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替代能源新解 除了石油之外的選擇(二之二)

2008.01.15  作者:車訊網  

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貨比三家不吃虧 
實際、環保、省荷包
  

除了E3之外,台灣目前仍有其它不同的替代燃料,發展時間不輸E3,使用上或許也更符合不同需求,多方比較之下,才能找出最適合您的替代燃料。  

LPG瓦斯動力 
義大利BRC LPG
  

LPG瓦斯動力研發演化的時間,遠比你我想像中還要來的久上許多,結構也從原本的機械切換及電子單點噴射,一路演變成現在最新的多點噴射系統,對應排氣量最高可達5000c.c.以上,且動力輸出並不會因此下降,技術成熟度已相當高,國外亦早有新車出廠直接搭載LPG系統的先例,唯國內加氣站業者與車主同時在等待對方數量上昇才欲進場,近而造成僵持場面,使LPG系統在台灣的使用率與知名度,仍舊以營業車輛居多,私家車輛仍是小眾市場。  

LPG瓦斯動力已發展至多點噴射系統,除了作動精準之外,動力輸出也不會因使用瓦斯燃料而下降。

若真要論省油能力, LPG表現其實並不突出,原因在於其空燃比例要求與汽油不同,因此一公升所能行駛的里程數大約只有汽油的八~九成,不過更加環保的排放指數與約為95無鉛汽油一半的價格,就會是LPG最顯而易見的實質省錢功效。  

碩大的氣體鋼瓶將會佔去不少後行李廂空間,此為LPG最大的缺點。

目前LPG牌價為每公升17.7元,只要LPG車種在環保署認證名單之中,國家將會提供每公升2元的補助,加上某些加氣站本身亦有1.5元的優惠,東減西扣下,每公升只需14.2元。

據義大利BRC LPG代理商工程師表示,就算駕駛方式每個人皆不同,LPG平均仍可以省下三~四成的油資開銷,改裝回本速度比柴油車還要快。

當然,LPG並非全是優點,加氣站過少以及鋼瓶佔用後行李廂空間就是最大缺點,改裝LPG的最佳人選,對住家或公司附近設有加氣站的人會較為適合。  

LPG目前一公升價格約為95無鉛汽油的一半,在節省加油費用開銷的能力方面顯而易見。

Hybird油電混合動力 

Toyota Prius、Lexus RX400h  油電混合動力是這兩年來新興的替代動力,除了極為明顯的省油能力之外,扭力表現優異的電馬達驅動也能兼顧行車的順暢性。  

對汽油引擎來說,最耗油的時間當屬塞車走走停停時,但對Hybird而言,由於引擎並不會噴油,在此種情況下反倒是最省油的模式。

油電混合動力主要的作動原理,在於塞車、低速及低負載時,將由電力驅動電馬達提供動力,若是高速、電力不足或高負載情況下,汽油引擎才會啟動介入,提供更高動力或是為電池同步進行充電,換句話說,當使用電力驅動時,汽油的消耗量完全歸零,可大幅節省燃油消耗,若是遇山路連續下坡,長時間低負載再加上電池使用煞車充電,或許當您跑到山下時,汽油卻連一滴都還沒用上。

Hybird的動力結構由汽油引擎與電馬達所組成,作動方式可分為純電力、純汽油(通常為充電或高速巡航時)以及同時介入等三種。
  

優異的省油動力模式,令油電混合車在油耗及環保上有著驚人的表現,此點甚至從經濟部公佈Toyota Prius平均油耗高達每公升23.3公里就可輕易看出端倪。

想要享有新科技,相對得付出更多金錢,這是絕對不變的道理,無論是Prius或RX400h,價格皆較一般汽油車種高出不少,若想靠省油能力賺回差價,必須有較長的使用年限才會比較划算。  

由於Hybird車種除了汽油引擎之外,還有電馬達可增加出力,因此能夠擁有較同排氣量汽油車型更優異的加速表現

Diesel柴油動力 
Ford Focus TDCi 4D/5D、Hyundai Tucson VGT
  

柴油引擎在各大媒體強力報導之下,對台灣人而言已不是個陌生的名詞,除了較低的油價以及油耗表現之外,充沛的低速扭力無論是在市區穿梭或山路遊走,更是令人感到輕鬆愉快,但由於柴油引擎在材質、結構上的不同,使得車價較同型汽油車貴了約十萬左右,缺點與油電混合動力相同,需較長的使用年限才能將價差賺回來。

由於結構以及材質上的不同,使得柴油車車價較同型汽油車更高,需較長的使用年限才能賺回價差。

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從傳統進化到未來 
動力來源變化預覽
  

高效能、低污染的柴油引擎 
銜接未來能源的橋樑
  

傳統印象中機械結構不甚高明的柴油引擎會是銜接未來動力的最佳解藥?聽來有些不可思議,對老式的柴油引擎來說,它真的無法跟高效能、低污染兩大要求沾上邊,但新世代的柴油引擎,藉著先進精密的高壓共軌噴射供油系統、多階段噴射與複雜而高科技的排氣後處理系統等技術的協助,柴油引擎不僅是高經濟性的選擇,同時也非常友善環境。 

由於煉製成本逐漸下降,煉製原料也不再局限於種子,為生質柴油開啟了機會之門。

柴油引擎與未來能源之間的關連,完全是因為柴油引擎對於不同燃料的高度適應性,生質柴油就是一個很好的例子。  目前生質柴油可用多種不同的原料進行提煉,早期多是以食用農作物例如玉米、油菜、大豆等作物進行提煉,然而使用食用作物提煉油料不僅不夠經濟,同時還會發生”人車爭食”的狀況。

還好這樣的現象目前已經得到解決,德國的科林工業(Choren Industries)發表了全新的生質柴油煉製技術,此一技術可用整株植物煉製生質柴油,不再侷限於種子部份。  

許多車廠都非常看好生質柴油取代傳統石化燃料的機會,也因此競相與製造商合作。

生質柴油可以大幅提高二氧化碳循環率,這意味著燃燒生質柴油所排放的二氧化碳,排放至大氣後可重新被植物吸收,而這些新生長的植物,還可用於煉製生質柴油,因此可以達成減碳的目標。  

柴油引擎對不同燃料的適應性,是它得以成為銜接未來燃料與現代石化燃料的橋樑,生質柴油或許不是未來能源的最佳解答,但若是談到更新穎的未來燃料,柴油引擎的適應性肯定比汽油引擎更好,而且柴油引擎的低熱能損耗特性,也有著更高明的燃料效率。  

由於排氣系統的精進,柴油引擎的廢氣清靜程度也日益強化。

Hybrid混合動力 
從油過渡到電,另一種銜接踏板
  

到底未來的能源主流會是什麼?其實從目前來看還沒有任何人可以確定,但是對於已經著手開發Hybrid混合動力的車廠來說,當然會比較希望電能成為未來動力的解決方案。

所謂的Hybrid混合動力並非什麼新鮮的玩意兒,其實早在上一世紀已經有許多車廠投入研究這項技術,而這個技術也已經有了成熟的研究結果。  

混合動力車款,採用電動馬達與內燃機引擎共存的方式提供動力,一般在低速時以電動馬達驅動車輛,中高速時則以引擎驅動,在亟需加速的狀況下,電動馬達與內燃機引擎供同輸出以取得最大動力。

混合動力車輛的優點在於它比一般傳統車款來得更為省油,而且在低速下的噪音也遠比普通車款低得多,從我們常常把混合動力車款戲稱為幽靈馬車,就可以知道這類型的產品在低速下的寧靜度。  

以長遠眼光來看,混合動力只能說是過渡期的產品,但也不失為節能經濟的好選擇。

混合動力車款在市區路況中的省油能力有目共睹,在這類車上雖然電力仍然屬於輔助動力,但搭配的引擎也特別強調低油耗、低污染的輸出,可說是現階段看起來最有環保概念的車款,而且由於技術成熟,買下這些油電混合車也不至於讓你當上環保烈士,因為最早的市售油電混合車款已經上市超過十個年頭。  

混合動力大多以低污染型的小引擎配合電池,但兩者結合仍有可觀的動力。

油電混合車最令人擔心的部份,肯定是電池的耐用度,然而根據現有的資料指出,這些車輛車上使用的電池壽命似乎比我們想像中還耐用,據說在加拿大的某位計程車司機,駕著Prius行駛了四十萬公里,車上的電池依然生龍活虎,也許這只是單一特例,但也說明了電池的耐久性。  

混合動力也可非常強悍!Super HV-R在日本十勝耐久賽中輕鬆奪冠。

混合動力車種在油耗表現上有著亮眼的成績,然而它並不能完全擺脫對石化燃料的依賴,畢竟在中高速下,還是得依賴內燃機引擎提供動力,使用混合動力車款,只能減緩石化燃料的消耗速度,而非徹底擺脫對它的依賴;然而這樣並非一無是處,減少使用燃料,也就意味著減少二氧化碳排廢,在真正的取代石油的關鍵性能源出現之前,減少消耗也不失為一個”節流”的好方法,更何況若是未來車輛動力主流為電力,混合動力車無異是個讓世人快速從內燃機車款銜接到電動車的過渡產品。  

Toyota目前是最致力於混合動力的汽車製造商,甚至連Lexus的豪華車系都配有混合動力系統。

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Fuel Cell燃料電池 
未來感十足的電動車種
  

在地球環境中取之不盡、用之不絕的能量來源,乾淨而完全零污染的排放物,聽來像是描繪夢幻願景的說法,事實上,使用燃料電池作為動力的車輛,就是有如此的能耐與魅力。燃料電池其實跟傳統的燃料、電池,沒有太大的關連,其實應該把它視為一種可持續添加燃料進行發電的裝置,而非儲存電力的電池。  

燃料電池車款已有大量車隊投入實際運用測試,電池與儲氫設備也隨著技術進步而漸漸縮小。

燃料電池是以特殊的薄膜結構與溶液誘發氫氣與氧氣間的電化反應藉以發電,在發電的過程中,唯一產生的排放廢物為乾淨無害的水,它可以說是完全無害的明日能源之星,同時也解決了在交通工具上使用電池需要費時充電的困擾。  

燃料電池雖然看似完全無污染,而且世界各地都有投入實際行駛的車款進行研究,但它也有其獨具的缺點與技術困難點需要突破。所有的問題都集中在動力來源﹣氫氣之上。

首先,雖然說大氣中存有大量的氫氣,但是在燃料電池系統當中,需要的是純化的氫氣,有很多產業的產業副產品就是氫氣,但是總產量仍然不足支持大量的燃料電池車款;氫氣可以藉由電解水得來,然而這些電能又該如何而來?目前除了核能之外,最有效的發電方式仍然是燃燒石化燃料的火力發電。  

如何讓加氫站普及,是氫動力能否成功的重要關鍵之一。

其次,氫氣的儲存也具有很高的難度,目前燃料電池車款與氫動力車款的儲存方式,都是以高壓鋼瓶將氫氣儲存在車上,然而體積龐大的高壓鋼瓶能儲存的氫氣量仍然有限,因此限制了燃料電池車輛的續航力;當然,也可以用高壓、低溫的方式將氫氣轉換為液態氫,但若是如此,將氫氣維持在液態所需使用的能量還是太高,超過1/3的能量必須用在低溫保冷的功能上。  

如何儲存氫氣是燃料電池車款的最大課題,將氣體壓縮顯然不如常溫液態燃料來得容易運用。

在交通工具上使用高壓氫氣作為動力的安全性也經常受到質疑,畢竟將背著一桶高壓氫氣鋼瓶上路,認誰都會提心弔膽,目前最有希望的氫氣儲存設施改良計畫,則是奈米碳微管的實用化,藉著奈米碳微管可大量吸附氫氣的特性,或許可以讓燃料電池車輛更接近現實。  

使用氫氣作為動力,燃燒過後僅有水蒸汽排放,可說是真正的零污染。

將氫氣直接作為燃料 
氫動力車款
  

氫氣除了作為燃料電池的動力來源之外,也有一些車廠試著直接把氫氣當作燃料,加入改良過後的內燃機之內,在這方面最著名的廠商莫過於BMW,上個月才曾經舉辦過以氫氣/汽油雙動力的Hydrogen 7試駕,證實了以氫氣作為能源的可行性。

  

相對於Toyota投注大量心血在油電混合動力,BMW則希望直接在氫燃料方面取得成果。

在這裡必須特別注意,將氫氣作為燃料注入內燃機與使用燃料電池之間的差異,燃料電池是以氫、氧之間的化學作用產生電能,再以電能驅動車輛,而氫動力車款,則是以燃燒氫氣產生能量,兩者之間雖然在過程上有所差異,但是在排廢方面,則都是相同、無害的水蒸汽。  

缸內直噴汽油不稀奇,氫氣缸內直噴技術或許能讓氫燃料引擎動力強化不少。

雖然同樣使用氫氣,但直接將氫氣作為燃料,顯然比使用全然不同於內燃機的燃料電池更容易實現,至少各家車廠對於製造內燃機的技術,肯定都比製造燃料電池來的熟悉許多。

另外,把氫氣當成燃料也不是什麼新鮮事,太空梭也是使用液態氫當作燃料;氫燃料車所要面對的問題跟燃料電池車款相同,都得面臨儲存與運送氫氣的問題。  

將氫氣直接當作燃料並不稀奇,太空梭也是這樣用!

到底未來的燃料會是哪樣出線?目前看來終極的解決之道仍然是氫氣與電能,但我們到底在何時才能夠見到這些先進的動力系統問世,真的只能依賴科學研究的進度了!   

為了推廣氫動力科技,在世界各地都可看見身為氫氣親善大使的Hydrogen 7。

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