剛推出的 Model S 房車為例,其最入門的 40kWh 車型可讓 Model S 只需 6.5 秒就能從靜止加速至時速 100 公里,原廠標榜的續航距離約為 260 公里。但若讓 Model S 持續全油門衝刺,續航力將遠低於原廠所公佈的 260 公里。雖說內燃機引擎也有相同的問題,但電動車的電池電力受到負載影響的變化更加劇烈,使用時必須格外注意負載情況及電池電力的變化。

知名電動跑車廠 Tesla 最新推出的房車產品 Model S,提供多種不同電池模組可選,其中最強悍的 85kWh Performance 車型,原廠表示可在 4.4 秒從靜止加速至時速 96.6 公里,並擁有 482 公里的最大巡航距離。

另一方面,電動車的充電問題同樣是讓人心存擔憂的原因之一,因為我們已經習慣了加油的便利,開進加油站,只需 3 至 5 分鐘,就又有滿滿的燃油可行駛 4~500 公里,相當方便!但電動車目前除了充電設施尚未普及之外,充一次電所需的時間太長也是一大問題。目前市面上大多數電動車,以快充方式充電,需要 30 分鐘才能將電池充至 80%,若利用一般家用 220 伏特電源,則需 8 個小時來將電池完全充飽,提供 160 公里的續航距離,和加油的便利性有不小的落差。

替換式電池好點子,氫燃料電池車值得期待

電動車的續航力和充電問題其實已是老生常談,解決的辦法無非是廣設充電站,讓電動車使用者能有更多地方補充電力,增加電動車的續航範圍。另外,替換式電池則是更好的辦法,讓沒電的車輛直接到例如加油站的特定地點更換充飽電的電池,省去了充電的漫長等待,便利性相當好;不過替換式電池必須克服電池規格統一,以及車用電池體積大、重量重等不利於迅速替換的問題。

由 SCI 公司所推出的 hyMod 都會小車,採用了替換式動力系統的設計,透過獨特的車輛機構及替換設備,hyMod 在沒電時可直接替換電池模組,若有遠距離行駛需求,也可換上續航力更強的引擎作為動力來源。

另一個值得期待的是稱為 FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle) 的燃料電池車,它是以氫及氧的化學反應來產生電力,只要持續供給氫氣及氧氣,燃料電池就能持續發電,讓電動馬達有能力驅動車輛前進,而燃料電池在反應過程後的產物只有熱跟水,是相當環保的動力來源;更重要的是目前氫的儲存方式已發展至以液態儲存,也就是當氫用完時,到加氫站花 3 到 5 分鐘注入液態氫,即可讓燃料電池再次獲得反應能源,解決了電動車充電過久的問題。

不過相較於純電動車目前已有 Nissan Leaf、Mitsubishi i-MiEV 等車款量產上市,BMW 子品牌 BMW i 的 i3 也即將在今年第 4 季走向量產。原定 2015 年要步上生產線的 Mercedes-Benz B-Class F-Cell 燃料電池車,卻在前陣子打住,預計要推遲至 2017 年才能再啟量產計劃。

Daimler、Ford 及 Nissan 在 2013 年 1 月 28 日,締結戰略合作關係,目標在於攤提燃料電池研發及生產成本,加快燃料電池技術商業化。(圖左,Ford 集團副總裁 Raj Nair、圖中 Daimler 董座/Mercedes-Benz 研發主管 Thomas Weber、圖右 Nissan 執行副總山下光彥)

B-Class F-Cell 的困境,在於目前燃料電池的生產成本依然過高,現階段仍無法以具有競爭力的售價投入市場,是燃料電池車當前普遍所遇到的問題。此外,加氫站的設置,以及液態氫輸送網絡的佈建,同樣都是燃料電池車仍待克服的高牆。

慶幸的是,目前世界各大汽車廠已開始透過戰略合作的方式,來降低燃料電池的延發與生產成本,目標就是要加速燃料電池技術邁向商業化,盡速推出一般大眾能負擔得起的燃料電池車,也就是說,在純電動車之後,未來更可以期待同樣環保且更便利的氫燃料電池車作為日常生活的移動工具。

使用氫作為電池反應燃料的燃料電池車,是相當令人期待的新能源車輛,擁有快速填充燃料的便利,又有電動車的零污染,目前已有愈來愈多車廠投入氫燃料電池車的開發。