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也談「電動汽車值得發展嗎?」

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圖片來源:The U.S. Army@flickr, CC.

文/曲建仲

拜讀科月七月號本欄目賴昭正教授大作〈電動汽車值得發展嗎?〉,筆者也想談談這個問題,就教於賴教授及廣大讀者。

賴教授以化學的關點,認為電動汽車在能源的利用上並無多大益處。電動汽車是使用純電池能源來推動汽車,電池的能源那裡來呢?當然必須充電,就像我們平常在替手機或平板電腦充電一樣。那麼,這個電又是從那裡來的呢?答案很簡單,它是由發電廠產生的,不論火力或核能發電,都必須使用內燃機或外燃機,它的能量轉換效率只有大約20%左右,而且都會產生污染,我們再用這種污染郊區產生的電來對電動汽車充電,那不就只是將空氣汙染由市區轉換到郊外而已嗎?以化學的觀點這是對的,是很棒的見解,但是這個觀點忽略了科技產業與工程電力系統的複雜性

目前我們電力系統的負載(電力消耗)在白天和晚上是不同的,以民國100年為例,白天的尖峰用電負載大約33000 MW(百萬瓦),但是晚上離峰用電負載大約24000 MW,換句話說,大部分的電力都是在白天大家上班或工廠上工時消耗掉的,而晚上大家都在睡覺,城市一片漆黑,用電量只有白天的70%而已。問題是,目前我們的發電系統,不論是火力或核能發電的輸出電力大約是固定的,因為發電廠沒辦法在晚上將蒸氣機或核子反應爐關閉。在工廠裡,要關閉蒸氣機或反應爐可是一件大事,一旦關閉再開啟,有一段時間輸出的能量無法利用,前後可能要數小時甚至數天的時間才能恢復正常運作,中間的能源與金錢損失是很鉅大的,這就是為什麼日本311大地震明明地震已經很嚴重,東京電力公司卻沒有立刻關閉核子反應爐檢修,才會被30分鐘後來的海嘯造成核子災難。

前面說明的意思很簡單,目前我們電力系統在晚上有30%的電量是被「浪費掉」的,以目前的技術,仍然無法有效的將這30%的能量回收,與其浪費掉,為什麼不拿來替電動汽車充電呢?白天我們開車出門,晚上回家恰好用這30%浪費掉的能量來充電呀!所以電動汽車的使用,並不會造成發電廠必須產生更多的電,相反的,電動汽車可以回收晚上這30%浪費掉的電,還可以減少汽油燃燒與空氣污染,可是一舉兩得的呢!

問題是,目前電池技術還不成熟,充飽一次電池可以行駛的距離不夠遠,而且電池的能量密度太低,體積大又笨重,造成汽車行駛時浪費了許多能源在載這個電池前進,此外,目前的電力系統(變電箱)無法負荷每戶人家晚上在停車場充電時所需要的大電流,再加上電池充電時間太長,不符合我們在加油站可以快速加油的生活習慣,針對這個問題,雖然有廠商提出以「更換電池」取代「充電」,但是要在加油站更換400公斤的電池可不是一件容易的事呢!因此電動汽車產業目前仍然有許多困難有待克服,依照目前的技術,只有油電混合車能夠減少汽油消耗與空氣污染,又可以快速加油不必改變大家的生活習慣,因此油電混合車在未來的成長是可以預期的。

曲建仲:任職美商德州儀器公司

原文刊載於科學月刊第四十四卷第九期

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