什麼是電動車? 它的運作方式是什麼?

汽車改變了全世界人類的出行方式,儘管現代交通的好處是不可否認的,但燃燒汽油作為引擎來驅動汽車的方式,卻正在給全球氣候造成巨大的影響,更不用說排放的空氣污染造成人們健康的危害。

為了克服這些問題,許多車輛製造商開始將目光轉向電動車,藉此來取代傳統的燃油車。電動車就像你的智慧型手機一樣,它依靠充電電池作為車輛的動力。既然該技術已變得越來越便宜且成為主流,那麼你可能正在考慮購買電動車。

在你購買電動車之前,應該先來了解什麼是電動汽車?以及它的運行方式。

什麼是內燃機(引擎)?

引擎(內燃機)

在開始說明電動車之前,我們應該先反過頭來了解原本的汽車。我知道很多人都會開車,但是對於引擎卻了解很少,所以這一段會先談論傳統汽車的特點。

如今,道路上絕大多數車輛都還是使用引擎,在你把汽油加滿油箱後,轉動汽車鑰匙就可以讓汽車內的啟動馬達去帶動飛輪運轉,而飛輪會透過曲軸和連桿來帶動活塞,這時候配合噴油和火星塞點火,讓汽油在引擎的燃燒室內爆炸產生推力,變成改由燃燒室產生的推力來驅動活塞、連桿、曲軸和飛輪,並把啟動馬達關閉,從而發動汽車。

燃料燃燒本身不會產生動能,因此以前的人就設計活塞、連桿和曲軸的機械結構來讓燃燒能傳遞出動力,但往復式結構的熱效率運用其實很低。

平均而言,汽車的熱效率大概都在20%左右,有些名貴的跑車熱效率可能會在高一些,但不管怎麼說都還是會有近70-80%的能量被浪費掉,而這些被浪費掉的熱能就會順著排氣管排出,而且燃燒過後的氣體會產生許多對人體和環境有害的物質。

幾十年來,隨著環保法規不斷的提升嚴格度(例如歐洲四期環保法規),製造商被迫必須做出排氣的改善,雖已經能夠有效降低汽車排放廢氣對環境的危害,只是越來越明顯的是減少污染的效益正在遞減。

如今人們對於全球氣候變化和環境污染對自身健康影響的認識提高,為了解決這兩個麻煩的問題,必須從改變”汽車”來著手,而這就是為什麼會有電動車的概念被提出。

電動車如何工作?

電動車如何工作?

不同於汽車使用燃料,電動車使用可重複充電的電池來供電,因此它可以有效減輕都市內環境的影響。從外觀你幾乎分辨不出來汽車和電動車,但是內部方面電動車的結構卻和汽車有很大的不同。

傳統汽車在引擎蓋下也有一個電池,不過它只是一顆12V的鉛酸電池,無法作為汽車的動力來源,主要是用來儲存發電機產生的電,並將電供給車燈、儀表板和車載電子設備使用。而電動車則配備高壓的大型電池,這些電池儲存電力並為車輛動力供電。

你可以透過家中充電站為電動車充電,許多對電動車質疑的人經常說,雖然你消除了當地都市的污染,但電動車終歸還是要用電,用電就會需要生產更多電力,這只是把問題從A搬到B而已,如果使用電動車因此需要更多的火力發電機組來發電,那麼它其實也依然對環境造成很大的影響。

當然火力發電機組的燃燒效率比內燃機要高,因此從對環境的影響來看電動車理論上是要優於汽車,只是汙染程度沒有大家想像中的那麼乾淨。

電動車供電

電動車供電

污染是當地問題,被汽車堵塞的街道通常空氣品質都不好,這會間接導致健康不良影響,而改用電動車可以改善當地環境,從而改善所有人的健康狀況。此外,電動車也要比汽車安靜許多,從而減少了噪音污染,當然太安靜有時候也會是另外一種麻煩…。

一般來說,發電還是全球二氧化碳排放的重要源頭之一,它加劇了人為引起的氣候變遷問題。

電力公司有能力進行大規模的能源生產,並使電動車充電和所有形式的電力消耗受益。隨著發電變得更加清潔,電動車也會變得更加清潔,但反過來說購買和使用電動車跟能不能拯救地球沒什麼關係,重點還是在發電問題上。

另外,生產用於電動車的電池本身對環境是有害的,同理廢電池的處理也會是另一種環境問題。電動車是一種出於善意的考量,它能最大程度地減少運輸造成的汙染,但它並不能消除溫室效應對地球的危害。

對電動車的批評

對電動車的批評

在考慮電動車時,你需要關注的是它背後的製造業,電動車的確有助於最大程度的減少當地污染,並減少交通運輸對環境的汙染,但這也不代表它們就對環境十分友好。

電動車生產就像智慧型手機一樣,需要從世界各地生產零組件和材料,零件供應鏈中牽涉到對體力勞動者的苛刻待遇,並且使用高度污染的過程開採材料,反正汙染不是汙染我的國家,是其他國家倒楣的心態。

這些對人和環境的因素都導致許多環保組織反對使用電動車,儘管這種觀點尚未得到廣泛的支持,但電動車並不是應對溫室效應的神奇解決方案,這點毫無疑問是真的。當然與汽車相比,它的確是一個不那麼糟糕的選擇,因此改用電動車總比不做任何改變要好。

許多電動車反對者還指出,對電動車產業進行投資可能會讓人產生進步感的錯覺,從而導致該產業對破壞環境行為的合理化,但事實並沒有大家想像中那麼美好。

電池生產

電池生產

電動車的電池生產是最嚴重的環境問題,國際組織Amnesty International希望提高人們對這方面問題的認識,並獲得業界對開發電池的承諾。

通常低成本的電池製造工藝,一定會對環境造成巨大的影響,尤其是電動車電池需求量最大的鈷和鋰,這也導致海底採礦業的激增。同樣,廢電池也不容易回收或處置。

無法回收材料也就代表一直需要新的材料供應,這會導致採礦業永無休止的開採。大規模處理廢舊電池也勢必會引起問題,如果處理不當電池本身也可能對環境造成破壞。

電動車市場

電動車市場
雖然最早是由日本車廠開始開發電動車,從隨著Elon Musk成立特斯拉(Tesla)就取代其他車廠,成為目前最為成功的電動車製造商。

該公司之所以有名是因為它僅生產電動車,並且在擴大電動車市場方面起著至關重要的作用。在特斯拉電動車出世之前,電動車價格高昂且行駛里程短,只被視為傳統汽車基於環保考量的替代品,並不是能真正實用的車輛。

而Tesla之所以能成功歸功於馬斯克決定大規模生產,而大規模生產就有效降低生產成本,進而讓電動車成為許多人負擔得起的選擇,而這一點在其他汽車製造商卻無法做到。但特斯拉並非完全沒有問題,因為駭客是可以攻擊到特斯拉的。

特斯拉的最終目標是佔領整個電動車市場,而傳統製造商為了防止它獨大及搶占市場份額,也都對電動車進行大量投資。現在,幾乎所有主要的車廠都有推出至少一款電動車。

另外,許多政府都有推出買電動車補貼方案,這也讓電動車近幾年的銷售額持續增長。不少國家都有在考慮未來十年內完全禁制汽車生產,而台灣預計是2040年全面電動車化,也就是說雖然到2040年你還是會看到汽車在路上跑,但汽車已經不能再繼續生產了。

在過去幾年中,電動車充電站有了不錯的發展,未來應該會像加油站一樣普遍,有些運營商甚至會讓用戶訂閱付款,讓你預計開幾公里就買多少電。

什麼是混合動力車?

什麼是混合動力車?

到目前為止,我們都在討論電動車的議題,不過在汽車和電動車世代交替間,有另外一種過度期產品問世,那就是混合動力車(HEV),它將汽車和電動車的動力方式混合在一起。

與傳統汽車相比,它擁有更長的行駛距離,混合動力車仍由傳統引擎提供動力,但在汽車低速行駛時會轉由電池來供應動能,而到高速行駛時則再次切換成引擎運作,這樣做能有效降低汽油消耗率。

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