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作者:徐業良(2009-09-12);推薦:徐業良(2009-09-12)
附註:本文發表於汽車購買指南雜誌,2009年十月號,史丹福專欄。

電動汽車大未來?!

每個月要寫史丹福專欄的關係,平常就習慣性地對汽車產業技術相關的新聞比較注意。向各位讀友們報告,這兩個月汽車產業新聞出現最多次的關鍵詞是,您也許猜得到,Electric car,電動汽車。

各大車廠,不,應該說是各國政府都不約而同地積極規劃著電動汽車的大未來。

最近一連串發展得要從美國總統歐巴馬說起。歐巴馬政府八月上旬宣布在美國的振興經濟方案中,將大手筆資助二十億美金在先進電池和其他電動汽車關鍵組件的製造,企圖讓美國重新成為這項重要產業領域的領導者-目前電動汽車產業的領先者顯然是日本。當然,選擇電動汽車作為政府資助的重點領域,歐巴馬政府也希望達成減低對石油的依賴、減少二氧化碳排放、提供工作機會等等經濟、環保上的目標。

許多公司因而獲得美國政府大筆金援,包括電動汽車產業上游電池化學原料廠、零件製造廠,到生產鋰離子電池和其他電動汽車關鍵系統的工廠,再到實際開發、生產、銷售電動汽車的汽車廠。底特律三大汽車廠中,克萊斯勒在這項方案中獲得美國政府七千美元資助,目標在發展可以“plug in”直接充電的油電混合動力車;福特公司則拿到三千萬美元發展電動汽車(也包括油電混合動力車),另外六千三百萬美元建立電動汽車傳動系統零件的生產線。

通用汽車公司拿到美國政府最多經費,包括一億零五百萬美金建立一座電動汽車生產工廠,另外三千萬美金用來生產六百多部電動汽車Volt的測試車-算起來通用生產一部Volt測試車就可以拿到美國政府大約五萬美金的補助。

您知道,破產後的「新通用」汽車公司已經幾乎是美國的國營企業,美國政府擁有60%的股份,圖利自己,似乎也沒什麼不對。不過這項方案也資助在美國設廠的外國公司,例如設在亞利桑納州鳳凰城的“Electric Transportation Engineering Corporation”是日本Nissan的伙伴公司,也從這項方案中得到一億美金補助,任務是生產五千輛全電動汽車。

通用汽車公司顯然對這項方案頗為振奮且力求表現,八月中旬大張旗鼓地開了記者會,告訴大家規劃在2011年量產的Volt,市區行駛每加侖汽油可以跑230英里。很快換算一下,大約是每公升汽油跑97公里

事實上Volt市區行駛大部分是用電池電力,通用汽車公司宣稱這個耗「油」數字是以美國環保署草擬的測試方法測試出來的。不過在此之前Nissan就已經發表其預計在2010年量產的全電動汽車Leaf,耗「油」數字更誇張,每公升367英里(每公升155公里),也是以美國環保署草擬的測試方法測試出來的。

Well,這個電動汽車的耗「油」數字是怎麼測試的,我得找齊資料好好研究一下。不過各大車廠動作頻頻,電動汽車市場競爭的煙硝味確實越來越濃。

在電動汽車市場競爭上,日本車廠是目前毫無疑問的領先者。日本政府這兩個月沒看到有大動作,但事實上日本各大車廠之間電動汽車的競爭已經十分熱鬧,似乎不需要日本政府插花,「刺激」電動汽車產業。

日本車廠的油電混合動力車HondaInsightToyotaPrius,已經成熟、成功的量產,最近看到報導,想買一部Prius的車主還得在waiting list上排隊等個幾星期。也許是因為混合動力車Prius的成功,Toyota一直有一個「世界最綠汽車公司」的形象,然而Prius的成功也間接使得Toyota在這一波全電動汽車的競爭中有些落後。Toyota的全電動汽車規劃要在2012年才會量產上市,目前仍然以油電混合動力車為主力,似乎不想太早讓全電動汽車驅散Prius正旺的買氣。

其他幾個沒有趕上油電混合動力車的日本車廠,則在全電動汽車發展上全速前進,像是Mitsubishi已經在今年六月開始租賃旗下的全電動汽車i-MiEV,前面提到Nissan的全電動汽車Leaf也將在2010年量產上市。

八月下旬另一個汽車大國德國政府也宣布了一項發展電動汽車的「運動」,具體的目標是在2020年德國要有一百萬輛電動汽車上路,目標也是成為電動汽車市場的領導者。德國目前有四千一百萬輛汽車,只有1,452輛電動汽車,因此德國政府這項計畫被批評為「野心過大」,一般認為難以實現。計畫中德國政府五億歐元的龐大投資規劃不夠具體、詳細,也飽受在野黨批評。

德國車廠包括DaimlerVolkswagen倒是都躍躍欲試,積極投入電動汽車研發。德國政府規劃投入1.7億歐元在電動汽車電池研發上,務求掌握這項關鍵技術,且培養足夠訓練的工程師和技術人員,讓電動汽車電池可以在德國本地生產。

每一國家都想成為電動汽車產業的領導者,連中國在這一波電動汽車競爭中也沒有閒著。中國科技部部長萬鋼97在天津「2009中國汽車產業發展國際論壇」表示,將從兩方面加快電動汽車產業發展,一是「以核心技術、關鍵零組件、系統集成和基礎設施集成為重點,加大研發投資」,第二則是「以小轎車和大中型客車為突破口,實施激勵政策,推動電動汽車產業化和商業化」。

聽起來很官式的文章,但是中國確實有發展電動汽車很有說服力的條件-中國將會是世界上電動汽車、電動摩托車最大市場自不待言,更重要的是電動汽車電池的關鍵資源稀土元素,中國儲藏量居世界第一,鋰的儲藏量則是世界第二。

發生什麼事了?「電動汽車時候未到」的氛圍突然大幅轉變,世界各國都爭先恐後地為電動汽車規劃大未來?

電動汽車長期以來的大問題,您早知道了,就是電池的續航力和充電時間。一般電動汽車充電一次起碼要幾個小時,但可能還跑不到100公里,像是通用公司最新的油電混合動力車Volt,充一次電只跑40英里64公里,通用公司的解釋是80%的車主每天開車里程不到40英里)。目前最先進的量產電動汽車加州Tesla Motor生產的Tesla Roadster,充一次電跑250英里400公里),在電動汽車已經是天文數字。

電動汽車充電問題如此致命,即使最虔誠的環保人士,都很難下定決心真的買上一輛電動汽車,車主不買,車廠自然也不會生產。此外「加電站」等基礎設施不完備,也讓車廠在電動汽車發展上裹足不前。

電動汽車最關鍵的電池技術,也正是各大車廠、各國政府都亟欲發展、掌握的,近年來的研發成果,也的確令人感受到電動汽車的問題似乎在逐步解決之中。

電動汽車的續航力和電池的能量密度有關,也就是一定重量(或體積)的電池,可以蘊藏多少能量。汽油、柴油等石化燃料的能量密度遠高於電池,正是汽車很難割捨內燃機引擎的重要原因。鋰離子電池是各型電池能量密度最高的,目前也已成為電動汽車未來電池的主流,隨著電池材料方面技術持續發展,鋰離子電池的能量密度近十年間也提升了三倍以上,且預期還有空間繼續提高。

電池快速充電的技術,美國麻省理工學院(MIT)的研究人員今年三月發表了重大突破,技術的敘述頗為複雜(至少我讀不大懂),不過結果是可以讓鋰離子電池充放電的速度都提高100倍。

不是35倍,是100倍喔!意思是小型手機電池以家用電流充電,10秒鐘就可以充飽。電動汽車充電大概要5分鐘,但是所需電流很大,不是一般家用電流,需要特別的充電裝置。MIT這項技術已經授權給兩家廠商,估計只需要兩年,這種新充電技術就能應用在現有的電池架構中。

為什麼很厲害的技術好像總是從MIT研發出來的?我們這些台灣的大學教授真得好好加油。

除了從電池本身的性能提升著手之外,加電站等基礎設施的配合也是重點。最好的加電站基礎設施就是家中的車庫,因此幾乎所有電動汽車(包括油電混合動力車)都有“plug in”在家中插頭直接充電的設計。最近紐約一家房地產公司推出的出租公寓,宣傳重點是「車庫設置有電動汽車快速充電裝置」。

以色列一家能源公司提出了另一個很有創意的想法,他們認為如何快速充電還是緩不濟急,應該要為電動汽車發展快速更換電池的技術。這家公司今年四月份在以色列第一次展示更換電池的自動化系統,能夠爬到電動汽車底盤下,拆掉舊電池換上新電池,一共只花45秒鐘。這家公司的願景是,在未來電動汽車普及的年代,道路周邊有許多小型的自動更換電池系統,供電動汽車駕駛人迅速更換電池,而這些替換電池的電力來源可以更有效率地使用如太陽能等乾淨的能源。

不管從能源、從環保的觀點,電動汽車似乎是汽車的終極解答,電動汽車技術的掌握,決定了未來汽車市場的贏家和輸家。電動汽車時代來了沒有,大家還在猜測,但是電動汽車大未來,戰火已經點燃了。

不由得又偷偷在想台灣在電動汽車產業的規劃和角色是什麼。