王 衍
隨著傳統(tǒng)燃料價格的不斷攀升,具備能量存儲功能的節(jié)油混合傳動系統(tǒng)的運輸車輛能在滿足不斷增長的交通運輸需求,減少二氧化碳的排放。
為拯救失衡的氣候系統(tǒng),環(huán)保已成為國際社會普遍關(guān)注的問題,汽車業(yè)也不例外。據(jù)了解,交通運輸業(yè)約占人類活動造成的二氧化碳排放量的25%,這一比例還將隨著交通運輸需求的增長而增長。在滿足不斷增長的交通運輸需求,為客戶創(chuàng)造剩余價值的同時,減少二氧化碳的排放,成了運輸行業(yè)的當務(wù)之急??v覽當今的汽車環(huán)保減排技術(shù),歐洲商用車在這方面始終處于領(lǐng)先地位。
樹立環(huán)保戰(zhàn)略
未來二十年,歐盟計劃將貨運量提高50%,截至2020年,將二氧化碳排放量降低2096。斯堪尼亞卻在這個基礎(chǔ)上制定了更高的目標,計劃在2000年至2020年期間,將運輸每噸貨物產(chǎn)生的二氧化碳降低50%。斯堪尼亞的環(huán)保工作主要體現(xiàn)在,節(jié)省能源,滿足客戶低油耗、低排放的需求,目標是通過不斷研發(fā)新技術(shù)、尋求可再生資源,實現(xiàn)運輸業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
以“使用高效清潔的動力系統(tǒng)和替代燃料,我們在發(fā)展零排放商用車”為目標,“打造未來交通運輸”計劃的戴姆勒載重車和客車,目的是為保護資源并降低種各種排放,同時確保最高程度的道路交通安全。戴姆勒載重卡車以高效清潔的動力系統(tǒng)和替代燃料,邁向零排放商用車和可持續(xù)發(fā)展交通運輸之路。目前2500多輛裝配有替代動力系統(tǒng)的戴姆勒車輛也已經(jīng)行駛在路上,實現(xiàn)零排放。
沃爾沃表示,空氣質(zhì)量、噪音、交通堵塞、利用自然資源等問題也是其關(guān)注的重點。目前關(guān)注環(huán)保已成為沃爾沃卡車日常工作的組成部分,其產(chǎn)品和流程的設(shè)計使得能源和原材料能夠得到有效的利用,廢棄物和殘留物在產(chǎn)品的使用周期中被降低到最低限度。實際上,如今的沃爾沃卡車比起20年前的相應(yīng)車型,燃料消耗降低了20%,二氧化碳排放量也降低了20%,與此同時,顆粒物和氮氧化合物這兩種污染物的排放量分別降低了84%和94%。
發(fā)展混合動力
“卡車領(lǐng)域的改革并不時常發(fā)生。然而,混合動力技術(shù)這一突破的確無愧于‘改革二字。”沃爾沃認為這種技術(shù)可以降低卡車的油耗,并減少高達35%的二氧化碳排放量,還能大大降低噪音水平。
沃爾沃混合動力系統(tǒng)的主要動力源是一個能采用傳統(tǒng)燃料或生物可再生柴油燃料運行的柴油發(fā)動機,并輔以一個電動機,主要在從靜止狀態(tài)開始發(fā)動、加速或怠速時使用。柴油發(fā)動機運轉(zhuǎn)時,會對電動機電池充電。每當使用制動器時,合成的減速能量不但不會浪費,反而會利用它產(chǎn)生更多電力并儲存在電池中。智能電子控制系統(tǒng)可確保始終以最理想、最節(jié)油的方式傳輸動力。當前,沃爾沃混合動力卡車仍處于開發(fā)階段,批量生產(chǎn)仍有待時日。
混合動力驅(qū)動裝置是戴姆勒可持續(xù)發(fā)展交通運輸策略的重要組成部分。戴姆勒早于1969年在法蘭克福國際車展上推出了全球第一款混合動力商用車。目前,來自戴姆勒的大約1700輛混合動力載重車和客車行駛于世界各地的道路上?;旌蟿恿︱?qū)動裝置結(jié)合了內(nèi)燃機和電動機。戴姆勒在各種尺寸的載重車采用并聯(lián)式混合動力,使內(nèi)燃機和電動機可以單獨或共同驅(qū)動車輛,并在技術(shù)參數(shù)完全不同于采用串聯(lián)式混合動力的城市客車,內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機,發(fā)電機為驅(qū)動電動機提供電力。目前戴姆勒在市內(nèi)交通中使用混合動力車能節(jié)約燃油可達3096。其中載重量達15噸的奔馳福萊納M2混合動力汽車的電力驅(qū)動裝置不僅用于柴油機的替代和補充,而且用作零排放和低噪聲運行的取力器。在起步時只使用電動機,并可以在電力驅(qū)動模式中進行短途運行。在未來三年中,奔馳將批量生產(chǎn)1500輛混合動力車。也將考慮試驗長途運輸載重車和長途旅游客車的混合動力運行。
德國曼(MAN)也非常關(guān)注混合驅(qū)動技術(shù)在城市運輸和配送領(lǐng)域的發(fā)展前景。在“2008年第62屆漢諾威國際車展”上,MAN展出的Lions City城市巴士采用連續(xù)混合驅(qū)動系統(tǒng)和電容型電源系統(tǒng)存儲能量,這款巴士可節(jié)省30%的油耗,并將于2010年開始批量生產(chǎn)。MAN TGL Hybrid這款配送運輸卡車采用平行混合驅(qū)動技術(shù)和高級蓄電池存儲能量,預(yù)計可節(jié)省15%的油耗。兩款采用不同混合推進概念的車型成為MAN在為商用車輛尋求替代動力技術(shù)方面取得新進展的代表。
據(jù)了解,MAN于1983年開始研究適合配送運輸卡車的混合驅(qū)動技術(shù),并通過與VW合作,推出首款使用柴油一電力混合動力的7.5噸級G90型卡車。1996年,MAN推出采用插件式技術(shù)的L2000模型車,該車型可在越野行駛時采用柴油機驅(qū)動,在城鎮(zhèn)道路上行駛時采用電力驅(qū)動。其電瓶可通過電源插座充電,車輛的二氧化碳“足跡”得到大幅減少。2001年,MAN推出首款采用曲軸起動器發(fā)電機的混合驅(qū)動型配送運輸卡車,并于2006年推出采用EDA(一個電動式啟動元件)的TGL Hybrid車型。
燃料革命
“建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的社會,讓子孫后代的生活不會受到威脅,是我們所面臨的重大挑戰(zhàn),為了實現(xiàn)這一目標,我們要做的工作之一便是逐步從化石燃料(例如石油和天然氣)過渡到可再生燃料,這將是一次艱難的轉(zhuǎn)變過程?!蔽譅栁旨瘓F的總裁兼首席執(zhí)行官雷夫·約翰森這樣說道。隨著傳統(tǒng)燃料價格的不斷攀升,巧妙地利用了不同類型的發(fā)動機和能量存儲系統(tǒng)的節(jié)油混合傳動系受到了越來越多的關(guān)注。
沃爾沃集團研發(fā)戰(zhàn)略是從“油井到車輪”的角度考慮未來的燃料和傳動系統(tǒng),著手打造多個不同的未來傳動系與燃料的替代方案。在未來燃料的選擇上,沃爾沃一直以來重點研究的替代燃料就包括乙醇、二甲醚、甲醇、甲烷、柴油、氫、菜籽油甲酯等幾種。
事實上,早在上世紀九十年代,沃爾沃集團就已經(jīng)開始制造主要用于公共汽車的燃氣發(fā)動機了。這種車輛可以利用生物體制得的氣體驅(qū)動——天然氣。天然氣或沼氣驅(qū)動的車輛與柴油驅(qū)動的車輛相比。沃爾沃認為,燃氣將成為未來替代燃料的主要部分。
多項研究表明,二甲醚是能效最高的可再生燃料,其廢氣排放量極低。柴油發(fā)動機只需要進行適當?shù)母难b就可以改為由二甲醚驅(qū)動。當需要改用替代燃料時,沃爾沃也將二甲醚列成為主要的方案之一。
據(jù)沃爾沃預(yù)測,燃料電池的能量轉(zhuǎn)化極度清潔,不存在尾氣排放問題,且其從化學(xué)能到電能的轉(zhuǎn)換不會發(fā)出任何聲音。可見,燃料電池技術(shù)在未來有著巨大的潛力,沃爾沃也正致力于開發(fā)不同用途的燃料電池。
為降低排量,節(jié)約自然能源,斯堪尼亞制定短期和長期用新能源替代柴油解決方案,已開發(fā)了乙醇、生物柴油、合成柴油、生物氣體等多種替代能源,其中斯堪尼亞在乙醇公交車上已經(jīng)有近20年的應(yīng)用經(jīng)驗。斯堪尼亞認
為,對于城市運營而言,乙醇可為公共交通系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展帶來直接效益,是目前成本效益最高的可再生燃料。乙醇發(fā)動機技術(shù)已日漸成熟,能夠應(yīng)用于每天繁重的城市交通運營。目前,配送貨物以及收集垃圾用的乙醇卡車已上市。斯堪尼亞負責(zé)安排辦理燃料供應(yīng)的許可證、執(zhí)照,以保證燃料供給。
在發(fā)展經(jīng)濟和環(huán)保型動力驅(qū)動系統(tǒng)的同時,戴姆勒也參與替代燃料的研究和生產(chǎn)。這為大幅度降低排放并減少對礦物能源的依賴作出了重要貢獻。戴姆勒的“未來燃料之路”是從清潔的傳統(tǒng)燃料(例如汽油和柴油),到第二代合成生物燃料(BTL-生物質(zhì)液化),再到燃料電池動力汽車的氫。
戴姆勒研發(fā)的第二代合成生物燃料是基于氫化植物油或動物脂肪,已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)規(guī)?;a(chǎn),并即將在梅賽德斯一奔馳載重車和客車的客戶車隊中進行試驗。燃料源于各種能源介質(zhì),例如稻草、木屑或能源植物。該燃料具有與礦物柴油同樣的品質(zhì),并且無需改良即可用于柴油機。生物燃料可以與礦物柴油混合起來使用或單獨使用。與生物柴油(源于菜籽油等等)不同,BTL利用從莖到果實的所有植物纖維,可以從每公頃耕地中產(chǎn)出幾倍數(shù)量的生物燃料。生物柴油可降低50%的CO2排放,從1988年起制造的所有梅賽德斯一奔馳載重車都獲準使用生物柴油。
戴姆勒還認為生物柴油、生物燃料、天然氣以及近期的生物氣是如今已經(jīng)可用的、環(huán)保替代燃料,未來燃料是氫。只要從可再生能源(例如以水電力、風(fēng)力、太陽能和地?zé)崮艿男问?電解生成氫,就可以實現(xiàn)以氫和燃料電池為動力的零排放汽車。通過100多輛試驗車和大約370萬公里行駛,戴姆勒成為全球最大并且試驗結(jié)果最佳的燃料電池汽車制造商,燃料電池汽車包括緊湊型A級、凌特廂式車和Citaro客車,并與UPS合作進行燃料電池動力梅賽德斯-奔馳凌特的試運行。
在2006年,200輛三菱扶桑Can-ter Eco Hybrid輕型載重車已經(jīng)在日本投入常規(guī)運行。2007年末,10輛三菱扶桑在英國試運行。
在燃料電池方面,MAN卡車已研發(fā)出采用鋰離子電池暫時存儲動力的技術(shù)。MAN TGL Hybrid是中長途運輸卡車,它采用并聯(lián)式混合驅(qū)動技術(shù)。傳動系統(tǒng)中的電動機可作為啟動機發(fā)電機。該電機也相當于一個發(fā)電機,制動能量將存貯在一個小型鋰離子電池中,在停車、起動、恢復(fù)制動能量、加速(推進)時提供支持以及電力驅(qū)動,可節(jié)省15%的燃油。環(huán)保貫徹于日常工作中
為確保生產(chǎn)工廠按照生態(tài)標準生產(chǎn),沃爾沃集團通過ISO14001認證,并遵循全球一致的生產(chǎn)環(huán)保標準,在四年間成功地將生產(chǎn)每輛卡車的能耗降低了三分之一。在沃爾沃的生產(chǎn)工廠中,石化能源正在被風(fēng)能和生物燃料取代。為了減少公司產(chǎn)品對環(huán)境的污染,沃爾沃在2005年9月在瑞典哥德堡圖夫市(Tuve)建成全球首家二氧化碳中性排放的車輛生產(chǎn)工廠。隨后,其位于比利時根特市(Ghent)和瑞典于魔奧(Umea)的工廠也相繼效仿。至此,卡車產(chǎn)量占沃爾沃卡車總產(chǎn)量半壁江LU的三家工廠都在實現(xiàn)二氧化碳中性排放,而沃爾沃的目標是,所有的生產(chǎn)工廠都實現(xiàn)二氧化碳中性排放。
在用水、空氣污染、廢棄物、運輸?shù)确矫妫譅栁滞瑯硬贿z余力:為了節(jié)約用水,沃爾沃所有的控股工廠都選擇擁有自己的凈化工廠,或者連接外部過濾設(shè)備。對環(huán)境有害的廢棄物數(shù)量也在逐漸減少,紙張和塑料等廢棄物得到了更大程度的回收,廢棄物的處理過程得到了控制:在提高沃爾沃各工廠之間的運輸效率上,貨流擰制與管理改善減少了燃料消耗和空氣污染物的排放量。可以說,環(huán)保體現(xiàn)在沃爾沃生產(chǎn)的每一個細節(jié)環(huán)節(jié)上。
斯堪尼亞的日常環(huán)保措施覆蓋產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)到產(chǎn)品投入使用和報廢,并采用世界上效率最高的模塊化生產(chǎn)系統(tǒng),重視整個產(chǎn)品周期對環(huán)境的影響,力圖將產(chǎn)品對環(huán)境的污染降到最低。斯堪尼亞不斷在生產(chǎn)過程中進行能源分析,挖掘能源效率潛能。過去十年問,斯堪尼亞生產(chǎn)每輛汽車的能耗降低了一半,揮發(fā)性有機物的排放量降低了68%。2008年,雖然斯堪尼亞的產(chǎn)量增加了,但是二氧化碳排放量降低了8%,降低了3000噸。
在產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、提供服務(wù)時,斯堪尼亞盡量避免使用有害物質(zhì),將有害物質(zhì)對人類健康和環(huán)境的影響降到最低。在生產(chǎn)過程中通過跨職能小組(由各部門成員組成)盡量選擇對環(huán)境影響較小的替代物質(zhì)以及提供環(huán)保型材料的供應(yīng)商,以生產(chǎn)更清潔、效率更高的產(chǎn)品。劃分了違禁物質(zhì)、有害物質(zhì)和申報物質(zhì),包括歐盟REACH法規(guī)中的所有候選物質(zhì)的標準,并制定了清單,定期對這些標準進行修訂。
斯堪尼亞還制定了詳細的報廢車輛拆卸以及處理草案,要求大部分零部件都有標簽易于識別,可回收再利用。2008年,斯堪尼亞重新制定了用以評估運輸供應(yīng)商的標準,要求供應(yīng)商提交更為環(huán)保的運輸方案。
另一方面,斯堪尼亞還為卡車駕駛員開展專業(yè)培訓(xùn),“關(guān)注駕駛員”是斯堪尼亞整個集團的基本策略。斯堪尼亞認為經(jīng)過培訓(xùn)后,燃油經(jīng)濟性通常會提高10%到15%,在提高燃油經(jīng)濟性的同時能減少事故和降低二氧化碳排放。在歐洲對于一輛年里程20萬公里的卡車每年至少節(jié)省7000歐元,減少19噸的二氧化碳排放。