2010年2月10日 星期三

電動車 在夯什麼?!

  
 影片/直擊 Green Jumper 電動車台大校園內落地試跑
 文字/鄭榮和(台灣大學機械系FORMOSUN先進研究動力中心指導教授)

 陣子全球的電動車產業似乎正在發燒,各大汽車廠相繼推出量產或即將量產的電動車參展,讓電動車的發展在沈寂了將近百年之後,突然間變成了非常夯的話題。台灣也不落人後,1月中旬新聞報導出現「3年補助30億 3千電動車上路」的吸睛標題,這項政策趕上了「世界潮流」,也讓很多投資人焦急得不得了,深恐已經錯失下一個「金磚」。


補貼電動車 台灣跟著瘋
 根據報導,台灣關於電動車的補助,內容主要為將由經濟部「研擬五年的電動車補助方案,第一階段將在三年內補助卅億元,發展至少三千輛電動車上路;第二階段則提供一般民眾購買電動車的補貼,包括直接補貼購車金、無息貸款和抵減所得稅三方案,提高民眾購買意願。」

 然而,幾天以後,《電子工程專輯》出現另一種聲音的標題-「豐田:電動車仍然不夠成熟,車企不要盲目發展電動車?」文章內容則提到:「豐田汽車公司負責替代能源研發工作的總監比爾•賴納特近日表示,美國的消費者還沒有做好準備來迎接電動車,而電動車本身仍然不夠成熟。目前對於汽車行業來說,最佳選擇就是不要盲目推動電動車走進千家萬戶,而是應當更為理性地看待消費者的需求。」

 關於電動車的真相,到底是什麼?

 載具是日常生活當中非常重要的必需品,雖然「行」在我們順口講的「食衣住行」日常生活最重要的活動中排行第四,但卻是人類全球化文明,之所以能夠達到今天水準的最重要功臣。

 其中,汽機車與消費大眾較為密切,在發展了一百多年之後,所有的使用者都已經被它的方便、可靠與負擔得起所寵壞。而這裡面最重要的關鍵是內燃機(包括汽油與柴油)引擎。若不是它們產生太多的污染、或可提煉出汽油與柴油的石油可能會在短短的三、四十年內用光或至少變得非常稀有,其他形式的動力是沒有任何機會的。

 只是,解決方案一定是電動車嗎?

 把一部汽油引擎車的引擎換成馬達,油箱換成蓄電池,就成了一部電動車,好像很簡單。事實上你真的可以在網站上買到套件,自行改裝電動車。只不過,這樣的車子,效率不會很高,也不可靠。由汽車製造公司特別研發設計的電動車,當然在性能上可比擬汽油引擎車,只是會很傷荷包(電池可能就佔了全車價格的三分之一以上,馬達含控制器也比非常成熟的引擎貴很多)。不過,電動車不只是貴而已,有兩個大問題是被寵壞的大眾仍無法接受的。

充電速度 仍為車主垢病
 其一當然是蓄電池的能量密度與充電速度。我所帶領的FPRMOSUN團隊從2007年底起在台達電子文教基金會的資助之下,從零開始設計打造一部電動車,就在今年初第一次落地試跑。然而,當它駛出戶外時,看到那一箱電池,我頓時心生「That is ridiculous! (太荒謬了!)」的感覺。

 當時,我們只裝了四分之一的容量,有60 kWh的電量(1 kWh=1度電),約65公斤重,根據設計,大約可以行駛60公里。我們設計的目標,是朝全世界同級車最省電的電動車邁進,每跑一公里只要0.1度電。可是同樣重量的汽油,既使引擎效率僅約30~40%,較馬達的85~90%差很多,但是卻能跑約400~500公里!汽油的能量密度,是目前最輕的鋰電池的10倍;就算我們把所有的電池都裝上,充飽電後最遠也只能跑約240公里,實在很難跟汽油引擎車競爭。

 很多電池界人士認為只要充電速度夠快,電動車就能普及;因此所謂十分鐘甚至於三分鐘就能充電至80%的容量,而不至於影響電池壽命,就成為大家努力的目標。不過,一般人不瞭解的是,在那麼短的時間內要充入那麼多的電量,需要特殊且昂貴的充電裝置,直接使用家裡的電充車,通常需要至少八小時以上的充電時間。

 我常聽到的說法是:那麼,我們應該教育駕駛人。這句話若出自企業家的口中,常讓我啞口無言。我一直以為身為學者,不管我多注意時事,多接觸企業,多跑工廠,我還是象牙塔裡的人。我不懂群眾,我不懂廣大消費者想什麼。可是企業家們應該對群眾、消費者或流行趨勢非常敏銳才對吧?當你想教育消費者時,消費者只要拿出他最厲害的武器,也就是「不掏錢」,就狠狠地教訓了你。這就是賴納特「應當更為理性地看待消費者的需求」所指的意思吧?

低電量時 操控性打折
 另一個問題是油箱裡只要還有油,你可以隨時猛踩加速踏板,但是電動車的電池在快要見底時,當你猛踩踏板時可能放不出足夠的電讓你能隨心所欲的加速。這會是有關安全性的問題。想像你的電動車顯示電池容量剩下約20%,在超車時突然間對面來了一部卡車,這時你猛踩電門,結果呢,馬達不但沒有加速,反而好像沒力了,我想這個心驚膽跳的經驗,絕對足以讓大多數的消費者卻步。

 我並非要唱衰電動車,也沒有一顆水晶球來預測未來,只是對於目前突然間被炒得很熱的電動車議題抱持質疑態度。畢竟,除了中國大陸可以用規劃經濟(但是換了領導者可能就全盤翻案)的方式來帶動電動車的市場之外,如果可以自由選擇的話,我實在看不到這些過熱的報導中的消費者在哪裡。

 要找到一個或一些低污染、負擔得起且永續發展(不虞匱乏)的答案,絕非一蹴而就的事。為了能建立一個新的行動方式的社會或工業,我們需要考慮的細節實在太多了,包括以上討論的電池與馬達等的關鍵技術,一直到最源頭的材料與資源的豐度,不過最重要的仍是消費者的接受與否。我們還有很長的路要走,但是時間已經不多,也沒有太多的資源可以浪費,所以是否讓我們靜下心來,想清楚想透徹後再行動?

關於作者
鄭榮和,美國密西根大學博士,研究領域在有限元素法、金屬成型、超塑性成型、結構分析等,曾任職於美國奇異公司研發部門。回國後任教於台灣大學,並曾帶領台大太陽能車隊赴澳洲比賽,過程還拍成電影《夢想無限》。現任台灣大學機械工程學系固力組教授,兼任FORMOSUN先進動力研究中心指導教授,持續研發綠色運具。

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