這是一篇蠻持平客觀的分析、說明..... 電動車和你想的不一樣:只是炒作?真的會造成缺電嗎?專家一次說清楚(12/30/2020 風傳媒)
"你應該知道的是:豐田汽車社長痛批,電動車若更加盛行,可能造成日本大缺電,此一說法引發外界熱烈討論。如果電動車滿街跑,到底會不會缺電?電動車只是炒作的話題嗎?作者以專業背景解釋,電動車對解決大城市嚴重空氣污染將有顯著成效,但能源轉型困境並未因此紓緩,能源問題人人有責,不能把責任推給政府。"
作者:曲建仲 / 台大電機博士,知識力專家社群創辦人
近年來空氣污染讓大家忍無可忍,溫室效應造成的氣候暖化日益嚴重,讓世界各國政府推出新的碳排放法規,不約而同喊出 2030或2040 年禁售燃油車的口號,許多車廠被迫積極開發電動車,彷彿電動車能夠解決人類的空氣污染與能源問題,豐田社長怒批世界各國政府力推電動車只是炒作,許多人可能認為那是豐田(Toyota)眼見特斯拉(Tesla)股價節節高昇而吃醋,所以電動車真的是未來環保的新希望嗎?事實恐怕和你想的不一樣?
電池的構造與原理
所有的電池都具有陽極(負極)與陰極(正極),基本上都是由陽極(Anode)發生的化學反應產生電子(Electron)與陽離子(Ion),電子流入元件可以推動元件工作,也就是我們所稱的電能,如圖一(a)示;陽離子則經由電解質穿越多孔性的隔離膜到達陰極,如圖一(b)所示;最後陽離子與電子在陰極(Cathode)結合,如圖一(c)所示。
電池的陽極(Anode):是我們所稱的「負極(Negative electrode)」。電池的陰極(Cathode):是我們所稱的「正極(Positive electrode)」。
兩者恰好相反,千萬別弄錯了唷!大家可能會好奇,為什麼會恰好相反來造成大家的困擾呢?因為化學家定義放出電子的叫「陽極」;而陽極放出電子,代表陽極必定帶負電(同性相斥、異性相吸),所以物理學家稱陽極為「負極」。
不同的鋰電池主要是陰極材料不同
不同的鋰電池其實主要是使用的陰極材料(正極材料)不同,目前最常用的陰極材料共有四種:鋰鈷氧化物(LiCoO2)、鋰鎳氧化物(LiNiO2)、鋰錳氧化物(LiMn2O4)、鋰鐵氧化物(LiFePO4),其中大家常聽到的「三元鋰電池」其實是陰極材料使用鈷鎳錳酸鋰三元化合物的鋰離子電池,其中三元是指包含鈷(Co)、鎳(Ni)、錳(Mn)三種金屬的化合物,而電解質主要是使用六氟磷酸鋰液體,負極材料一般是使用石墨。
固態鋰電池未來發展值得關注
由於現在的鋰電池所使用的電解質是液體,容易發生漏液汙染、易燃爆炸等問題,而固態鋰電池的電解質是固體,不會因為隔離膜破損就導致陰陽極接觸短路爆炸,而且固態鋰電池的密度和結構可以讓更多帶電離子聚集傳導更大的電流提升電池容量,此外固態電解質不可燃、無腐蝕、不揮發、不漏液等特性,不像傳統鋰電池的液態電解質含有易燃有機溶液,需要降溫、防撞擊、防穿刺等安全裝置。
電極材料與液態電解質容易完全接觸,但是和固態電解質接觸不如液體,造成介面阻抗過高,影響整體電池效能,而且固態電解質製程良率低價格高,仍然有許多困難。日本Toyota公司預計2022年推出全固態鋰電池的電動車,美國Fisker公司為固態鋰電池申請專利,能量密度可達傳統鋰電池的2.5倍,法國Bollore公司已經量產固態金屬鋰聚合物電池,德國Bosch公司收購美國Seeo公司研發固態鋰電池技術,QuantumScape公司的鋰固態電池號稱15分鐘可以充飽80%股價大暴漲,由於廠商投入資源研發未來發展可期。
電動車的普及有賴電力基礎建設
電動車要充電,但是如何充電是個大問題,像Gogoro的電動機車一個電池只有9公斤,使用者可以到電池交換站自行更換電池,但是Tesla電動車的電池重達500公斤以上,只能以定點充電的方式進行,即使目前的規格要求在1小時內完成充電,使用者是否能在加電站等1小時卻是個問題。
如果必須把車開回家在停車場充電,最大的問題是目前的電力基礎建設不足,假設大樓停車場有100個停車位,每個都設置插座,當100台電動車同時充電時,大樓的變壓器無法承受如此巨大的電流,因此整個電力基礎建設,包括:變壓器、變電所、高壓電塔都必須重新設計才能達成,聽起來就不是短期內可以做到的事,可能的解決方法是在大樓停車場建置大型儲能電池,當大量電動車充電時可以由大型儲能電池供電,考慮到成本與安全,大型儲能電池使用釩電池或鋁電池是未來可能的發展方向。
電動車不會排放廢氣 更環保而且節省能源?
由於我們的發電廠是以高壓交流電(AC)傳送到使用者家中,再以「電源供應器(PSU:Power Supply Unit)」轉換為直流電(DC)才能對鋰電池進行充電,如果使用的是交流馬達,則鋰電池供電時要再轉換為交流電(AC)給馬達供電,每一次的電源轉換效率大約80%~90%,因此這樣轉來轉去其實浪費許多能源。根據德國慕尼黑經濟研究院(IFO:Institute for Economic Research)發布的一份研究報告,考慮電動車的碳排放量時,如果將鋰電池的生產製造、能量轉換,以及供電過程中發電廠發電所排放的二氧化碳算進去,電動車的二氧化碳排放量會比傳統燃油汽車高。
根據IFO的資料,最環保的能源形式是使用「甲烷」,也就是我們家裡用的天然瓦斯,它與一般的「瓦斯車」類似,差別在目前瓦斯車使用的「液化石油氣」是丙烷和丁烷的混合物。以甲烷為主要動力的內燃機(引擎)可以使汽車減少碳排放量,而且甲烷裡含有的氮化物、硫化物等雜質更低,是汽車製造商可以採用的環保能源,搞了半天最環保的竟然是瓦斯車,看來豐田社長怒批電動車只是炒作算有幾分道理,不過瓦斯車還是會排放二氧化碳,無法解決溫室效應的問題。
電動車只能改善空氣污染 無法解決能源問題
充電站裡的電是那裡來的呢?還是由發電廠來的,說來說去,又回到了最原始的火力、水力、核能發電來提供,核能目前被社會接受的可能性很低,在台灣想蓋水庫都很困難了更別說水力發電廠,因此又回到最原始的火力發電,不論是使用天然氣或煤碳,最後還是免不了要造成空氣污染的,因此有人說電動車只是把城市裡的空氣污染,轉移到郊區發電廠而已。台灣目前全力推動太陽能與風力發電,這是應該做的,只是核能電廠要除役,太陽能與風力發電只怕用來補上這個電力缺口都不夠,沒辦法多出來給電動車使用。
汽柴油車與火力發電廠最大的差別,在於對污染物的控制,汽柴油車滿街跑到處噴廢氣,只能使用觸媒轉化器進行處理,由於價格與體積的限制,無法對廢氣有效回收處理;而發電廠是將廢氣集中處理,可以使用更昂貴體積更大的工業設備對廢氣有效回收處理,污染的確變低,因此使用電動車一定會減少城市的空氣污染,再加上近年來電池從製造方式到回收技術都快速進步,發展電動車仍然是重要的選項之一。
氫能與燃料電池被視為終極環保能源但是困難重重
傳統電池直接使用化學反應產生能量,優點是能量轉換效率很高(80%以上),但是充電需要比較長的時間;而使用燃料以內燃機(引擎)進行燃燒反應產生能量,優點是可以直接補充燃料,但是使用內燃機的能量轉換效率很低(30%以下),科學家開始思考,有沒有一種方法同時具有「電池」與「燃料」的優點呢?於是燃料電池從此誕生了。
燃料電池和傳統電池的原理相同,都是將活性物質的化學能轉換成電能,但是傳統電池的電極本身是活性物質,會參與化學反應;而燃料電池的電極本身只是儲存容器而已,並不會參與化學反應(觸媒只用來引發化學反應),必須將活性物質加入電池內,就好像我們的汽車補充燃料一樣,才能產生化學反應形成電能,是一種要補充燃料的電池,故稱為「燃料電池(Fuel cell)」。
儲氫技術價格偏高目前仍然無法擺脫石油
燃料電池使用氫氣與氧氣反應產生水,反應後排放的氮化物或硫化物極少,幾乎沒有任何污染,因此被視為終極環保的再生能源。但是燃料電池必須使用氫氣做為燃料。高壓儲氫技術如何把又大又重又危險的氫氣鋼瓶放在車上是個大問題;因此有國外公司開發出可以承受700大氣壓的航太複合材料儲氫瓶,可以取代氫氣鋼瓶,Toyota公司更在推出氫燃料電池車款Mirai,創下單次加滿氫氣可以行駛500公里的紀錄,已經是成功的商品了,那麼它的問題到底在那裡呢?
首先車上放了一個壓力這麼大的儲氫瓶是否安全是個問題,氫氣的來源則是更大的問題,大家都知道電解水可以產生氫氣與氧氣,問題是電解水產生氫氣的成本很高,而且這些電還是來自發電廠。為了降低成本,目前工業上主要是將碳氫化合物 (石油)以「 蒸氣重組」(Steam reforming)的方式分解生產氫氣,搞了半天還是要以石油做為原料,看起來人類要擺脫石油還真困難。
為什麼世界各國都訂定2030或2040年禁售汽柴油車?
很有趣的現象,世界各國都訂定2030或2040年全面禁售汽柴油車,為什麼是這個時間呢?主要還是覺得前面介紹的這些問題,包括充電站建置、電力基礎建設、新建大型發電廠,或是太陽能、風力發電等新能源開發,大約需要20年時間,因此選擇了這個時間點,問題是如果時間訂定了,卻沒有看到政府加蓋發電廠,那時間到了要怎麼辦呢?
不過各國政府爭先恐後這樣「宣誓」,還有一門不可言傳的心思,那就是老百姓對空氣污染已經忍無可忍,但是眼見要解決這個問題困難重重,宣誓「2040 年」禁售汽柴油車,等於是給老百姓一個交代,反正2040年是 20 年以後的事了,到時候站在台上的一定不是現在宣誓的這個人,這種只靠嘴巴說說就可以成功的「政績」,何樂而不為呢?
能源問題人人有責 不能把責任推給政府
經過前面的介紹,大家一定發現人類的能源問題沒有這麼簡單,政府該做的不只是靠嘴巴宣誓禁售汽柴油車,而是必須認真開始發展綠色能源。目前最大的問題在於:電價太便宜,造成使用者沒有節約用電的習慣,各種價格較高的「家庭能源管理系統」(HEMS:Home Energy Management System)乏人問津,電價如果真的大漲又會造成物價波動,受限於選舉與政治因素,要讓電價上漲也是困難重重,只能靠我們自己養成時時節約能源的習慣,才是最有效的方法。
責任編輯/周岐原
完整圖文內容請見:
https://www.storm.mg/article/3340151?mode=whole
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※ 引述《IMISSA (深海大鳳梨)》之銘言:
: 因為我有簡單試算過 一個月600km/799方案跟300km/499方案
: 前六個月的折扣結束後
: 不管怎麼樣用車成本是一定大於油車的
其實如果你看看外國的電動機車,就知道用車成本是可以比油車便宜的
電動機車最貴的零件是電池,這是初始成本
但,只要你可以「在家充電」,那能源價格一定比油車便宜
即使算上比較高的初始成本,電車和油車也可以在幾萬公里之後 break even
但這前提建立在「你可以在家自己充電」
仔細想想這件事就會發現gogoro賣的車子價格不合理
他賣給你的是「不含電池的車子」
電池只是他租給你的,還要收月租費
電動機車最貴的就是電池了,現在他賣給你的不含電池,
開這樣的價格就有點不大合理(不管是車體還是電池)
外國的電動機車,賣給你是連電池算在內賣給你,讓你可以在家充電
這樣才會省
而且還給你五年的電池保固,
電動機車其實最精華的科技就在電池,把電池去掉
其他車體的部份賣這個價錢,你拿油車來比就知道不合理
因為電車的構造基本上是比油車簡單的
「不能在家充電」這點除了不經濟之外
其實也很不方便,我不曉得為什麼會有人把「換電池快速」視為優點
現在如果跟油車比的話,去加油站加油並不會比去電池站換電池來得不不方便
如果再進一步考慮續航力,現在一般的機車加滿油可以跑到300公里以上的太多了
更遠的都有
人家300公里加一次油,你80公里換一次電池,
廣義的「加油」你就要跑別人次數的三倍
如果你有每天回家的話,回家把電線插上不管它,第二天早上就飽的
這個才叫方便
除非你沒有每天回家啦,那就沒比較方便
這種人應該是少數
電動車有它的好處,無庸置疑
只是如果你買gogoro,電動車的的好處消費者不見得享受得到
省下來的錢多半被財團賺走
所以你才會有「電車不會比較省」的結論
所以我是很希望有更多家的電動機車進入市場,包括外國品牌
雖然現在也有別家在做,但市場幾乎是被gogoro吃掉
這對消費者來說不是件好事
越多競爭,消費者拿到的東西會更好,市場也會更健康
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文化傳統的反思,絕對不能受到以主體為中心的理性和未來主義的歷史意識
所影響。我們如何互為主體地建構自由的程度,便能瓦解一個以自我占有的
形式所呈現的自主權之占有式個人主義的表象。
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 36.224.10.78
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/biker/M.1538904991.A.CBA.html
真的不行的,那就不適合啊
就算可以自己充,可能也會有人不願意啦,
他可能寧可多付一點錢,再多跑一點路,去電池站
那是他的選擇
但說到底,有選擇總是好事
只要能便宜一點,願意把電池拎進家門的,一定也有
不見得
說到底電動機車的電還是要電廠發電啊,電動機車越多,電廠負擔越大
反而是油車不會造成供電的負擔
月租費的不合理,你沒騎到那麼多公里,還是要付那些錢啊
除非你這個月沒騎,月租就不用付,但廠商可能沒那麼好心
不然很多錢只是在買你騎不到的里程數而己
就算你每次騎到接近上限,就算油電再怎麼雙漲
自己充電多半還是比較便宜
月租費是沒彈性的支出,
這個月天氣好,你週末都出去玩,可能你的里程就爆增
在家充電就不用擔心月租里程限制
這就是彈性
把電池拿進家門就好,也不一定非要把車牽到家裡
只要有便宜,願意這麼做的人一定也有
※ 編輯: Epimenides (36.224.10.78), 10/07/2018 18:03:25
技術當然是其中一個因素...
不過如果你算算看,假設一個月1000月租費,算騎三年好了
月租費加起來也是36,000,跟你電池重新買的價格差多少?
如果用國外現行的五年保固來算,就更划算了
這也是不錯的想法呀
不見得要在家充電,停車格設插頭也是一個方法
欸,消費者本來就是要斤斤計較
畢竟誰想當冤大頭
300公里本來就不難
就算用200公里續航力來算,也是遠勝現在電動機車
※ 編輯: Epimenides (36.224.10.78), 10/07/2018 18:32:22
300只是一個數字,你用150算也可以啊
也還是gogoro的倍數
好啦把數字改成150你就贏了啊
能打的自充車台灣有嗎
不是不存在,是台灣沒有
換電延續續航力,加油也延續續航力,這樣說起來大家續航力都是無限(?)
這麼比意義不大啊,
重點是同一段距離,油車加油的次數遠小於電車
不過這也不是這篇重點啦,重點是計價方式的合理性
覺得300估太高,估150也可以接受啦,結果一樣
https://www.zeromotorcycles.com/ 參考一下 非廣告
不夠的話這裡還有一篇介紹各家電動機車的
https://www.motorcyclenews.com/news/2017/december/top-electric-motorcycle/
※ 編輯: Epimenides (36.224.10.78), 10/07/2018 21:03:49
各位也看一下是不是同等級
拿44hp跟8hp來比價格,這樣對嗎
gogoro我沒說它是爛車,但它收費的方式絕對稱不上好
別的電動機車,跟同等級的油車比,可以在幾年內打平成本
gogoro 可以嗎
成本也不是我算的,各位也很清楚它的成本跟油車比起來如何
※ 編輯: Epimenides (36.224.10.78), 10/07/2018 22:04:38
要看你所謂的「厲害」是什麼意思
別人如果可以做到,例如三萬公里之後跟同等級油車成本打平
接下來都是電車比較省,又環保,又省錢
那我覺得這點的確比 gogoro 厲害的多
當然自己的錢要怎麼花別人管不著
但成本這件事擺在眼前,我從頭到尾重點也只有這個:
「別人的電動機車可以做到比油車省,但gogoro做不到」
這件事跟他們的收費方式有沒有關係,大家心裡有數
zero那台就是了呀,這台車的成本,跟同等級油車比起來
三萬多公里就可以打平,之後騎越多省越多
這數字也不是我算的,現在網路上 review 很多,這些都不是什麼秘密
(然後拜託不要跟我講它很貴,貴不貴請跟同級車比)
※ 編輯: Epimenides (36.224.10.78), 10/07/2018 22:19:05
今天我不是說月租不好哦
月租有它的好處是事實,
但如果它本來可以比油車省,結果因為月租制,變得比油車貴
那問題是不是可能出在收的金額
把電池買斷的電動機車拿出來比較,就滿清楚了吧
降價空間可能非常大
但在沒有競爭對手的情況下,他們沒必要這麼做
這點確實不錯,我不否認
不過你把這點拿來講,是不是把我當成gogoro黑,或者是電動機車黑(?)
我不是哦,電動機車發展很值得支持,光是環保這點就太足夠
但月租這件事,尤其是金額大小,有很大的討論空間
就跟上面說的一樣,一家獨大時,他們沒必要把超額利潤回饋客戶
除非,市場有競爭
※ 編輯: Epimenides (36.224.10.78), 10/07/2018 22:51:09
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