重新发明车轮:汽车效率的革命艾默里·B·洛文斯 | |||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
运输不仅带动着全球石油贸易,而且是一项关键的环保挑 战,在城市里尤为如此。绝大多数城市的设计是以汽车而不是以人为中心 ——从而使汽车“由方便的生活附属品变成核心组织要素”(环境问 题作者德宁 (Alan Thein Durning) 语)。本来大可不必如此。另外,有潜力改变全球发展与 能源保障规范的新汽车技术已经存在,还有一些新技术在开发中。这些技术如果得到利 用,将有助于为世界各地的企业提供安全且可负担的行动能力,无害环境,并形成竞争 优势。这并非科幻小说里的天方夜谭,而是我们能够预期在今后数年里看到的现实。 世界不能再无止无休地每年把将近五万亿公升的石油 (其中一半用于运输) 转化为大约 42%的全球二氧化碳排放量(国际能源机构2005年《世界能源展望报告》 (World Energy Outlook)。石油有太多的直接和隐含代价——气候变化、不安全、 地缘政治竞争、价格波动、以及经济和社会发展的衰退——理应被抛弃。 最根本的解决方案是最简单的。更合理的土地使用会强化邻里社区和让人民生活在他 们已经选择居住的地点。明智的政策让所有交通方式,从步行到骑自行车到乘坐超轻型 列车和先进的公共汽车,以诚实的价格公平竞争。从新加坡到库里提巴 (巴西),不以汽车 为主要交通工具的城市并不存在汽车造成的问题,却向所有人提供了极佳的行动能力。 假以时日,即便是以汽车为中心的美国和其他工业化国家,倘若停止以其税收系统和区 划法律鼓励城市扩展和汽车使用,也能够做到这一点。 少开车是好事。不过鉴于全世界八分之七的人口迄今没有车——中国和非 洲的汽车拥有比例仅相当于1915年的美国——我们也需要更优秀的汽车。请 系好安全带:汽车制造业一百年来最伟大的革命目前正在提速。 倘若把今天已用在一些汽车中的最佳常规技术用于所有汽车,我们能节省其燃料用量 的至少四分之一;按目前美国的汽油价格,只需不到一年的时间就可投资还本。然而, 通过研究汽车的物理性质,我们能够做得更好。 新汽车材料 现代汽车的发动机、空转、传动系统及附件消耗其燃料能量的八分之七。只有八分 之一到达车轮。而在此过程中,一半用于加热轮胎和路面或加热汽车推开的空气,仅剩 下6%用于加速汽车 (然后在您停车时加热车闸)。并且由于在被加速的质量中,大约 95%是汽车本身,所以最终只有不到1%的燃料能量用于移动驾车人。考虑到这是120年工 程设计的成果,我们唯有摇头而已。 所幸的是,汽车推进能量需求的四分之三是由其重量造成的;并且我们在车轮处每节 省一份能量,就可以另外节省七份无须在传输到车轮的过程中浪费的能量。因此,大幅 度减轻汽车的重量有着巨大的节能作用。 在以往,降低重量意味着使用诸如铝和镁等高成本金属。现在,超轻钢材能够将汽车 的效率加倍而无须增加成本或降低安全性。借助于聪明的设计,甚至常规钢材也能有意 想不到的结果。德国一家新公司的2+2座、车体重量450至470公斤的柴油跑车 (http://www.loremo.com)具有160至220公里 (100至137英里) 的 最高时速和百公里1.5至2.7公升 (每美国加仑87至157英里) 的油耗,并且将于2009年以 11000至15000欧元的价格出售。 先进的聚合物复合材料甚至更轻且更强劲,它们能够在提高安全性的同时将汽车的 重量和油耗减半;这是因为碳纤维复合材料吸收撞击能量的能力是同样重量钢材的12倍。 此类材料能够让汽车大 (安全舒适) 而不重 (难以操作且效率低下),同时节省石油和保护 生命。一种新的制造工艺 (参见花絮) 甚至能够使碳纤维汽车的成本与钢制版本相同。因 为其较贵的材料可由简化的汽车制造工序和较小的推进系统抵消。
举例来说,2000年设计的一种毫不将就的中型多用途运动车 (图1),装备了最流行的 加倍效率混合电动系统,能够舒适地载运五位成人和多达两立方米的货物、在44%的坡道 上牵引半吨负载、于7.2秒内从静止加速到100公里/小时、在与钢制多用途运动车相撞时 更安全,却只用正常汽油消耗量的不到三分之一——约为每百公里3.56公升 或每美国加仑67英里。 倘若每年生产5万辆,此车的零售价将比时下同等钢制多用途运动车贵2510美元 (按 2000年美元价值计算);但这只是因为它采用混合电驱动,而非因为重量超轻。节省的汽 油按美国燃料价格两年即可收回投资成本,按欧盟或日本的价格只需一年。由于只需要 80分之1的机具且消除了车体车间和喷漆车间 (汽车制造中的两个最难且最高成本的步骤 )。即使与当今最精简的工厂相比,制造这种汽车也将节省大量空间和五分之二的资本。 替代汽车燃料 目前在路上跑的许多汽车已经能够使用先进的生物燃料,例如15%汽油和85%乙醇 ——最好是由诸如柳枝稷或农作物废物等木质植物使用新工艺生产的纤维素 乙醇。使用此“E85”燃料的超轻混合动力汽车,能够将石油用量再削减四分之 三,仅占目前水平的7%。巴西已经不再进口石油,其中五分之二归功于现在无补贴竞 争的甘蔗乙醇。巴西四分之三的新汽车能够使用从纯乙醇到纯汽油的任何比例的混合燃 料,但该国的所有汽油都含至少20%乙醇。瑞典计划到2020年不再依赖石油,而主要采用 森林废物制造的乙醇,并规定60%销量最高的加油站在2009年前出售可再生燃料。 从长远看,三倍效率的超轻混合动力车使用压缩氢气作为燃料并用燃料电池将之转化 成电力的设想在商业上完全可行。沉重且低效率的汽车将需要过于庞大的气罐和昂贵 的大燃料电池。而空气动力性能良好的超轻汽车只需要三分之一的推进能量和较小的气 罐。并且,让此三分之一大小的燃料电池具有成本效益,只需3%的累计产量。如此就比 人们的预想提前了许多年。这种汽车在停放时 (96%的时间) 甚至能够成为可以赚钱的流动 发电站,在电价最贵的时间和地点卖电给电网。停车建筑可装备将氢气输送给汽车的管 道和提取电力的引线。在电力需求高峰时段,您可以启动燃料电池,让汽车作为发电设 备运转,卖电所得将记入您的账户。 在此之前,如果成本效益可以接受的话,给常规混合动力汽车添加更多的电池,就能 够取代目前短距离——或许还有中距离——旅行所使用的燃料。 具有成本效益的技术
现代汽车需要功能强、美观、安全、省燃料且可负担。汽车制造商和公共政策制定者 经常想当然地认为,高效率汽车一定体积小、加速差、不安全、丑陋不堪或成本昂贵。 然而,综合的设计和新颖的技术,能够同时实现目前和未来人们希望的全部汽车属性而 无须将就。我们将不需要用高燃料税或效率标准来促使人们购买不诱人的汽车。他们自 己会想要购买超高效率汽车,因为这些车更好;就如同绝大多数人舍弃塑料唱 片而购买数码媒体一样。 在购置价格较高的常规改良型汽车时,买主通常只计算头两三年节省的燃料,这是一 大障碍。高企的燃料价格会让人少开车,但却不太会影响购车选择,因为油价将被非 燃料成本稀释,然后又被大打折扣。影响购车选择的最有力手段是收费退款。就每个尺 寸档次而言,有些新车买主将需要缴付规费,而另一些买家则可享受退款;收取的规费 将用于支付退款。付费还是退款及其金额取决于所购车型的效率。此拉大的价格差距会 鼓励买车人购买自己喜爱的高效率车型。这样一来,买家省钱,汽车制造商利润增加, 国家安全也有所改善。目前已在世界各地 (加拿大、法国、以及美国的一些州) 开始实行 的此等收费退款是比燃料税或油耗标准更有效且政治阻力较小的手段。 汽车效率革命面临着许多挑战,但都是能够克服的。保时捷博士 (Ferdinand Porsche) 于1900年发明的混合动力汽车在将近一个世纪后由具有强劲领导力量和财务业绩的日 本汽车制造商重新打造。这些热门的车型目前可有加倍的效率,其中许多还额外增强了 性能。 美国的汽车制造商正在后面追赶,并且需要设备改造和人员重新培训的帮助 (这不一 定要政府出钱)。他们的选择是无可回避的: 美国要么继续进口高效率汽车来取代石油, 要么制造高效率汽车而不再进口车和油。这个取舍关系到一百万份工作。然 而,奥地利经济学家熊彼特 (Joseph Schumpeter) 所称的“创造性破坏”过程, 目前正在横扫产能过剩的汽车业: 市场将改变经理们的思维或取代他们,取决于哪一种 变化首先发生。 中国和印度雄心勃勃的汽车制造商将加快步伐,健步超越西方技术。而没有汽车 工业的国家可能选择开始一个全新的工业,但不是基于车轮——与其说是制 造装了芯片的汽车,毋宁说是生产了带轮子的计算机。 总之,利用今天的技术,生产达到现有效率三倍的汽车、卡车及飞机是可行的,并且 其额外成本只需一两年就能够收回。在建筑业和工业界提高石油使用效率,再加上使用 节省的天然气和先进生物燃料作为替代,到2040年代美国有可能不再需要使用石 油,赋予经济新的活力,以及停止26%的二氧化碳排放量。完全取代石油的平均成本将 为每桶15美元 (按2000年美元价值计),只是最近世界石油价格的五分之一;因此这个转变 将由企业界为了逐利而带动。 在五角大楼赞助的一项2004年研究报告《石油残局致胜》(Winning the Oil Endgame)中, 本人领导的团队已经描绘了此项转变的一个美国版本,并且正在进行实施。举例来说, 沃尔玛 (Wal-Mart) 公司将其重型卡车的效率加倍,波音 (Boeing) 在 (不加价地) 推销效率 高20%的787型飞机,五角大楼正探索效率大幅度提高的军用平台,其技术可用于改造民 用车辆,如同军事研发活动创造了互联网一样。其他国家只要定出高目标、大胆思考、 并且认真对待市场和技术进步,就能取得同样或更好的成果。超高效率汽车以及类似的 其他运输工具将是使这个世界变得更富有、更公平且更安全的最佳途径之一。 本文所表达的见解不一定反映美国政府的观点或政策。 |
![]() ![]() | |||||
本网站由美国国务院国际信息局制作和管理。 与其他因特网网站的链接不应视为对其内容的认可。 |
|||||
返回
页首 | 国际信息局
电子期刊 | 美国参考主页 |
![]() |