主题：【原创】电动汽车：明天的希望还是后天的梦幻？（上） -- 晨枫
家园 是的是的,晨枫说得很对 文中的数字是很宽松的估算.
中国的城市无轨电车,采用可控硅调速时,40KM左右等速行驶,耗电不到30安培(60KW直流电机,600伏供电),差不多20千瓦以下.
电动机的扭矩变化非常均匀,只有一两吨重的小车,根本用不着装100KW的电机,一般用途的,估计十几二十KW足够了.如果用市电(充放电池)供电,电力消耗的成本一定大大低于烧油.
晨枫的文章很有趣,上花一朵!
家园 当年上海公交的人对这600伏直流可是畏之如虎啊 说是220单相交流电一下没事，380伏三相交流电电一下够呛，600伏直流电电一下就完了。从380伏上偷电的人有，从600伏直流电上偷电的没有，虽然自制斩波器加滤波也不是不可能的事情。
家园 电动汽车装个板凳！ 
无轨电车，曾经是中国城市中一道熟悉的风景线现在也不少呢……
家园 坐沙发！ 献花花！ 家园 【原创】电动汽车：明天的希望还是后天的梦幻？（中） 用蓄电池或超级电容贮存电能，用电网充电，这是另一个非常看好的电动汽车形式。太阳能发电、核电、水电、风电、潮汐电、地热电等发电形式都不依赖化石燃料，只要世界没有毁灭，就应该是取之不尽、用之不竭的。电动汽车像加油一样在充电站充电，甚至可以免去加油站的麻烦，用家里的市电充电，然后放电驱动汽车，这是最理想的，既消除了分散、机动的污染源，又保持了机动性和方便性。然而，世上没有免费的午餐。
超级电容的充电极快，但贮存电能的能力依然不及蓄电池，而且在放电的过程中，电压逐渐下降，必须有专用的控制系统来切换和稳定电压，以保证电机正常工作。超级电容用于公交电车比较实际，站距不远，每到一站就充电，正好够到下一站用。或者作为无轨电车的紧急机动电源，用于变线、超车或断电时的短距机动。
蓄电池是电池动力汽车最实际的选择。蓄电池从铅酸电池到锂电池，已经走过很长的路，性能今非昔比，但一些基本的问题并没有得到根本的解决，这里面最大的问题就是充电。假定电池可以迅速充电，充电回路的电流最终将成为无法突破的瓶颈。对于通常尺寸的中型汽车来说，100千瓦（约130马力）的发动机并不过分。虽然电动机的低速扭力大大高于内燃机，要维持高速公路的速度，而且要留出一点余量以保证安全，还是需要足够的马力，否则汽车只能在城市中心使用，连环路和快速干道都上不了，大大限制了汽车的有用性。电动汽车也必须有一定的行程，应该不低于500公里，否则简单的出行就要被不断的充电所困扰。北美驾车上下班单程30-50公里的不在少数，除了上下班，还要开车接送孩子、购物、社交，充电一次够用一个星期的要求并不过分，否则因为忘记或别的事情而耽搁了隔夜充电，第二天就出不了门了。从环保出发要求人们从根本上改变生活习惯，出发点是好的，但是强人所难，实施起来或许要碰壁。印度制造、英国出售的Reva G-Wiz电动汽车可以享受种种优惠，包括免交拥挤税，市中心部分地点免费停车，优待停车（只要200英镑一年，通常要6000英镑），一年100%折旧，但最终还是流行不起来，原因不是车子太小（只有双座，但风行的Smart也是双座），做工欠佳，而是速度超不过60公里/小时，行程只有60公里，对住在城郊的人们根本不实用。
外链图片需谨慎，可能会被源头改双座的G-Wiz电动汽车，最高速度只有60公里/小时，行程也只有60公里，对住在城郊的人们几乎毫无用处
外链图片需谨慎，可能会被源头改美国通用的EV-1采用轻质材料和高度流线的外形，但核心还是其电池驱动系统
外链图片需谨慎，可能会被源头改EV-1要先进得多，但也昂贵得多，单价4万美元以上
外链图片需谨慎，可能会被源头改可以看见，底盘上几乎堆满了电池
以100千瓦和高速公路上耗能较低的100公里/小时计，500公里的行程也就是5个小时的用电量。用220伏的市电一小时充满的话，需要2270安培的电流；即使过夜充电10小时，也需要227安培。耗能大户的北美家庭每户的总电流峰值也不过60安培，峰值100安培已经是豪宅，200安培以上警察就要敲门了，疑心你在地下室里用大灯照明种大麻。只充一小时的用电量，电流可以降到45安培左右，低于一般家庭总线的峰值容量，但按照常规的一家两辆汽车的话，又有问题了，何况这要求家里其他所有电器统统关闭才能不超载。全面更新电网以提供这样大的电流，最终将是天文数字的投资。这么大的电流进入千家万户，其安全性也成问题。用集中的充电站，问题要小一些，也可以采用更高的电压。但如此大功率的充电站，好比插头暴露在外的变电站，安全问题多多。
用市电对电池动力汽车的充电问题，人们可能会感到惊讶，其实不必。家用灯泡100瓦以上就是很亮的了，典型家用冰箱的耗电500瓦，中心空调3500瓦，电灶5000瓦，洗衣机500瓦，烘干机5000瓦，所有电器一起大开，也顶不上一辆电动汽车的耗电量的一小半。相对来说，内燃机汽车100-200马力的很普通，相当于77-155千瓦，两辆汽车则加倍。所以家庭用电中加上汽车用电，注定会给电网增加不可承受的负担。对于加州这样用电已经紧张的地方，电网负载翻几番是不可思议的。
事实上，电池充电需要的电流比上述理论值还要大。充电回路本身的导电损失不算，充电过程产生大量热量，造成损失。要补足这些损失，就要加大电流。不光充电要生热，放电也要生热，前些日子Sony生产的笔记本电脑发热爆炸，就是放电生热不能及时散发所导致，所以电池组必须有冷却系统以保证安全，这也消耗能量。电池动力汽车的电能损耗还不局限于充放电。市电是交流电，必须整流成直流电后才能充电，这里面有整流损失。电池贮存的是直流电，为了使用大功率交流电机，要将直流电斩波成交流电，然后通过变压器升压，这里面又有斩波和变压损失。尽管电动机转换电能的效率可以达到90%，从充电到轮子的整个系统效率远远达不到这个水平。
外链图片需谨慎，可能会被源头改EV-1需要从家庭用电的总线上拉出专用的充电回路
电池动力汽车的最大的优越性是环保。但发电需要一次能源，就北美来说，大头依然是煤和天然气，污染排放依然是一个问题。虽然集中发电可以更有效地处理污染排放，但输配电损失增大。电池的寿命有限，丰田Prius的电池号称有25万公里的寿命，但那是在试车场连续使用的理想情况下，在实际使用条件下，要是每年只开1万公里，电池寿命有3-5万公里都不错了。电池的制造需要耗费大量的能源和材料，报废电池的处置也是一个大问题。电池动力汽车的“全系统环保能力”现在还是一个争论很大的话题。
现代电池动力汽车的量产型不多，美国通用的EV-1和前述印度的G-Wiz算是例子。EV-1生产了1100辆就停产了，只供租赁，不供购买。租期过后，大多销毁，有人出大价钱购买都不让，所以现在阴谋论盛行，Sony还拍了一个《谁谋杀了电动汽车》的电影，电动汽车的大粉丝Mel Gibson在电影里出镜。但是按照通用的说法，5000多提出购买EV-1的人，最后只有50人是真正认真的。单价4万美元的EV-1只有双座，只有80-250公里（不同工况和电池型号）的行程，只有腰缠万贯的好莱坞明星才买得起这样的玩具，和平民百姓需要的交通工具相距甚远。
外链图片需谨慎，可能会被源头改电影广告《谁谋杀了电动汽车？》
电动汽车在业余人士中依然流行，自己动手改装的电动汽车很多，但离工业化和实用化尚有相当距离。然而，电动汽车在近年受到一个来自意想不到的方向的青睐：硅谷。一些硅谷大亨在IT领域里掏足了金之后，希望将硅谷所象征的技术革命推广到IT以外的更广泛的领域，其中之一就是电池动力汽车。南非出生的Elon Musk在硅谷创立了Alta Vista和PayPal，出手之后钱多得发愁，他的汽车爱好者的种子在肾脏里发芽，受手机和笔记本电脑的锂电池技术在过去10年中突飞猛进的启发，投资研制250马力的Tesla赛车。这是以Lotus Elan的骨架为基础的电动赛车，性能超群，0-100公里/小时只有4秒，最高时速210公里/小时，行程400公里，开价10万美元。Musk预言Tesla将为量产型电动汽车开路，车用锂电池将和手机、笔记本电脑锂电池一样，价格直线下跌，性能直线上升，最终成就汽车公司一直声称不可能的事：实用而又为大众所买得起的电动汽车。但Musk不是圣贤，如果Tesla成功，他并没有兴趣扩大研制和生产，而是将技术出手给有意购买的买家，就像当年的Alta Vista和PayPal一样。这是典型的风险投资，而不是技术上的远见。说得刻薄一点，这是投机。
外链图片需谨慎，可能会被源头改年轻有为、野心勃勃的Elon Musk
外链图片需谨慎，可能会被源头改Musk投资6千万美元，研制Tesla电动跑车，0-100公里/小时只有4秒
家园 晨大啊，要批评你一句 用蓄电池或超级电容贮存电能，用电网充电，这是另一个非常看好的电动汽车形式。太阳能发电、核电、水电、风电、潮汐电、地热电等发电形式都不依赖化石燃料，只要世界没有毁灭，就应该是取之不尽、用之不竭的。你这段误导人啊，人类并不是因为没有储存电能技术才用矿石能源的，本身可再生能源现有技术条件下供给是不足的。
家园 那就少用一点嘛 “本身可再生能源现有技术条件下供给是不足的。 ”
我也不知道理论总量和实际可用总量有多少，假定够用吧，要不现在瞎起的什么劲呢？要不再加上热核能吧，这该够了吧？
- 复 那就少用一点嘛
家园 可再生能源的供给是充分的，只是现阶段还不经济而已 支持晨大。
仅内蒙地区，50米高度的可开发风能资源量就超过了4亿千瓦，超过了2008中国全国发电装机量的一半。
家园 50米以下就有那么多风力资源，前景大好啊 人烟密集地区，大风车“有碍观瞻”；大草原上，这个问题就比较小。把风能吸收掉一部分，或许还可以减轻沙尘暴的问题呢。
家园 抬杠,城市风力应用 
外链图片需谨慎，可能会被源头改这是巴林世贸中心,三个风扇提供了大楼15%的电
外链图片需谨慎，可能会被源头改这个现在应该是迪拜的众多烂尾楼之一了
家园 这个杠抬得好 巴林这个风车楼有创意啊，可要是风向不对，那不就转不动了？要是周围建起高楼丛林，不就没用了？不过这个思路不错。
迪拜的这个烂尾楼是垂直风车吗？怎么看不明白呢？
家园 但是很难开发啊。 风能不像水电站，可以集中采集，同样太阳能也是总功率很大，但是单位面积的功率很小。所以大规模应用需要巨大的采集装置，占地不说，造价和维护翻新都很昂贵，甚至很难说现有的采集装置的使用期之内能得到的能量能够超出生产它耗费的能量。
可控热核反应也非常困难，与恒星里发生的有本质不同，即使解决了反应物质束缚问题，主要在于中子带走绝大部分能量，反应物质温度会很快降低，而恒星由于有足够的体积，中子几乎又被吸收，能量损失的不快，即使这样，恒星也只有核心部分在发生反应。所以可能在可见的将来还是快堆比较实际。
- 复 但是很难开发啊。
家园 可再生能源的成熟度是这样的 1、水力发电，这个是最成熟的可再生能源，发电成本最低，只是不够“新”所以不被算入新能源，但是绝对可再生。
2、风能，这个已经基本成熟了，国内的价格差不多是7000块每千瓦的投资。比火电高一倍。但是考虑到风电不需要燃煤，并且维护成本很低，基本上已经有经济竞争能力了。在广东，风电的成本和燃煤电厂已经差不多了。但是在内蒙风电的成本还是过高。（再诅咒下万恶的利息，其实风电的静态投资和收益已经很不错了，只是算上15年的利滚利就不行了。燃煤电厂就靠着初始成本低省下的利息过日子呢）
3、太阳能，这个距离成熟还有一定的距离，经济竞争能力还偏弱，近期可能还主要是分散、偏远地区发电用。
4、生物质能，这个可以说成熟，也可以说不成熟。成熟的如沼气、蔗糖酒精。这些技术上都很成熟了，但是沼气只适合小范围民用，蔗糖酒精（也许包括木瓜酒精）原料有限，纤维素乙醇等新一代生物质能还不够成熟。
差不多就这样，请晨大指正。
- 复 但是很难开发啊。
家园 要是不难，不早就开发了嘛 新能源全面代替传统的水电、火电、核电没有几十年怕是不大可能的。热核可能更加遥远。