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替代驱动力

汽车已死,汽车万岁。作为汽车的发明人,无论是戈特利布•戴姆勒还是卡尔•本茨都永远不会想到在这一个多世纪中道路交通的飞速发展所带来的大量问题。与此同时,一个日渐显著的事实是内燃机将在未来几十年内结束它作为汽车推进器的使命。未来将属于电力推进。

经过反复验证的技术,将成为明日黄花

Antriebe_neu汽油和柴油都是昂贵的燃料。这不仅仅是由于石油公司的价格政策,也是颠覆不破的供需定律所决定的。同时,全球汽车数量已突破10亿大关,并且每天都在不断增长。仅在中国,2012年就售出了1300万辆新车。道路交通专家预计到2050年全球交通流量将达到25亿辆机动车。在这样的背景下,没人敢说地球上的石油储量还能维持多久。但有一件事是确定无疑的,那便是化石燃料资源是有限的,其开采正变得日益复杂而昂贵,而燃烧矿物资源的汽车发动机会产生污染环境的有害排放物。

当机动化运输于1886年初次问世时,汽车行业的先驱者戈特利布•戴姆勒与卡尔•本茨绝对想不到在一个多世纪后的今天,快速发展的道路交通所带来的种种问题。有件事再清楚不过:未来几十年内,作为汽车推进器的内燃发动机将要成为历史。

政客、道路交通专家与未来学家都在设想一种零排放汽车,无论其所需的电力从何而来,至少这种汽车在运行时不会排放有害废气。要做到这点,车辆的推进装置必须实现完全的电气化。所谓的混合动力汽车便是人们向这一目标前进的过程中所迈出的一大步。作为一项过渡技术,混合动力汽车结合了传统的内燃发动机和电力推进装置。

汽油与柴油——依旧广泛使用

Foto3_Antriebe_neu传统内燃发动机(汽油与柴油发动机)在过去120多年来不断发展,人们对它的研究超过了其他任何机器,并成功地为其开发了各种不同的用途。尽管如此,主流汽车生产商仍然相信传统内燃发动机有着巨大的潜力可以挖掘。举例来说,燃油喷射一直是在柴油发动机上使用的,而将其引入汽油发动机的设计相对而言只是最近才做到的。涡轮增压机、电子点火、发动机管理、可调凸轮轴和自动启停,如业内所知,发动机开发人员正利用这些技术不断追求着往复活塞式发动机的最高性能。

然而,在技术上再怎么精益求精,也无法解决内燃发动机的一个主要问题:即燃料所产生的能量中,只有不到40%被转化为机械能。除此以外,传动系的各个环节,诸如传动装置、推进轴或轮胎以及许多辅助装置,包括水泵或交流发电机都会损耗能源。

人们所作的诸多努力并不仅仅是为了降低汽车的耗油量。针对汽车制造商平均排放量的法规日趋严格,人们对于汽车所排放的尾气的成分,特别是排放到大气中的二氧化碳物质的含量格外关注。上世纪80年代中期受λ控制三元催化转换器的推出代表着在遵守1993年EURO1指导方针规定方面的巨大突破。将于2014年9月实施的Euro 6标准对于车辆排放污染物的限制将会更为严格。然而,即便是最清洁的汽车,距离零排放还相去甚远。

向电子机动化进发

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替代驱动力

在未来很多年内,汽油与柴油发动机,以及其他燃烧天然气或液化气、乙醇或其他生物燃料的相似构造的动力装置,仍将是主要的汽车动力来源。尽管如此,电力推进装置的登场只是时间问题。机动化的演变正在如火如荼地进行着。现如今,以纯电动汽车作为大众的交通工具仍旧只是一个梦想。其原因是多方面的,并且根据所采用的概念,这些原因也在不断发生着变化。其中的一个原因便是使用蓄电池储能的汽车负载很重,汽车的行驶距离远低于当前车主所习惯的里程。而相对较长的充电时间以及充电站的缺乏也使人们对于电动汽车望而却步。为汽车装备燃料电池作为能源转换器是一个解决这些缺点的方法。为汽车添加氢燃料可以使其行驶里程达到数百公里,而在现有技术条件下,氢气(压缩至高达700bar)的能量密度足以维持驾驶性能不出现下滑,相反还能获得提升。然而,燃料电池的成本依然非常昂贵,但这一情况不会持续太久,特别是当批量生产启动之后。真正的阻力来自于目前基础设施方面的空白。举例来说,目前全德国的氢气加油站不足12家。这清楚地表明:氢动力汽车项目仍处在研发阶段。在确定哪一种系统和技术会脱颖而出占据主导之前,汽车工业仍将在混合动力的道路上前进。混合动力汽车同时装备了内燃发动机与电动机。至于哪一种发动机作为主要的推进装置,哪一种起辅助作用或偶尔启用,则取决于不同车型的设计理念。

电动——未来的汽车推动力

Foto5_Antreibe_neu电动汽车与我们今天所知道的汽车有很大的不同。当然其作用仍然是将人或者物品从甲地运送到乙地,而不需要根据时间表或依照预先设定的路线运输。未来的汽车仍然会由带座椅的乘客舱、方向盘和刹车踏板组成,这和今天没什么区别。但在其他方面,未来的汽车将发生彻底的改变。汽车的推进装置将完全依靠电力,并变得非常静音。这就意味着汽车会发生许多改变,比如我们将不再需要由各种机械装置组成的发动机舱。此外,电动机将与车轮完美契合,于是也就不需要齿轮箱来根据驾驶情况选择合适的转速。当刹车时,电动汽车可以将产生的动能直接转化为电流储存在蓄电池和超级电容器中。与传统的推进技术不同,电动汽车除了附加装置以外,还配备有变频器和高压供电系统、高效蓄电池、燃料电池和氢罐。如今,这些装置还只停留在常规技术层面。对于生产商和设计商而言,电动汽车的设计与布局还存在巨大的研发空间。除了车身部件构造所采用的轻型材料以及节能轮胎所要用到的高性能橡胶以外,特殊化学品集团朗盛还为不同的“绿色机动化”应用提供了大量其他的产品。其中包括适用于供电电缆绝缘的高分子材料、用于制造连接插头、插座和电箱的防火高科技塑料,以及蓄电池端子上用到的特殊颜料。而这些只是我们产品系列中的一小部分。

可能还需要等二三十年,我们才能享受到不仅仅包括全国汽车充电站网络的高效基础设施。而从生态学的角度来看,只有采用绿色技术,诸如风能和太阳能应用生产的氢燃料,才算是真正的清洁能源。此外,由于不能稳定地从自然界获取绿色能源,我们需要高效的储能技术,而将其转化为氢燃料是一个完美的解决方案。

要实现完全不依赖化石燃料的零排放机动化还有很长的路要走。我们需要大量的研发与创新才能在未来实现这一愿景。但还是那句老话:罗马不是一天建成的。朗盛将一步一个脚印,为实现这一转变作出自己的贡献。