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淺析新能源汽車環保優點及其發展趨勢
【摘 要】隨著車工業的發展和汽車保有量的增加以及石油資源的枯竭和環境的污染，對傳統汽車工業提出了嚴峻的挑戰，遵循能源發展形勢及能源發展戰略，研發和使用節能減排的新能源汽車已經成為解決能源和環境問題的必由之路。文章對新能源汽車在環保方面的優點進行了分析，并對我國新能源汽車技術的發展趨勢作了探討。
【關鍵詞】新能源汽車;環保;趨勢
Abstract With the increase and development of industrial pollution vehicles and cars in the depletion of oil resources and the environment, the traditional auto industry poses a severe challenge to follow developments in energy and energy development strategy, development and use of energy saving new energy vehicles have become the only way to solve the energy and environmental issues. Article advantage of new energy vehicles in environmental protection were analyzed, and trends were discussed China's new energy vehicle technology.
Key words new energy vehicles; environmental protection; trend
1.新能源汽車的主要類型及特點
1.1 清潔能源汽車的類型
1.1.1常壓天然氣汽車即常壓儲存的氣包式常壓新型清潔能源汽車，目前已趨于淘汰。
1.1.2壓縮天然氣汽車將天然氣壓力壓縮至20MPa左右儲存在高壓氣瓶中。這種存儲方式存在儲存能力小、氣瓶自重大的缺點。目前技術最成熟并得到廣泛推廣實用的新型清潔能源汽車主要是壓縮天然氣(CNG)汽車。
1.1.3液化新型清潔能源汽車
將深冷至-162℃的LNG 儲存在低壓、低溫絕熱容器中，容器自重較輕，存儲能力較大，但是生產LNG 的投資費用及能耗高，經濟效益比CNG 差，另外，存儲LNG 對容器的保溫絕熱能力要求高。因此，LNG 汽車在世界各國均處于實驗階段，尚未商品化。
1.1.4吸附新型清潔能源汽車
所攜帶的天然氣燃料采用活性炭等吸附劑吸附。該活性炭顆粒結構中微孔多，適合吸附大量天然氣，每克活性炭顆粒的表面積可達3000m2，相對密度為0.6～0.7，在常溫及3.5MPa 壓力下，每克活性炭吸附甲烷可達17g。標準狀態下，每立方米活性炭可吸附甲烷170m2。吸附新型清潔能源汽車仍處于研究開發階段。如果新型清潔能源汽車吸附技術實用化，則可大大降低壓縮成本，提高新型清潔能源汽車的燃料攜帶能力，增加新型清潔能源汽車的續駛里程。
1.2 按發動機燃料供給系的不同分類
壓縮新型清潔能源汽車按其燃料供給系的組成不同或根據天然氣發動機使用燃料的特點不同，可分為以下幾種：
1.2.1單一燃料壓縮天然氣(CNG)汽車
這是一種針對天然氣單一燃料的特性而專門設計制造的汽車。它使用的發動機可以最大限度地發揮氣體燃料的優勢，多用于氣源供應充分的地區，如油田，或是氣源供應穩定的城市。
1.2.2天然氣-汽油兩用燃料汽車
這種汽車配備兩套燃料供給系統，無論采用天然氣還是汽油，其發動機都能正常工作，利用選擇開關即能實現發動機從一種燃料向另一種燃料的轉換，但兩種燃料不允許同時使用。該車用發動機需同時兼用汽油與天然氣兩種燃料，該類汽車較適合于在天然氣供給尚未形成網絡的地區。
1.2.3 柴油-天然氣雙燃料汽車
該汽車發動機可以同時使用天然氣和柴油兩種燃料，以少量柴油作為引燃劑，其余大部分燃料為天然氣燃料。
2.車用天然氣的優缺點分析
2.1 優點
2.1.1天然氣是一種清潔燃料
天然氣在常溫下以氣態進入發動機，與空氣混合均勻，燃燒比較完全，可以大幅度降低CO 和HC 的排放量，徹底改善微粒排放污染。由于天然氣火焰溫度低，也會使NO2 排放量減少。天然氣排放的CO2 也比汽油和柴油降低20%以上，比柴油和汽油更有利于減少地球溫室效應。
2.1.2天然氣使用特性好
天然氣不含汽油、柴油中存在的膠質，因而燃燒中不會產生如汽油、柴油燃料中膠質產生的積炭，并且氣體燃料不會對機油產生稀釋，因此發動機壽命長，汽車大修里程提高。
2.1.3天然氣具有較好的抗爆性
天然氣辛烷值約為130，而高級汽油的辛烷值僅96 左右。所以天然氣不需要添加劑、不需要抗爆劑，汽油機使用天然氣時，可適當增大發動機壓縮比和點火提前角，從而提高發動機性能。
2.1.4天然氣具有較好的安全性
天然氣儲存在經專門設計加工的高強度氣瓶內，傳輸和加注均是在封閉的管道內進行，氣瓶不易破壞，管路不會泄露。即使有泄露現象發生，由于天然氣比較輕，在空氣中遇威風即被吹散，汽油的自燃溫度220～471℃(一般取430℃)天然氣自燃溫度630-730℃，一般取650℃，不易形成可燃混合氣，所以汽車用天然氣比用汽油更安全。
2.1.5天然氣發生泄漏時很易被發覺
在原始狀態時，天然氣是無色、無味、無毒性的物質。基于安全的原因，在生產過程中，在天然氣中加入具有獨特臭味的加臭劑。當發生泄漏時，很容易發覺。
2.2 缺點
2.2.1天然氣攜帶性差
常溫下天然氣極難液化，天然氣沸點為-162℃，只有當溫度達到-162℃和低于此溫度時，天然氣方能轉變為液態。由于沸點非常低，天然氣是非常難以液化的，目前采用的天然氣燃料均采用高壓(20MPa 左右)儲存在高壓氣瓶內，使汽車自重加大，車體內有效空間減少，同時限制了汽車的續駛里程。
2.2.2天然氣發動機動力下降
由于天然氣燃料本身是氣態，會占據部分氣缸容積，充入缸內的空氣量比使用液體燃料少10%左右，使得相同的可燃混合氣熱值降低，與同排量的汽油機相比，使用天然氣時發動機功率有所下降。
此外天然氣燃燒時火焰傳播速度較慢(天然氣33.8cm/s，汽油39～47cm/s，)，這樣在燃燒室內燃燒時燃燒速度下降，增加傳熱損失，使得天然氣發動機熱效率降低。從分子學角度分析，天然氣燃燒前后氣體的摩爾數沒有發生變化，而汽油燃燒后氣體的摩爾數會增大，這樣由于燃燒后的摩爾數不同會影響到發動機的功率輸出，由于天然氣燃燒后摩爾數不增加，則功率輸出相對較小，使其機械效率有所降低。
3.新型清潔能源汽車技術的發展趨勢
3.1 區域發展模式
新型清潔能源汽車雖然有國家補貼等優勢，但隨著市場競爭日趨激烈，加氣站站址選擇越來越困難，安全管理要求高，汽車尾氣排放標準仍有待提高，相關的標準規范有待完善以及需要保持一定比例的油氣價差等挑戰。我國新型清潔能源汽車的發展路線：燃料形式以CNG 為主，LNG 在沿海地區將有一定發展。
3.2 汽車發動機正逐步向單燃料、原產車過渡
在CNG 汽車市場發展的初期，在加氣站網絡建設不完善情況下，為快速啟動市場，新型清潔能源汽車以改裝車、雙燃料車為主。改裝的新型清潔能源汽車雖然排放量有所降低，但仍不是真正意義上的清潔汽車，而且動力性要下降10%左右。對于出租車來說，一般出租車的壽命周期只有5 年，使用3 年以上的出租車再改裝就失去意義了。隨著CNG 汽車市場的逐步發展，原產車逐漸成為主流。2006 年，我國雙燃料汽車占總量的88%;2007 年略有下降，占總量的85%。單燃料天然氣發動機在節省燃料、增強動力、排放水平、單次充氣行駛里程方而都有很大提升。目前國內單燃料、原產新型清潔能源汽車已批量投放市場，購買成本將逐步降低，因此未來新型清潔能源汽車發展的趨勢將是原產車、單燃料車。
3.3 應用領域以出租車、公交車為主
新型清潔能源汽車應用領域的選擇是關系到新型清潔能源汽車能否保持持續快速增長的重要因素。在我國，有相對固定行駛路線的出租車、公交車約占我國汽車保有量的10%，但是其年運行總里程卻是私家車的5～10 倍，因此出租車、公交車是我國CNG 汽車發展的首選目標。
4.結語
在我國，新型清潔能源汽車產業正處于高速發展階段，我們要認識到機遇和挑戰并存，要采取循序漸進、逐步推廣的方式，從而使燃氣汽車在適當的地區，以相適的規模和技術水平獲得應用，從而獲取應有的社會效益和經濟效益。
參考文獻：
[1]董俊武，于浩. 我國清潔能源汽車戰略研究[J].世界汽車，2001，(2).
[2]馮艷艷. 天然氣汽車環保優勢分析[J].石家莊職業技術學院學報[J]. 2010，22(4).
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