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 主题:纯电动汽车真的能取代燃油汽车吗?(转帖)
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locuas
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纯电动汽车真的能取代燃油汽车吗?

近来,关于纯电动汽车是汽车未来发展方向,在不久的将来会全面普及并替代燃油汽车的鼓噪以及充电化学电池技术“重大突破”的新闻不绝于耳,但事实果真如此吗?

其实纯电动汽车比内燃机汽车的历史更长,完全不是什么新事物或高新技术,更不是什么新能源。表面上看纯电动汽车有许多内燃机汽车无法比拟的优势,例如:电动机固有的扭矩特性使其不需要复杂的机械变速器、无需复杂的机械四驱系统就能方便地实现响应迅速的四驱功能,行驶噪音低、没有尾气排放等等,尤其是现代电力拖动控制技术和功率半导体变流技术的成熟使电力驱动日益广泛地应用于各种工业领域和轨道交通领域,按理说电动汽车早就应该全面取代内燃机汽车了。然而,事实却恰恰相反,纯电动汽车在汽车发展史上数次被内燃机汽车淘汰,最终沦为车间叉车和公园观光车。原因何在?

那就是因为纯电动汽车目前采用的动力源——化学充电电瓶在基础技术原理和基础技术路线上具有以下无法克服的缺陷:

1、能量密度过低

化学充电电瓶的电化学反应从化学原理来说本质上仍然是氧化还原反应,只要是氧化还原反应就同时需要氧化剂和还原剂。燃油汽车的油箱只需要携带还原剂——燃油,而不需要携带氧化剂,因为氧化剂来自空气中的氧气。但化学充电电瓶却不能利用空气中的氧气,因此电瓶中既需要携带还原剂又需要携带氧化剂,仅此一最基础的技术原理就决定了化学充电电瓶的能量密度永远不可能达到燃油的能量密度。其次燃烧氧化还原反应远比电化学氧化还原反应直接和剧烈,化学反应过程的基础技术原理也决定了即使只比较化学充电电瓶中还原剂的能量密度,也无法达到燃油的水平。因此化学充电电瓶能量密度远远低于燃油是由其最基础的技术原理决定的,是绝不可能通过改进材料和工艺解决的,只有科盲才会相信什么石墨稀、纳米点等忽悠型“高科技”可以大幅提高其能量密度。

2、充电时间过长

现代燃油汽车加油几分钟就可行驶七、八百公里是很平常很轻松的事,有的燃油汽车加油几分钟甚至能行驶上千公里。而电动汽车百公里电耗大约在16至23度之间,如以百公里电耗19度计算,要达到燃油汽车的较低水准——充电5分钟行驶里程七百公里,充电功率就将高达近1.6MW,不但电瓶电化学反应过程绝对不可能达到如此之高的能量强度,而且在流动的电动汽车上实现电功率如此之高的活动电气连接也是非常困难的。因此化学充电电瓶的能量补充时间远远长于补充燃油也是由其最基础的技术原理决定的,也是不可能通过改进材料和工艺解决的。

3、循环及低温衰减明显

电化学反应过程的基本化学原理决定了其每次循环还原剂不可能被完全彻底地还原,同时电化学反应过程受温度影响明显,低温会显著降低其活性。因此电瓶一两年后衰减严重、冬季储能大幅下降也同样是由其最基础的技术原理决定的,改进材料和工艺或许可以稍许改善,但决不可能从根本上解决。

4、成本高寿命低

化学充电电瓶的基础材料、生产制造和回收工艺决定了其成本较高,而其循环衰减特性又决定了其寿命很低。

而且上述这些缺陷还相互交织、相互加重不利影响。例如:能量密度过低导致续航过短,使充电时间过长的问题更突出,而充电时间过长又反过来使续航过短的问题更加突出;能量密度本来就低,而循环及低温衰减严重又使能量密度过低的问题更加严重;本来制造成本就高,而衰减严重寿命又短,使制造成本高的问题更严重。

这里不妨再例举几个真正改变人类生活的伟大发明,看看它们与化学充电电瓶的巨大差别:

1、 蒸汽机车

19世纪初期,蒸汽机车发明时,每小时只能跑8km,许多人不相信蒸汽机车会比马车跑得快,然而到了20世纪初期,仅仅经历一百多年,蒸汽机车的最高时速就达到了120km,牵引力更是达到了发明时的上千倍。

2、 飞机

1910年莱特兄弟发明的人类第一架飞机留空时间仅有短短12秒,飞行距离仅有微不足道的36米,不超过现代普通客机机舱的长度,然而到今天,同样仅仅经历一百多年,现代大型客机就能载人数百载货数吨在近万米高空以近千公里时速轻松跨越大洋,而战斗机速度能轻松超过2马赫。

3、 计算机

1946年美国军方定制的世界上第一台电子计算机需要装满一个房间,重达28吨,运算速度却仅为每秒5000次加法,然而到今天,每两年计算机就性能提高一倍,价格下降一半。短短几十年,随便一个Ipad的计算速度和存储能力都以M或G为单位。

4 、互联网

1969年,美国阿帕的两台在异地的计算机第一次被连接在一起,实验计划传输几个字母,实际仅传输了两个字母网络就出了问题,然而到今天,仍然只有短短几十年,互联网已经连接了全世界数以亿计的计算机和无线移动设备,网上的服务器节点不仅能传输海量数据,还能完成云计算云服务。

而诞生于19世纪中期的充电化学电池,距今已超过160年,其能量密度依然只有区区零点几MJ/Kg,充电时间仍以小时计,循环及低温衰减依旧,一直都只能作为提供应急或辅助、补充供电的技术配角,这是为什么?本质原因乃是真正改变人类生活的伟大发明在基础技术原理和基础技术路线上都没有严重缺陷,所以其性能可以在短时间内巨幅提升,从而得到迅速推广和普及应用。

化学充电电瓶能量密度过低、充电时间过长、循环及低温衰减明显、成本高寿命低等缺陷早就被技术理论和工程实践反复证明了是不可克服的,而对于汽车这种以流动性、灵活性、便利性、经济性为主要要求的交通工具来说,恰好全都是致命的,因此它完全不适用于汽车。给消费者带来便利是商品最基本的属性之一,一个商品要取代原有商品,在便利性上应该超越原有产品,至少也必须达到同等水平。不幸的是纯电动汽车的便利性和灵活性却远远低于燃油汽车。在人类找到有效的电能移动存储和电能快速补充技术之前,纯电动汽车完全是空中楼阁,必将再次被燃油汽车淘汰,这不是靠政策、口号、炒作或美好愿望、幻想就能改变的客观规律。




补充一点内容:

本文只是说了化学充电电池本身的问题,没有提到充电设施问题。事实上充电设施建设本身也有很大问题,如果电动车普及,目前国内的居民、商业电网根本无法满足电动车充电需求,需要重新建设大量专用的变配电站及电网,在工程经济方面不具可行性。此外以电动车极低的续航能力和极长的充电时间,如果电动车普及,需要大量密集的充电桩和充电停车位,无论土地资源、工程经济方面都更不具可行性。




有人提到换电方案,再次补充有关换电的问题:

先说结论,采用更换电池的换电站有很多难以解决的问题,是不现实的。就连特斯拉自己尝试后也觉得不可行,准备放弃了。换电站模式的问题主要如下:

1、如果化学充电电池及其管理系统不能统一,大规模的电池互换换电站就不可能实现。但化学充电电池及其管理系统却是纯电动汽车最关键最核心的部分,如果将这个部分独立于纯电动汽车由某一个垄断公司统一研发、设计、制造,那么市场竞争将会被消除,纯电动汽车这个最关键最核心的部分也就失去了技术进步的动力,而目前化学充电电池能量密度过低、充电时间过长、循环及低温衰减严重、成本高寿命低,性能非常低级,失去技术进步的动力只能立即再次被内燃机汽车淘汰。同时由于化学充电电池及其管理系统成本过高,其成本在整个纯电动汽车中占比最大,利润也最大,将这个部分独立出去,所有的纯电动汽车整车厂商也绝不会答应。

2、化学充电电池及其管理系统是全世界统一还是各个国家国内统一?如果全世界统一,那就意味着在这一领域必须实现世界大同和共产主义,这在目前的世界政治、经济格局下完全没有任何可能性。如果各个国家国内统一,那么汽车进出口贸易就将遭受重创,这在目前世界经济一体化加剧的情况下,各国也绝不会答应。

3、前面已经提及,目前化学充电电池对于汽车而言性能非常垃圾,电池管理系统也还有巨大改进空间。而统一化学充电电池及其管理系统,需要付出极大的政治、经济、技术代价,如果按现在的技术水平统一,那么今后每次取得大的技术进步,都需要再次付出极大的政治、经济、技术代价,所以这也是得不偿失的。

4、化学充电电池成本高寿命低,不同新旧程度的电池必须能在大量的换电站自由流通,换电站也必须统一垄断经营,对于统一垄断经营换电站,前述的所有问题同样存在。

5、化学充电电池能量密度过低,体积和重量过大,迅速换电需要大量中大型换电机器人,初期资本投入巨大,且化学充电电池及其管理系统每次有较大技术进步时,都需要投入巨大的改造成本,所以也是得不偿失的。

综上,受化学充电电池一系列致命缺陷和政治、经济制约,在可预见的未来,化学充电电池纯电动汽车换电站模式无论在技术方面还是政治经济方面都是不现实的。
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2018-12-04 12:15
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城市代步的话可以完全取代燃油车。跑长途还不行
2018-12-09 18:54
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kevinwong55 发表于 2018-12-6 14:57
这种确定只在市区跑的车,电费只有烧油的1/10到1/5,还是很划算的
冬天可不止
2018-12-09 16:26
locuas
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hjxsu30mk 发表于 2018-12-7 16:33
电动车迟早要代替燃油车的,石油总有消耗的完的一天。电池技术再过几十年肯定也会有大的突破。
就算石油明年就没了,电池技术该不行还是不行,这两个没有因果关系。几十年?一杆子支到2117年,那时候的事我是看不到了,随你怎么说吧。
2018-12-08 17:51
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kevinwong55 发表于 2018-12-7 20:59
补贴在买车的那一刻就给了,不需要什么“一直给”
没有补贴,买车一刻就没了。还一直给?想什么呢?
2018-12-08 17:45
locuas
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大叶榕 发表于 2018-12-7 21:27
+++
其实,文章不值一驳的。因为文章只采用了成功的一面,失败的没说啊。事实上失败的案例是成功的百倍,比如“巴铁”。

西方国家之所以推动电车,环保是很重要的原因。当然,油费含价于公路费或其他附加费中,用电则取巧省了一笔钱。美名曰环保,真实是赚了银子挣了名声,两头讨好。

国内,电动车有市场,是基于油桶贵的原因之一。中国的油桶一放开,电动车就赤裸在沙滩上了。其二,国内的温饱还在昨天,环保就算了,眼前利益决定消费目的,买电车更多的为了那块铁牌。买进口特斯拉的,面子占9成吧。让中国人甘心情愿的买未来几十年情怀的电动车,恐怕难度有点大。基于以上分析,电动车不会走得很远。
你这是反驳吗?怎么看都是一伙的。
2018-12-08 17:42
大叶榕
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裸男驾车 发表于 2018-12-5 13:26
@ttmars,来这帖子辩辩呀,每回都长篇大论的,看你怎么驳这篇呢……
+++
其实,文章不值一驳的。因为文章只采用了成功的一面,失败的没说啊。事实上失败的案例是成功的百倍,比如“巴铁”。

西方国家之所以推动电车,环保是很重要的原因。当然,油费含价于公路费或其他附加费中,用电则取巧省了一笔钱。美名曰环保,真实是赚了银子挣了名声,两头讨好。

国内,电动车有市场,是基于油桶贵的原因之一。中国的油桶一放开,电动车就赤裸在沙滩上了。其二,国内的温饱还在昨天,环保就算了,眼前利益决定消费目的,买电车更多的为了那块铁牌。买进口特斯拉的,面子占9成吧。让中国人甘心情愿的买未来几十年情怀的电动车,恐怕难度有点大。基于以上分析,电动车不会走得很远。
2018-12-07 21:27
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roocompany 发表于 2018-12-07 15:10
燃料电池算不算电池?Tesla带歪了节奏可以再带回来
FCV更像油车,只加注还原剂就行了。
本帖由 色影无忌论坛小程序 发布
2018-12-07 21:09
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locuas 发表于 2018-12-7 10:51
因为补贴不可能一直给,很现实。
补贴在买车的那一刻就给了,不需要什么“一直给”
2018-12-07 20:59
hjxsu30mk
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电动车迟早要代替燃油车的,石油总有消耗的完的一天。电池技术再过几十年肯定也会有大的突破。
2018-12-07 16:33
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jclark 发表于 2018-12-7 15:04
市政环卫车辆你用二手报废货车?那不如拼装一下成本更低哦
应该就是报废车拼装的,零成本。
2018-12-07 16:17
roocompany
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燃料电池算不算电池?Tesla带歪了节奏可以再带回来
2018-12-07 15:10
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locuas 发表于 2018-12-07 14:55

燃油车二手货车就行,或者到年限报废的,车况好一点的货车。成本没多少。电动车除了车还要有附属充电设施,不是政府投钱,不会有人算不过这笔账。...
市政环卫车辆你用二手报废货车?那不如拼装一下成本更低哦




本帖由 无忌论坛V3.1.0 iPhone6 iOS12.1 客户端编辑于:2018-12-07 15:05:17
2018-12-07 15:04
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jclark 发表于 2018-12-7 11:07
如果是市政车辆,本来是财政补贴的,合算与否要看整体社会效益

比如燃油环卫保洁车,大部分都是中重型柴油车辆,由于长期低速作业,本地排放、燃油成本和保养费用都远超普通车辆,全寿命成本很高的,而且还有一个噪音扰民问题。所以北京计划2020年市区80%的环卫车电动化。
燃油车二手货车就行,或者到年限报废的,车况好一点的货车。成本没多少。电动车除了车还要有附属充电设施,不是政府投钱,不会有人算不过这笔账。
2018-12-07 14:55
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locuas 发表于 2018-12-07 10:17

电池太贵,没有补贴并不一定合算。
如果是市政车辆,本来是财政补贴的,合算与否要看整体社会效益

比如燃油环卫保洁车,大部分都是中重型柴油车辆,由于长期低速作业,本地排放、燃油成本和保养费用都远超普通车辆,全寿命成本很高的,而且还有一个噪音扰民问题。所以北京计划2020年市区80%的环卫车电动化。


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2018-12-07 11:07
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kevinwong55 发表于 2018-12-7 10:39
为什么你们总爱做一些不存在的假设,“没有补贴”、“不给免费牌照”?

做人就不能现实一些?
因为补贴不可能一直给,很现实。
2018-12-07 10:51
kevinwong55
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locuas 发表于 2018-12-7 10:17
电池太贵,没有补贴并不一定合算。
为什么你们总爱做一些不存在的假设,“没有补贴”、“不给免费牌照”?

做人就不能现实一些?
2018-12-07 10:39
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chncwk 发表于 2018-12-6 16:00
我们这里公交车和出租车慢慢开始贴绿色车牌了,问了下司机,说能便宜些。
换电池的时候就不便宜了
2018-12-07 10:19
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kevinwong55 发表于 2018-12-6 14:57
这种确定只在市区跑的车,电费只有烧油的1/10到1/5,还是很划算的
电池太贵,没有补贴并不一定合算。
2018-12-07 10:17
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motofox2 发表于 2018-12-6 10:21
本来就该先替换这种车,烧柴油,质量差,污染比私家车大多了
主要是电池没有定局,附属的电网,充电桩,场地等等一旦投资建设之后,以后电池进步,这些设施能改造利用还好,如果没有改造利用的价值,必须推倒了重新来的话,浪费太厉害了。现在没有动作的原因,也是没有人敢冒这个险。
2018-12-07 10:11
jclark
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iliad 发表于 2018-12-6 20:39
而现在的电池技术则完全没方向。个人认为化学电池没希望,要突破也是物理电池。
也不能这么说,一般人很容易落入日常电池容量没什么变化的固有印象,其实动力电池的科研一直很给力,发展挺猛的,过去几年能量密度增长很迅速,特斯拉从100瓦时每公斤增到200(电池包能量密度),国内也增长到150了,而且这还是在成本降低的情况下实现的。

按照日美的技术路线图,2030年到5、600是有可能的。现在共识是十年之内可以到300 本帖最后由 jclark 于 2018-12-6 22:30 编辑
2018-12-06 22:29
iliad
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zhiqiu07 发表于 2018-12-6 15:47
这种思维方式要不得,要是在诺基亚手机的时代,有人告诉你有一种手机充一次电只能用一天,每个月会消耗几个G的移动数据流量,你一定会说这种烂手机给我我也不要,然而事实是什么呢。不能用原来的技术思维衡量新生的事物。
你列举的这些看起来很有道理,然而在这些技术限制之上还有一个更大的根本原理限制那就是:地球的煤炭资源远远大于地球的石油资源,在中国更甚,煤炭储量远远大于石油储量,因此,用煤炭集中发电,然后把电能合理的运输和储存,逐步代替石油资源驱动的动力,这个才是根本原因和大势所趋。
要搞清楚模式创新和基础理论突破的区别。
就手机通讯理论而言,基础的理论准备其实早就完成了,不过是找个合适的商业模式落地而已。
而现在的电池技术则完全没方向。个人认为化学电池没希望,要突破也是物理电池。 本帖最后由 iliad 于 2018-12-6 20:42 编辑
2018-12-06 20:39
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jclark 发表于 2018-12-6 08:37
网民喜欢走极端,张口要么无法取代,闭口要么全面取代,为什么不能正视现实,其实是部分取代呢
只是为了哗众取宠而与
2018-12-06 19:37
ttmars
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裸男驾车 发表于 2018-12-6 18:05
其实你比谁都明白电动车就是个瘸腿的驴,可你现在占着国家,公司和小区物业便宜占惯了,所以就找了一大堆说服自己的理由……
您说的对,就这样吧,大路朝天各走一边。
2018-12-06 18:18
裸男驾车
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ttmars 发表于 2018-12-06 17:07

取不取代关我啥事?千万别发展,就现在这样挺好。
  其实你比谁都明白电动车就是个瘸腿的驴,可你现在占着国家,公司和小区物业便宜占惯了,所以就找了一大堆说服自己的理由……
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2018-12-06 18:05
ttmars
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裸男驾车 发表于 2018-12-5 13:26
@ttmars,来这帖子辩辩呀,每回都长篇大论的,看你怎么驳这篇呢……
取不取代关我啥事?千万别发展,就现在这样挺好。
2018-12-06 17:07
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redhat 发表于 2018-12-6 16:24
这段话一语道出为什么很多人对电动车持悲观态度。
而对电动车的未来持乐观态度的人,赌注押在电池技术的突破。
但是,墨菲定律:如果你担心某种情况发生,那么它就更有可能发生。所以从大概率上来讲,电池技术不会突破,电动车将会彻底失败。
2018-12-06 16:39
redhat
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locuas 发表于 2018-12-4 12:15

而诞生于19世纪中期的充电化学电池,距今已超过160年,其能量密度依然只有区区零点几MJ/Kg,充电时间仍以小时计,循环及低温衰减依旧,一直都只能作为提供应急或辅助、补充供电的技术配角,这是为什么?本质原因乃是真正改变人类生活的伟大发明在基础技术原理和基础技术路线上都没有严重缺陷,所以其性能可以在短时间内巨幅提升,从而得到迅速推广和普及应用。

化学充电电瓶能量密度过低、充电时间过长、循环及低温衰减明显、成本高寿命低等缺陷早就被技术理论和工程实践反复证明了是不可克服的,而对于汽车这种以流动性、灵活性、便利性、经济性为主要要求的交通工具来说,恰好全都是致命的
这段话一语道出为什么很多人对电动车持悲观态度。
而对电动车的未来持乐观态度的人,赌注押在电池技术的突破。
2018-12-06 16:24
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zhiqiu07 发表于 2018-12-6 15:47
这种思维方式要不得,要是在诺基亚手机的时代,有人告诉你有一种手机充一次电只能用一天,每个月会消耗几个G的移动数据流量,你一定会说这种烂手机给我我也不要,然而事实是什么呢。不能用原来的技术思维衡量新生的事物。
你列举的这些看起来很有道理,然而在这些技术限制之上还有一个更大的根本原理限制那就是:地球的煤炭资源远远大于地球的石油资源,在中国更甚,煤炭储量远远大于石油储量,因此,用煤炭集中发电,然后把电能合理的运输和储存,逐步代替石油资源驱动的动力,这个才是根本原因和大势所趋。
如果吾国全民都普及了电动车,到时候会不会煤炭的储量不够发电了?
2018-12-06 16:06
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我们这里公交车和出租车慢慢开始贴绿色车牌了,问了下司机,说能便宜些。
2018-12-06 16:00
zhiqiu07
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这种思维方式要不得,要是在诺基亚手机的时代,有人告诉你有一种手机充一次电只能用一天,每个月会消耗几个G的移动数据流量,你一定会说这种烂手机给我我也不要,然而事实是什么呢。不能用原来的技术思维衡量新生的事物。
你列举的这些看起来很有道理,然而在这些技术限制之上还有一个更大的根本原理限制那就是:地球的煤炭资源远远大于地球的石油资源,在中国更甚,煤炭储量远远大于石油储量,因此,用煤炭集中发电,然后把电能合理的运输和储存,逐步代替石油资源驱动的动力,这个才是根本原因和大势所趋。
2018-12-06 15:47
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