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美國能源局研究報告《電動車》能源轉換效率可達80%

現今的汽車產業已經可以說是正全面朝向電動車發展,除了趨勢使然,有很大一部分的原因是多數人認為電動車比燃油車環保,因此是未來交通工具正確的發展方向。而電動車比較環保的這個觀點,有一種解釋就是電動車的能源轉換效率比燃油車來得高。但是到底電動車的能源轉換效率有多高?美國能源局( U.S. Department of Energy)的能源效率暨永續能源部門近期就發布了一份研究報告,表示在他們實際測試之下,發現電動車的能源轉換效率可以達到77%-82%之間,而純內燃機汽車的能源轉換效率僅有12-30%。 原汁原味的內容在這裡 其實,電池與電動馬達的能源轉換效率比內燃機高早已經是眾所皆知的事實,但是一輛電動車和內燃機汽車在能源轉換成動能的過程當中到底在哪些地方流失了多少的能源?美國能源局的這份研究報告解答了許多人的疑惑。 ▲電動車擁有相當優異的能源轉換效率。 首先我們要來看看電動車到底是如何達到高達80%的能源轉換效率。從下方圖表可以看到,電池輸出電力給電動馬達驅動車輪讓車輛開始移動的這個過程,大約只有60%-65%的能量轉換效率。其中在車輛運轉的過程裡,因為空調系統、燈組等電子零件的能量損失大約為0-4%,電動馬達驅動系統的能量損失則約為16%,車上其他附加系統所造成的能量轉換耗損則大約落在2.5%,怠速時的能量耗損則趨近於0。另外,充電時注入電池內的電力也會在電力傳輸過程當中耗損掉16%左右。 ▲電動車能源轉換效率與能量耗損說明圖表。 聽起來電動車似乎不太可能達到80%的能源轉換效率,但是關鍵就在幾乎所有電動車都會配備的動能回收系統。根據美國能源局的這份研究報告,動能回收系統能夠貢獻高達17%的能源補償,讓電動車的整體轉換效率接近甚至超過80%。即便如此,未搭載動能回收系統的電動車仍然能夠擁有60%-65%的能源轉換效率。 那麼內燃機汽車的能源轉換效率呢?從下方圖表可以看到,以受測車輛的內燃機來說,在輸出動力的過程當中,光是引擎自身運轉的能量耗損就高達了68%-72%,當中包括引擎運轉當中大約58%-62%的熱能逸散、3%的燃燒能量損失、4%的進排氣能量耗損以及3%的摩擦力耗損。在引擎動力輸出至車輪的過程當中,還有5%-6%的傳動耗損,怠速時也有3%的能量損失。空調系統、燈組等電子零件造成的能源耗損為0%-2%,其他像是水泵浦、機油泵浦以及汽油泵浦、點火系統、引擎控制系統等週邊零件也會造成4%-6%的能量轉換損失。以上這些耗損使得內燃機所產生的能量僅有16%-25%用來驅動車輛行進。 ▲內燃機汽車能源轉換效率與能量耗損說明圖表。 從能源轉換效率這個部分來看,電動車無庸置疑的勝過純內燃機汽車4到5倍之多,而這項研究報告也顯示出了Hybrid系統、先進的內燃機技術也都能夠有效改善內燃機汽車的能源轉換效率。但是,這份研究報告只說明了電動車的能源轉換效率優於內燃機汽車,至於能源轉換效率高是否能夠和環保畫上等號則有待商榷。 畢竟,從總碳排放足跡的觀點來看,屬於高碳排放、高汙染產業的電池與電動馬達使得多數電動車在生產過程中的碳排放量就已經高於內燃機汽車,如果電動車的電力來源為燃煤、火力發電廠,那麼即便有著相當高的能量轉換效率,電動車最終的碳排放總合可能也和內燃機汽車相去不遠。電動車高效率的能量轉換與動力輸出絕對是交通工具發展的趨勢,但是環保這方面,無論是對於電動車或者內燃機汽車,都還有很長的一段路要走。 ▲藉由Hybrid化,內燃機的能源轉換效率可以大幅提升。   圖片來源:U.S. Department of Energy / Porsche / BMW

美國能源局研究報告《電動車》能源轉換效率可達80% - 圖片1

現今的汽車產業已經可以說是正全面朝向電動車發展,除了趨勢使然,有很大一部分的原因是多數人認為電動車比燃油車環保,因此是未來交通工具正確的發展方向。而電動車比較環保的這個觀點,有一種解釋就是電動車的能源轉換效率比燃油車來得高。但是到底電動車的能源轉換效率有多高?美國能源局( U.S. Department of Energy)的能源效率暨永續能源部門近期就發布了一份研究報告,表示在他們實際測試之下,發現電動車的能源轉換效率可以達到77%-82%之間,而純內燃機汽車的能源轉換效率僅有12-30%

原汁原味的內容在這裡

其實,電池與電動馬達的能源轉換效率比內燃機高早已經是眾所皆知的事實,但是一輛電動車和內燃機汽車在能源轉換成動能的過程當中到底在哪些地方流失了多少的能源?美國能源局的這份研究報告解答了許多人的疑惑。

美國能源局研究報告《電動車》能源轉換效率可達80% - 圖片2

▲電動車擁有相當優異的能源轉換效率。

首先我們要來看看電動車到底是如何達到高達80%的能源轉換效率。從下方圖表可以看到,電池輸出電力給電動馬達驅動車輪讓車輛開始移動的這個過程,大約只有60%-65%的能量轉換效率。其中在車輛運轉的過程裡,因為空調系統、燈組等電子零件的能量損失大約為0-4%,電動馬達驅動系統的能量損失則約為16%,車上其他附加系統所造成的能量轉換耗損則大約落在2.5%,怠速時的能量耗損則趨近於0。另外,充電時注入電池內的電力也會在電力傳輸過程當中耗損掉16%左右。

美國能源局研究報告《電動車》能源轉換效率可達80% - 圖片3

▲電動車能源轉換效率與能量耗損說明圖表。

聽起來電動車似乎不太可能達到80%的能源轉換效率,但是關鍵就在幾乎所有電動車都會配備的動能回收系統。根據美國能源局的這份研究報告,動能回收系統能夠貢獻高達17%的能源補償,讓電動車的整體轉換效率接近甚至超過80%。即便如此,未搭載動能回收系統的電動車仍然能夠擁有60%-65%的能源轉換效率。

那麼內燃機汽車的能源轉換效率呢?從下方圖表可以看到,以受測車輛的內燃機來說,在輸出動力的過程當中,光是引擎自身運轉的能量耗損就高達了68%-72%,當中包括引擎運轉當中大約58%-62%的熱能逸散、3%的燃燒能量損失、4%的進排氣能量耗損以及3%的摩擦力耗損。在引擎動力輸出至車輪的過程當中,還有5%-6%的傳動耗損,怠速時也有3%的能量損失。空調系統、燈組等電子零件造成的能源耗損為0%-2%,其他像是水泵浦、機油泵浦以及汽油泵浦、點火系統、引擎控制系統等週邊零件也會造成4%-6%的能量轉換損失。以上這些耗損使得內燃機所產生的能量僅有16%-25%用來驅動車輛行進。

美國能源局研究報告《電動車》能源轉換效率可達80% - 圖片4

▲內燃機汽車能源轉換效率與能量耗損說明圖表。

從能源轉換效率這個部分來看,電動車無庸置疑的勝過純內燃機汽車4到5倍之多,而這項研究報告也顯示出了Hybrid系統、先進的內燃機技術也都能夠有效改善內燃機汽車的能源轉換效率。但是,這份研究報告只說明了電動車的能源轉換效率優於內燃機汽車,至於能源轉換效率高是否能夠和環保畫上等號則有待商榷。

畢竟,從總碳排放足跡的觀點來看,屬於高碳排放、高汙染產業的電池與電動馬達使得多數電動車在生產過程中的碳排放量就已經高於內燃機汽車,如果電動車的電力來源為燃煤、火力發電廠,那麼即便有著相當高的能量轉換效率,電動車最終的碳排放總合可能也和內燃機汽車相去不遠。電動車高效率的能量轉換與動力輸出絕對是交通工具發展的趨勢,但是環保這方面,無論是對於電動車或者內燃機汽車,都還有很長的一段路要走。

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▲藉由Hybrid化,內燃機的能源轉換效率可以大幅提升。

 

圖片來源:U.S. Department of Energy / Porsche / BMW

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