王莹
天津市公交集团第一客运有限公司
摘要:随着城市交通的飞速发展,城市公交排放的尾气所造成的污染比重也日益增加,给当前能源和环境带来巨大的压力,不断影响着市民的工作和生活,因此公交的节能减排是一项十分重要和具有环保意义的工作。
关键词:节能减排;新能源客车;电动汽车
交通运输业是目前能源消耗量及碳排放量最大的行业之一,客运车辆大多技术性能较为落后,高档客车数量少,老旧车辆多,新车的比例小,导致不同程度的油耗增加。到2018年底,全国有公交车40万辆,每天平均运营6,000万公里,日耗油量约为2,400万升,全年耗油量约84亿升(每辆车全年按350天运营)。如果能够选用节能型的客车,每百公里耗油下降5%,那么全国公交车每年可节约油耗4.2亿升。无论在环保性、舒适性还是使用效率方面,选用新能源客车作为一个城市的公交客车对于该城市的公交行业是一个整体的提高。
1.现代交通新能源技术发展现状
1.1现代交通运输对环境的影响
1.1.1环境污染
目前,大部分汽车依靠碳氢化合物燃料获得能量,其燃烧后产生大量的二氧化碳、氮氧化合物、一氧化碳、臭氧、铅等有害物质,严重影响环境和人体健康。
1.1.2石油资源国际能源机构统计表明,预计到2020年,交通用石油将占全球石油总消耗量的62%以上。美国能源部预测,2020年以后,全球石油需求与常规石油供给之间将出现净缺口,2050年的供需缺口几乎相当于2000年世界石油总产量的两倍。目前,世界汽车保有量约8亿辆,预计到2030年,将突破20亿辆。预计到2020年,我国汽车保有量将达1.75亿,国际石油的价格将直接影响到我国的能源安全、经济安全乃至国家安全。
1.2现代交通运输车辆多采用新能源技术以达到节能减排的目的。
目前,电动汽车在国内市场上已成熟应用,混合动力汽车、混合动力轻轨列车在欧洲、日本、中国等国家和地区已迅速发展为新兴产业。
1.3我国交通行业新能源技术规划及发展趋势。
目前,我国汽车产销规模已居世界首位,预计在未来一段时间内仍将持续增长,因此必须抓住机遇、抓紧部署,加快培育和发展节能与新能源汽车产业,促进汽车产业优化升级,实现由汽车工业大国向汽车工业强国的转变。到2015年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量力争达到50万辆;到2020年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆。
2.新能源汽车与节能减排技术
2.1新能源汽车的概念和分类
2.1.1新能源汽车的种类
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料,但采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括有:混合动力汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV)、燃料电池汽车(FCEV)、燃气汽车、等。
2.1.2混合动力汽车
目前国内市场上,混合动力车辆的主流都是汽油混合动力,而国际市场上柴油混合动力车型发展也很快。
其优点是:
(1)采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率,处于油耗低、污染少的最优工况下工作;
(2)可十分方便地回收制动、下坡、怠速时的能量;
(3)在市区,可关停内燃机,由电池单独驱动,实现“零”排放;
(4)可十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题;
(5)可以利用现有的加油站加油,不必再投资;
(6)可让电池保持在良好的工作状态,不发生过充、过放,延长其使用寿命,降低成本。
2.1.3纯电动汽车
主要采用电力驱动的汽车,大部分车辆直接采用电机驱动。其难点在于电力储存技术。本身不排放污染大气的有害气体,除硫和微粒外,其它污染物也显著减少,还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电,使发电设备日夜都能充分利用,大大提高其经济效益。但目前蓄电池单位重量储存的能量太少,还因电动车的电池较贵。
2.1.4、燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料,通过化学反应产生电流,依靠电机驱动的汽车。其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用直接变成电能。不会产生有害产物,能量转换效率比内燃机要高2~3倍,是一种理想的车辆。单个的燃料电池必须结合成燃料电池组,以便获得必需的动力,满足车辆使用的要求。
近几年来,燃料电池技术已经取得了重大的进展。目前,燃料电池轿车的样车正在进行试验,以燃料电池为动力的运输大客车在北美的几个城市中正在进行示范项目。在开发燃料电池汽车中仍然存在着技术性挑战,如燃料电池组的一体化,提高商业化电动汽车燃料处理器和辅助部汽车制造厂都在朝着集成部件和减少部件成本的方向努力,并已取得了显著的进步。
2.1.5燃气汽车
燃气汽车是指用压缩天然气(CNG)、液化石油气(LPG)和液化天然气(LNG)作为燃料的汽车。燃气汽车由于其排放性能好,可调整汽车燃料结构,运行成本低、技术成熟、安全可靠,所以被世界各国公认为当前最理想的替代燃料汽车。
3.大型客车节能减排采取的几点措施
3.1大型客车日常保养方面:
3.1.1使用车型指定的标号燃油,尤其对于大型客车,其耗油量比普通的小型车要多很多,如若不使用标号匹配的燃油,则会使得发动机的使用寿命大大降低,并且无法保障尾气的正常排放。
3.1.2要经常检查轮胎气压,保证正常的气压范围。
3.1.3要按照规定,对大型客车进行定期的保养。这样不仅可以保证安全运行,还可以保持最佳状态行驶。实践证明,在比较常见的交通事故中,大多数都是由于没有对客车进行定期的保养,从而造成了严重的后果。
3.2改良发动机的综合性能
3.2.1使用最新的燃油电子控制喷射技术,这种技术的基础是用传统的燃油喷射代替化油器,再用微电子技术来对吸入发动机的空气量进行测量,把适量的燃油采取高压喷射的方式供给发动机,这就是燃油电子控制喷射技术。这种技术的使用不仅可以节约用油,具有一定的经济价值,还可以使得缸内进油更科学,更加准确。最重要的,这种技术符合节能减排的要求,提高了发动机的功率,降低了尾气排放。
3.2.2对燃烧系统进行优化设计。涉及的内容包括:活塞顶和缸盖的形状,进、排气门的尺寸和数量,火花塞的位置,以及进气口的设计等一系列问题。设计者需要优化设计燃烧室形状、燃烧室布置以及喷射系统,提高排放标准,改良燃烧状况。
3.2.3稀薄燃烧技术的使用。稀薄燃烧技术不仅经济环保,燃烧效率高,同时使得发动机的功率输出得到有效提高。如果采用稀薄燃烧技术,则其混合气点火比起理论空燃则要难得多,燃烧也比较难以发生。为了提高热能转换效率,就需要采用较高压缩比设计,这样一来,汽油在过量的空气中就可以充分的燃烧,所以更有利于发动机中的燃油过程。
3.2.4采用先进的闭环控制技术。这个技术的系统包括三种装置,分别为实时的氧传感器、计算机和燃油量控制装置,三种装置之间属于三角关系。这种技术的使用不仅有利于发动机在理想情况下运行,还可以使得客车具备良好的动力性能,从而减少耗油。
大型客车的节能减排工作是一项复杂的系统工作,与多方面都密切相关。节能减排应该着手于汽车本身结构和能源的利用形式;还应加强汽车工业的研究力度,大力发展新能源技术。客车节能减排工作是一项长期而艰巨的任务,大型客车燃料将由传统的石油转向新能源和清洁能源,动力系统应将从混合动力汽车,最终到燃料电池汽车,从而实现汽车动力的电气化和尾气排放清洁化。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展,才能实现经济又好又快发展。
参考文献:
[1]刘志军。汽车节能减排可实行方法分析[J]。中国新技术新产品,2009。
[2]崔胜民,韩家军。新能源汽车概论[M]。北京大学出版社,2011。
[3]陈全世,信继欣。中国电动车辆研究与开发[J]。北京理工大学,2005。