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替代燃料車輛興起 市場版圖角力開打


250期 作者.攝影/超越車訊 (版權所有 禁止轉載)
汽車這項交通工具發展至今已有百餘年的歷史,然而其主要動力來源—內燃機在浪潮的推動下也逐漸朝向高性能、低污染的方向前進。另一方面,替代 燃料 車輛近年來也如雨後春筍般紛紛誕生,而除了環保之外,替代燃料車輛在未來究竟還有哪些值得我們期待的地方?此外,新興車廠亦乘著這股旋風紛紛 加入「戰局」,背後的意義難道僅是為了環保與節能?且看本篇報導。

替代燃料動力逐漸成形
現今自身非採用石化燃料的替代能源車輛中,在未來大概具有明確發展優勢的種類大致分為電動車及氫燃料電池車兩種,然而這兩種車輛除因不使 用化石燃料而獲得環保的美名外,與使用內燃機引擎的車輛相較,其優勢可不僅是愛地球那麼簡單。
首先我們必需先認知,不論是電動車或氫燃料電池車,綜觀來說均可歸為同一類,因它們均是以電動機(馬達)來驅動車輛,換句話說,它們的名 詞差異僅來自於「能量儲存方式」。電動車使用「電池組」將電能以化學能的方式儲存其中,使用時再逆向轉化為電能輸出;氫燃料電池車依然具 備電池組,但其主要能源供給卻來自「氫氣」,使用時,車載的燃料電池組將氫氣透過反應產生電能,過程中並生成無害的副產物—水排出,至於 補充能源的形式為充氫,大致上與現今的加油相同,差別僅為填充壓力。


在了解兩者的主要差異後,有沒有發現自從Tesla這品牌誕生以來,大眾對於電動車過往給人「乖乖牌」的印象有些改觀?如今電動車也能擁 有如此強悍的性能水平,但說穿了,其實Tesla也僅是盡力發揮電動機的特性罷了,電動車一個長久以來被世人普遍忽略的優勢即是此項!
電動機性能優異的原因我們可以從運轉特性開始談起,電動機不像內燃機引擎具備活塞、曲軸等結構,內部運轉慣性遠小於內燃機引擎,另外,動 力亦非經由化學反應轉化而得,搭配幾近全轉速域具備全扭力輸出的特性(扭力亦普遍較內燃機引擎來得大),導致整體反應十分迅速,驅策車輛 加速便十分有利。至於總功率輸出方面,現行內燃機引擎的輸出若達500hp已堪稱猛暴,但近期國際大型車展觀察下來,電動機已有朝向輪內 馬達發展的趨勢,而以單具馬達輸出250hp(約186kW)來看,其四輪總輸出即達1000hp之譜!此等輸出水平以現今技術面而言其 實不算難達成(暫不考慮相關限制因子),搭配先前提及反應迅速的特性,整體性能與內燃機相較更具優勢。
其次我們看到車輛設計,同樣拜廣域大扭力輸出的特性所賜,且自身高運作效率的轉速域亦相當廣,電動機通常不太需要依賴變速箱,最具實質幫 助的自然是車身減重,同時與電池組相互搭配之下,對於車身配重亦更為彈性,也成為電動車在操控上能與內燃機引擎車輛一拼的利器。

國內法規對應現況
看完使用電動機驅動車輛的優勢後,由於此類車輛的發展仍屬起步階段(特別是對於國內市場),故相關法規成熟度便十分關鍵。我國對於替代燃 料車輛的配套法規普遍訂定的稍晚,對於電動車而言,最早立法的規範即貨物稅減免,依據2011年1月26日公布實施的「貨物稅條例」第 12-3條規定,我國電動車免徵貨物稅,此舉無疑是吸引消費者購入電動車最主要的誘因,從近期Tesla台灣分公司所公告的車輛牌價來 看,受惠實為不小。
在貨物稅條例完成修法後2年餘,「道路交通標誌標線號誌設置規則」於2013年2月完成第122-2條的增訂,針對電動車充電站道路標誌 已有明確規範,等於將充電站正式列入公共設施考量以方便用路人辨識;而對於充電站基本規範的部份,2013年12月已完成「屋內線路裝置 規則」之公告,並自2015年起實施,內容增訂第六章第五節(第396-1~396-19條),供後端工程單位施作參考;另有關我國車輛 上市需取得耗能、排污、噪音及安全之「四大合格證明」,除排污現仍為免測外,其餘全數規範均已訂定,此外,車輛(周邊)相關設備或介面檢 驗標準,多數於近年來亦參考國外建置完成。至於氫燃料電池車方面,目前國際間的發展雖已進入量產階段,但短期間內車輛佔有比率仍極低,因 此國內仍未見有關單位完成立法程序,未來政府是否進一步響應仍待觀察。

終需向「錢」看
前面已提及電動機用於車輛性能上的優勢,搭配眾所周知更加環保的特性,為何至今仍未見市占優勢?儲能是最關鍵的因素。以電動車而言,現今 電池組的儲能密度仍不及化石燃料,在充電站仍不普遍的情況下,因續航力考量間接影響高性能電動車的發展;另一項限制因素為「能量回充速 度」,在電動車上說穿了就是充電速度,假設充電站隨處可見,但充電速度仍受限於電池組內部的電化學反應速率,現今技術水平仍多以「小時」 為單位,與內燃機純粹將燃料充入容器的方式差異甚大。另外,因電池組體積及重量限制,現階段於機車上使用的電池交換概念並不適合推廣至汽 車,同樣不利電動車普及。
氫燃料電池車方面,與電動車相較雖無需考慮填充速度,且現今技術水平已可達成與內燃機引擎相近的續航力,惟反應速率仍需考量,目前尚未有 高性能車款出線,而重點為加氫站需重新建置,並非如充電站可建構於現行輸配電網之上,乃影響推廣速率的最大因素。
即便替代燃料車輛現今發展的情勢仍屬嚴峻,但新興車廠的崛起可謂前仆後繼,近年來不但Tesla已是知名度大開,另一方面,智慧型手機巨 擘—Apple,即將推出電動車的傳聞也早已是「半公開」,而回歸本篇重點,這些新興車廠亟欲投入替代燃料車輛市場最主要的原因即是覬覦 後續的利潤(養車開銷),只是用了「環保」或「科技」等名目來掩飾罷了。我們知道目前一輛車自購入到報廢的生命週期中,多數人至原廠消費 的場合在正常情況下不外乎購車及後續保修,至於佔據養車成本相當大的燃料費用,現今車廠普遍「吃不到」這塊利潤,但若以替代燃料車輛發展 的模式來看,充電裝置車廠普遍採用自身專用型式,氫燃料電池車的加氫站亦多數由車廠參與出資,未來市占的卡位戰儼然已經開打!
或許有些人會感到困惑,對電動車來說,即便車廠使用專屬充電設備,但電力來源仍多屬大型發電廠,且公共充電裝置亦不見得由少數車廠所把 持,欲搶食這塊大餅談何容易。但前些日子從Tesla收購太陽能設備租賃公司—SolarCity(雖收購前的背後老闆即為同一人),以 及執行長Elon Musk宣佈開放旗下現有全部專利(Toyota先前亦宣佈開放旗下五千餘項氫燃料電池車輛專利)的動作來看,不難想像背後垂直整合的意圖,而針對電能「非用即浪費」的特 性,Tesla也投資興建大型電池工廠(Gigafactory),可保自身的能源「供貨無虞」(雖其主要目的在降低鋰電池成本),猶如 取代現行石油商的地位,傳統車廠在面臨如此成長快速的勁敵,可得思索一番未來的營運模式。
最後這些新興車廠選擇迄今尚未普及的能源種類切入市場還有另一重要原因,即是這些車廠均不具備內燃機相關技術,如再使用內燃機引擎,不但 失了面子,更失了裡子(權利金問題),在開發一具成熟的內燃機引擎勢必曠日費時的考量下,倒不如從傳統車廠的「弱點」下手,以便奪得先 機。不過,傳統車廠亦早已意識此點,近期BMW成立i系列子品牌來應戰即是一例,i品牌以i3及i8(雖部份仍使用內燃機)分別自低端及 高端市場進行切入,可預測未來新興車廠要能如願突破困境絕非易事!

 

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