1. Los problemas medioambientales y energéticos del transporte son los principales desafíos que enfrenta el mundo en el siglo XXI, especialmente para China.
La propiedad mundial actual de automóviles es de aproximadamente 800 millones de vehículos. Se espera que para 2020, la propiedad mundial de automóviles alcance los 654,38+0,2 mil millones de vehículos, principalmente de países en desarrollo. Según estadísticas de la Agencia Internacional de Energía (AIE), en 2001, el 57% del consumo mundial de petróleo se produjo en el sector del transporte (del cual Estados Unidos representó el 67%). Se espera que para 2020, el petróleo para el transporte represente más del 62% del consumo total mundial de petróleo. El Departamento de Energía de Estados Unidos predice que habrá una brecha neta entre la demanda mundial de petróleo y la oferta de petróleo convencional después de 2020. La brecha entre la oferta y la demanda en 2050 será casi el doble de la producción total de petróleo del mundo en 2000. Al mismo tiempo, el consumo de energía del transporte es también una de las principales fuentes de contaminación ambiental local y de emisiones globales de gases de efecto invernadero. Con este fin, el mundo ha llegado a un * * * consenso: la transformación energética del transporte es imperativa.
En los últimos años, la industria automovilística de China se ha desarrollado rápidamente. En 2005, la producción y las ventas de automóviles de mi país superaron los 5,7 millones de unidades, ocupando el tercer y segundo lugar en el mundo, respectivamente. Las exportaciones de automóviles y automóviles de marca propia aumentaron significativamente. Se prevé que para 2020 China se convertirá en el mayor fabricante de automóviles del mundo y en uno de los principales exportadores de automóviles. En la actualidad, la propiedad de automóviles per cápita en China sigue siendo muy baja. En 2003, el número de automóviles por cada 1.000 habitantes era sólo el 2,5% (19) del de Estados Unidos, que era aproximadamente el mismo nivel que Estados Unidos hace 90 años. Es el país con mayor potencial en el mercado mundial del automóvil. Se espera que el número de automóviles alcance entre 130 y 150 millones en 2020. Sin embargo, cuando China acaba de entrar en la sociedad del automóvil y la proporción del consumo de petróleo para automóviles en el consumo total de petróleo (menos de 1/3) sigue siendo muy inferior al promedio mundial (más de 1/2), ya hemos sentido el aumento suministro de petróleo. Al mismo tiempo, la contaminación del aire y las emisiones de dióxido de carbono causadas por el consumo de combustible de los automóviles se han convertido en problemas cada vez más graves. China se ha convertido en el segundo mayor emisor de dióxido de carbono del mundo y las consiguientes disputas políticas y económicas internacionales se intensificarán. Esto demuestra plenamente que los problemas de seguridad petrolera y transporte energético que enfrenta nuestro país se volverán más intensos, más influyentes y más graves. Según el desarrollo del sistema tradicional de transporte de energía y energía, es insostenible. La tendencia general es lograr la transformación del sistema de transporte de energía y energía de mi país.
2. Los próximos 20 años serán un período de oportunidades estratégicas para la transformación del sistema energético y de transporte de China.
Históricamente, los cambios en los sistemas de energía del transporte han estado en el centro de las revoluciones tecnológicas y los cambios económicos. En el siglo XIX, los trenes de carbón y vapor desencadenaron la Revolución Industrial en Europa y abrieron la economía industrial y la civilización de la humanidad. En el siglo XX, el petróleo y los vehículos con motor de combustión interna contribuyeron al despegue económico de los Estados Unidos, llevando a la humanidad a un sistema económico y prosperidad material basados en el petróleo, y también plantearon enormes desafíos al entorno energético. Al entrar en el siglo XXI, varias nuevas tecnologías de energía vehicular representadas por combustibles alternativos y energía híbrida se han desarrollado rápidamente y compiten entre sí, desencadenando un nuevo cambio tecnológico, lo que indica que la humanidad entrará en el período de transición de la era posterior al petróleo y la tecnología energética. innovación Un período de oportunidad para lograr grandes avances.
Las principales tendencias en esta reforma del sistema energético y eléctrico son la diversificación energética de los vehículos, la electrificación de la potencia de los vehículos y la limpieza de las emisiones de los vehículos: los biocombustibles basados en energías renovables tienen buena aplicabilidad a varios tipos de vehículos y se han convertido en nuevos combustibles promovidos por En varios países, la energía híbrida, como plataforma para nuevas tecnologías energéticas y energéticas para automóviles, hereda la tecnología avanzada de los motores de combustión interna y la combina con modos de conducción eléctrica eficientes y limpios, que no solo aprovechan al máximo la infraestructura de combustible existente, sino que también se adaptan a diversos tipos de energía. Los nuevos tipos de combustibles se han convertido ahora en un hito en la industrialización de los nuevos vehículos de motor; como nuevo dispositivo de conversión de energía, las pilas de combustible todavía tienen muchos obstáculos técnicos que superar, pero como una solución a largo plazo para la nueva generación de energía para automóviles. y sistemas de energía, todavía son reconocidos por el mundo.
La transformación de la energía y la tecnología energética del automóvil es un proceso largo. Se espera que la energía híbrida se vuelva popular gradualmente en el corto y mediano plazo; la comercialización a gran escala de vehículos de pila de combustible se producirá después de 2020. Frente al desarrollo a mediano y largo plazo de la tecnología automotriz, este período de cambio tecnológico en los automóviles de China brinda una oportunidad histórica para la reforma del sistema de energía y energía del transporte de China.
Una de las oportunidades: los recursos y las condiciones energéticas de China son adecuados para el desarrollo de nuevos sistemas de transporte de energía. China tiene escasez de petróleo, gas natural y carbón, lo que plantea serios desafíos para el desarrollo sostenible de la energía del transporte.
Una variedad de combustibles alternativos basados en las características de diversos recursos pueden aprovechar al máximo las ventajas del vasto territorio y los diversos recursos de mi país, y desarrollar la industria de combustibles a base de carbón, la energía agrícola a base de biomasa y diversas industrias de combustibles a base de gas natural. según las condiciones locales. Tecnología de combustible de gas para lograr la diversificación de la energía del transporte. Al mismo tiempo, desde la perspectiva de la distribución urbana y rural de mi país, el modelo urbano se caracteriza por grandes aglomeraciones urbanas y la infraestructura de combustible para automóviles está relativamente concentrada, lo que favorece la gestión y supervisión de combustibles limpios. Las características de los recursos energéticos primarios en las vastas áreas rurales de China varían de una región a otra, lo que hace más adecuado desarrollar un sistema de suministro de combustible que diversifique la energía primaria y localice la producción y el consumo de combustible.
Oportunidad 2: China tiene la ventaja de ser un recién llegado y darse cuenta de la transformación del sistema de energía y energía del transporte. A juzgar por la etapa de desarrollo de los automóviles chinos, tiene la ventaja de llegar tarde. Aunque los gobiernos de los países desarrollados han promovido enérgicamente la aplicación de varios vehículos de combustible alternativo y la transformación a sistemas de energía para vehículos con pilas de combustible de hidrógeno, sus industrias automovilísticas tradicionales son enormes, la infraestructura petrolera está completa y los hábitos de consumo son difíciles de cambiar. El costo de implementar la transformación es alto y la transformación es difícil. Sin embargo, la industria automotriz de mi país acaba de desarrollarse y la tasa de penetración de los automóviles es baja. Existe un mayor grado de libertad en las elecciones estratégicas para el desarrollo de los sistemas de energía de los automóviles. En comparación con los vehículos convencionales, mi país tiene ventajas comparativas en la investigación, el desarrollo y la industrialización de vehículos de nuevas energías. Con las políticas adecuadas, podemos ser los primeros en el mundo en lograr la transformación.
La tercera oportunidad: la implementación de la reforma del sistema de energía del automóvil es un requisito inevitable para el resumen estratégico y el desarrollo de la práctica exitosa de mi país en el desarrollo de vehículos limpios y eléctricos durante muchos años. Sobre la base de consideraciones estratégicas de la seguridad energética de China, la protección ambiental y el desarrollo de la industria automotriz de China, durante el período del "Noveno Plan Quinquenal", el Ministerio de Ciencia y Tecnología, junto con los ministerios y comisiones pertinentes, organizaron y implementó la "Acción sobre vehículos limpios" y logró importantes resultados graduales. Actualmente, China cuenta con 220.000 vehículos a gas y más de 700 gasolineras, que reemplazan 6,5438+0,5 millones de toneladas de petróleo cada año. Además, los vehículos a gas natural están mostrando un rápido crecimiento y se espera que entren en la etapa de promoción y aplicación a gran escala en los próximos años. Durante el período del "Décimo Plan Quinquenal", el Ministerio de Ciencia y Tecnología organizó e implementó el "Gran Proyecto de Ciencia y Tecnología para Vehículos Eléctricos", que es uno de los proyectos de ciencia y tecnología más grandes con una inversión nacional de 880 millones de yuanes. . Más de 200 unidades y más de 2.000 pilares científicos y tecnológicos participan directamente en la implementación, y inicialmente se ha formado un mecanismo de cooperación entre el gobierno, la industria, la academia, la investigación y la aplicación. En la actualidad, los pequeños vehículos eléctricos puros han comenzado la industrialización a pequeña escala, muchos modelos de vehículos híbridos han pasado la certificación nacional y se han convertido en productos, y los vehículos de pila de combustible han entrado en la etapa de demostración y evaluación. Las pilas de combustible, las baterías eléctricas, los motores de propulsión y los sistemas de control electrónico desarrollados independientemente tienen capacidades de producción en masa. Esto ha sentado una sólida tecnología, talento y base práctica para la implementación de la estrategia de transformación de la energía automotriz de China.
II. Opciones estratégicas para el desarrollo del sistema de energía y energía del transporte de China
Con base en los desafíos y oportunidades que enfrenta el sistema de energía y energía del automóvil de mi país, los objetivos de desarrollo de mi país. La energía y el sistema eléctrico del automóvil deben basarse en la transformación lo antes posible. Sin embargo, los nuevos sistemas de energía y potencia de los vehículos están indisolublemente ligados a los sistemas de energía y potencia de los vehículos existentes. Al mismo tiempo, los actuales problemas de desarrollo de la industria automotriz y conservación de energía y protección ambiental de China deben resolverse mediante las tecnologías energéticas y energéticas existentes en los automóviles. Por lo tanto, debemos elegir una estrategia de interacción paralela y desarrollo coordinado entre "transición" y "transformación". Por un lado, desarrollamos vehículos que ahorran energía para resolver el inminente problema de seguridad energética, por otro lado, llevamos a cabo investigaciones sobre vehículos de nueva energía, apuntando a las alturas de la futura competencia automovilística y logrando el desarrollo sostenible de la energía automotriz; y sistemas de energía.
1. Vehículos que ahorran energía
Optimizar el sistema de energía de los automóviles existente basado en motores de petróleo y de combustión interna, desarrollar vehículos que ahorren energía y centrarse en el desarrollo de inyección directa. Motores de combustión interna y sus sistemas híbridos. Utilizar la infraestructura existente de combustibles líquidos para implementar una estrategia de gasolina y diésel limpios e integrarlos gradualmente con los estándares internacionales de combustibles. Desarrollar vigorosamente varios combustibles sintéticos, especialmente combustibles sintéticos a base de carbón que estén en línea con las condiciones nacionales de mi país, y mezclarlos con gasolina; y diésel para formar un nuevo sistema de combustible limpio.
Desde 2000, el consumo anual de gasolina y diésel de los automóviles de mi país (incluidos los vehículos agrícolas) representa aproximadamente la mitad del consumo total de gasolina y diésel del país, y el consumo de petróleo es aproximadamente 1/3. Estos datos ilustran tres cuestiones: 1) El consumo total de gasolina y diésel de los automóviles está creciendo rápidamente con el consumo total de petróleo. Teniendo en cuenta que el mercado del automóvil sigue calentándose, los riesgos para la seguridad del petróleo son grandes. 2) En comparación con el nivel promedio internacional, el consumo de gasolina y diésel de mi país representa una proporción menor del consumo total de petróleo. Ajustando y optimizando la estructura del consumo de petróleo se puede lograr la sustitución indirecta de los combustibles para automóviles. Principalmente a través de la sustitución, los combustibles industriales que son menos difíciles de reemplazar serán reemplazados primero por productos no derivados del petróleo, y los automóviles utilizarán combustible de petróleo crudo.
Así, con el mismo consumo total de combustible, hay más de un 20% de margen para aumentar el consumo de combustible de los vehículos. 3) En la actualidad, la relación entre el consumo total de combustible de los automóviles y la propiedad de automóviles en mi país es relativamente alta, es decir, el consumo de combustible de los automóviles es demasiado alto y el potencial de ahorro de energía es enorme. En 2002, el consumo anual equivalente de combustible para una bicicleta en mi país, después de incluir los vehículos agrícolas y las motocicletas, era de aproximadamente 1,5 toneladas, cifra cercana al consumo medio anual de combustible para una bicicleta en los Estados Unidos en 2000, pero mucho más alto que el de Francia (1,2 toneladas). ) y Japón (1 tonelada). El consumo medio anual de combustible de una bicicleta depende de la tecnología y la estructura del vehículo, el kilometraje de conducción, las condiciones de funcionamiento y otros factores, y existe un gran potencial de mejora a medio y largo plazo. Según los resultados de la investigación estratégica del plan nacional de ciencia y tecnología a mediano y largo plazo en el campo de la energía, se recomienda que el objetivo de ahorro de energía de los automóviles de China en 2020 sea controlar el consumo promedio anual de combustible de un solo vehículo a aproximadamente 1 tonelada bajo la premisa de que el número de automóviles se ajusta a 150 millones. En comparación con la situación actual, el ahorro de combustible es de aproximadamente 1/3 y el potencial de ahorro de combustible es de aproximadamente 70 millones de toneladas. El consumo total de combustible de los automóviles debería controlarse entre 150 y 200 millones de toneladas. Para lograr este objetivo, las principales tecnologías de energía automotriz que ahorran energía son las siguientes:
(1) Tecnología de motor diésel de alta eficiencia
El efecto de ahorro de energía del diésel automotriz Los motores son comparables a los híbridos de gasolina. Según análisis y predicciones del Centro de Investigaciones para el Desarrollo del Consejo de Estado, si los vehículos diésel de mi país representan el 20% de los vehículos de pasajeros en 2020, ese año se ahorrarán 18,8 millones de toneladas de combustible. Por lo tanto, nuestro país debería desarrollar vehículos diésel avanzados, pero es necesario resolver las cuestiones técnicas clave del control de emisiones. Incluyendo principalmente: tecnología de control electrónico de motores diésel, tecnología de postratamiento de gases de escape, diésel limpio y tecnología diésel alternativa, sistema de inyección de combustible de alta presión controlado electrónicamente y sistema de gestión electrónica de motores inteligentes, son las tecnologías clave centrales de los motores diésel ecológicos y eficientes; y debería desarrollarse vigorosamente. Se pueden adoptar las siguientes estrategias para el control de emisiones de los motores diésel: la tecnología EGR (recirculación de gases de escape) es madura y eficaz y debe promoverse lo antes posible. La tecnología DPF (trampa de partículas) se popularizará en los vehículos diésel europeos antes de 2010 y en China; Es necesario acelerar su aplicación. Es necesario seleccionar cuidadosamente la ruta técnica para los convertidores catalíticos de óxido de nitrógeno y prestar atención a la aplicación de SCR en vehículos comerciales, el desarrollo de diésel sintético y biodiésel es de gran importancia para resolver el problema de la cantidad y calidad del diésel. Debemos desarrollar vigorosamente tecnologías diésel alternativas y esforzarnos por aumentar la capacidad de producción a más de 100.000 toneladas para 2020. Según las estadísticas de 2002, el consumo total de diésel de los vehículos agrícolas de China es equivalente al de los vehículos diésel convencionales. Desarrollar nuevos vehículos agrícolas económicos y que ahorren energía y utilizar gradualmente la energía agrícola como combustible tiene una gran importancia estratégica para la conservación de la energía de los vehículos y el desarrollo económico rural.
(2) Tecnología de motores de gasolina que ahorra energía
En la actualidad, los automóviles chinos son básicamente automóviles de gasolina, y los motores de gasolina que se utilizan actualmente en los automóviles todavía ahorran más del 20% de energía. potencial. La tendencia de desarrollo de la tecnología de ahorro de energía de los motores de gasolina es: la tecnología de inyección directa en el cilindro, la sobrealimentación auxiliar eléctrica, la válvula eléctrica, la relación de compresión variable y la tecnología de control de desactivación de cilindros se industrializarán en los próximos cinco años. Países de todo el mundo están realizando investigaciones en profundidad sobre la tecnología de motores de gasolina de inyección directa. La tecnología de inyección directa heterogénea representada por Japón enfrenta problemas como la estabilidad de la combustión y el postratamiento, mientras que la tecnología de inyección directa homogénea representada por Europa está en aumento. También hay avances en la tecnología de válvulas eléctricas y motores sin levas. Las válvulas eléctricas tienen el mismo significado que la inyección controlada electrónicamente y traerán una serie de cambios tecnológicos de ahorro de energía al control del sistema de aire del motor y a la gestión del proceso de ciclo, como la eliminación de las válvulas de mariposa, las relaciones de compresión variables, la desactivación parcial de los cilindros, etc. En la actualidad, los automóviles chinos se concentran principalmente en las grandes ciudades. En las ciudades pequeñas y medianas y en las zonas rurales, las motocicletas y las motos de tres ruedas son el principal medio de transporte personal, y su número ha alcanzado más de 65.438+02 mil millones de vehículos. Es necesario mejorar urgentemente su nivel de conservación de energía y protección ambiental, y su tendencia a mejorar merece atención. El desarrollo de vehículos de gasolina ultraminiaturas con características chinas que ahorran energía tiene una importante importancia para el ahorro de energía y perspectivas de mercado.
(3) Tecnología avanzada de motores de combustión interna híbridos
El desarrollo de motores de combustión interna avanzados muestra una tendencia multihíbrida.
Suministro Mixto de Combustibles: Mezcla de gasolina tradicional y diésel con combustibles alternativos. Sobre la base de la gasolina y el diésel convencionales, la mezcla de varios combustibles alternativos, incluido el combustible de éter de alcohol y la gasolina y el diésel, y la realización de un diseño adecuado se convertirá en la tecnología de combustible principal.
Modo de combustión mixta: carga homogénea de motores de gasolina y encendido por compresión de motores diésel. La tecnología de motor de combustión interna HCCI se desarrolla sobre la base de la tecnología de mezcla de combustible y la tecnología de control. Combina las ventajas de los motores de gasolina y diésel.
Mezcla de potencia de salida: Mezcla de potencia de motor de combustión interna y potencia de motor eléctrico. El nuevo dispositivo integrado ISG de motor de arranque/generador de alta potencia y la nueva tecnología de sistema de suministro de energía no son solo la expansión y profundización de la tecnología de control electrónico del motor de combustión interna, sino también la tecnología de módulo básico de sistemas de transmisión híbridos complejos.
Los motores híbridos de combustión interna son un puente entre las tecnologías automotrices existentes que ahorran energía y son respetuosas con el medio ambiente y las tecnologías de vehículos de nueva energía.
2. Vehículos de nueva energía
Desarrollar una nueva generación de sistemas de energía para automóviles y desarrollar vehículos de nueva energía. Centrarse en el desarrollo de diversos motores de combustible líquido alternativo y sus vehículos híbridos, y hacer una transición gradual a híbridos que utilicen biocombustibles e híbridos recargables. Desarrollar aún más la infraestructura de combustible de gas con gas natural como elemento principal y construir gradualmente un suministro de combustible de gas sostenible a largo plazo; desarrollar una red basada en motores de gas natural, especialmente motores de combustión interna de gas natural/hidrógeno y sus híbridos, desarrollar una nueva generación de motores de pila de combustible y sus híbridos para alcanzar la comercialización a gran escala para 2020; Avanzar y desarrollar vehículos eléctricos puros adecuados a las condiciones nacionales de mi país, especialmente vehículos microeléctricos puros. Centrándonos en los vehículos de transporte público urbano, promoveremos constantemente la demostración y comercialización de vehículos de nueva energía.
(1) La dirección y el enfoque de la transformación de la energía del automóvil
La dirección de la transformación de la energía del automóvil será desde el petróleo, el gas natural/metano de yacimientos de carbón y los combustibles a base de carbón hasta la biomasa. combustibles, energía fósil y energía nuclear, transformación de la producción de hidrógeno con energía renovable en generación de energía. Desde la perspectiva de las fuentes de recursos, las principales fuentes de combustibles alternativos al petróleo para vehículos en el mediano y largo plazo provendrán de tres vertientes: combustibles basados en carbón, biocombustibles y combustibles de gas natural. Para 2020, el volumen total alcanzará más de 30 millones de toneladas, lo que representará entre el 15% y el 20% del consumo total de combustible de los vehículos, que es básicamente el mismo objetivo esperado de la UE. Desde la perspectiva de la aplicación en vehículos, existen tres categorías principales de combustibles alternativos para vehículos: combustibles oxigenados (alcoholes/éteres/ésteres), aceites sintéticos (BTL/CTL/GTL) y combustibles gaseosos (gas metano/gas de síntesis/hidrógeno). La tecnología de combustibles oxigenados está madura y es el foco de reciente promoción y aplicación. Generalmente es adecuado para su uso en mezclas. El aceite sintético es totalmente compatible con la infraestructura y los sistemas tecnológicos de los vehículos existentes y es un combustible de alta calidad y respetuoso con el medio ambiente. Todavía hay mucho margen de mejora en su tecnología. A medio y largo plazo se convertirá en un importante combustible alternativo. Entre los combustibles gaseosos, el gas metano es el foco de atención a corto y medio plazo. Tomemos como ejemplo el gas natural. En 2020, el suministro de gas natural de China superará los 654,38+20 mil millones de m3. Si alrededor del 654,38+00% se utiliza en automóviles, sustituirá alrededor de 654,38+0 millones de toneladas de gasolina y diésel. El gas de síntesis es un gas rico en hidrógeno producido a partir de diversas fuentes de energía primaria mediante un proceso de gasificación. Es el gas materia prima para varios combustibles nuevos para automóviles. También se puede utilizar directamente como combustible para vehículos y desempeña un papel clave en la conversión de energía de los automóviles. El hidrógeno es un combustible respetuoso con el medio ambiente, con amplias fuentes de materias primas y cero emisiones. Es uno de los objetivos estratégicos de la transformación energética del automóvil. De acuerdo con el plan nacional de desarrollo científico y tecnológico a mediano y largo plazo, mi país implementará avances clave en la tecnología de la energía del hidrógeno desde tres aspectos: investigación científica básica, innovación tecnológica de vanguardia y desarrollo de aplicaciones de ingeniería.
(2) Conversión de energía del automóvil y energía híbrida
El sistema de energía del automóvil es un sistema completo que incluye combustible, motor y sistema de transmisión de potencia. Según el análisis del ciclo de vida, la mejor combinación de eficiencia del petróleo derivado del pozo a la rueda es: gasolina/diésel-motor de combustión interna-híbrido; las pilas de combustible de hidrógeno y sus híbridos derivados del gas natural y el carbón se pueden combinar con combustible sintético de combustión interna; Motores de competición Momentum y sus híbridos. En los últimos años, el mayor avance en los sistemas de energía de los automóviles ha sido la tecnología híbrida, que ha sentado una plataforma básica para la transformación de los sistemas de energía de los automóviles.
En la actualidad, la industrialización de los vehículos híbridos con motor de combustión interna supone un hito en la revolución energética. Los automóviles que utilizan un sistema híbrido de gasolina pueden ahorrar alrededor del 40% de combustible en condiciones urbanas. La energía híbrida también proporciona una nueva forma eficaz de controlar las emisiones de los vehículos, especialmente en condiciones urbanas. Dado que el coche particular en nuestro país se concentra principalmente en ciudades grandes y medianas, los vehículos eléctricos híbridos son muy adecuados para su promoción y uso en nuestro país. Al mismo tiempo, nuestro país es un gran país de transporte público y también es de gran importancia promover el uso de vehículos híbridos en los autobuses. Es necesario aprender de la experiencia de desarrollo y los modelos comerciales acumulados por la industria automotriz de mi país en cambios tecnológicos como la inyección de control electrónico del motor, y desarrollar y promover vigorosamente la energía híbrida a través de políticas de incentivos como los incentivos fiscales.
Hay dos rutas técnicas para el desarrollo de la energía híbrida en China en el futuro que merecen atención: primero, la modularización de la energía híbrida automotriz. Mediante el desarrollo y combinación de módulos funcionales se promueve paulatinamente la electrificación de las fuentes de alimentación para automóviles. Desde "microhíbrido" con funciones automáticas de arranque, parada y parada en ralentí, hasta "híbrido suave" con motor híbrido paralelo como cuerpo principal, hasta "híbrido completo" caracterizado por híbrido, con energía eléctrica La proporción aumenta gradualmente y finalmente pasa a una serie "híbrido enchufable". El segundo es la plataforma del sistema híbrido de autobuses urbanos.
El grupo electrógeno + motor de accionamiento + dispositivo de almacenamiento de energía constituyen la plataforma tecnológica básica del sistema híbrido. Al cambiar diferentes trenes de potencia auxiliares (APU) para adaptarse a diferentes dispositivos de conversión de energía y potencia, desde motores de gasolina y diésel de combustión interna hasta celdas de combustible de hidrógeno, se forman diferentes híbridos gasolina-eléctrico, gas-eléctrico y eléctrico-eléctrico para promover la fluidez. transición del sistema eléctrico y conversión.
(3) La clave y el cuello de botella de la conversión de energía en los automóviles: las baterías de potencia y las pilas de combustible de hidrógeno.
En la actualidad, las baterías eléctricas nuevas no pueden cumplir con los requisitos del uso de automóviles. Incluso las baterías eléctricas para vehículos híbridos que se han industrializado en el extranjero todavía tienen problemas como un alto costo inicial y una vida útil corta. Las baterías eléctricas implican tres tipos de vehículos eléctricos: híbridos, eléctricos puros y de pila de combustible. Por lo tanto, los cambios en el sistema energético dependerán en gran medida de los avances en la tecnología de las baterías. Aunque la industrialización de la energía híbrida promoverá en gran medida el progreso tecnológico de las baterías eléctricas, especialmente las baterías de alta potencia, la experiencia en investigación y desarrollo de baterías eléctricas para vehículos en los últimos 30 años muestra que su progreso tecnológico será estable y a largo plazo. y gradual.
El sistema de pila de combustible de hidrógeno es el motor de automóvil más eficiente y puede aportar un nuevo concepto de diseño de automóvil. Según las estadísticas de la AIE IEA2004, alrededor del 12% de los fondos públicos mundiales utilizados para la investigación y el desarrollo de tecnologías energéticas se invierten en pilas de combustible de hidrógeno. En los últimos años, la tecnología de los vehículos de pila de combustible se ha desarrollado rápidamente. Por ejemplo, el coste de producción en masa de pilas de combustible se ha reducido a casi 100 dólares EE.UU./kW. Sin embargo, la comercialización de pilas de combustible para automóviles todavía enfrenta una serie de desafíos importantes: la vida útil aún debe duplicarse y aún quedan problemas importantes, como el almacenamiento de hidrógeno y la infraestructura de la fuente de hidrógeno, que deben resolverse. Ya pasó el primer clímax de la I+D y la inversión en la tecnología de pilas de combustible de membranas de intercambio de protones para automóviles, marcada por membranas de baja temperatura y placas de electrodos de carbono. Está surgiendo una nueva generación de tecnología caracterizada por membranas compuestas reforzadas de alta temperatura, catalizadores con bajo contenido de platino y placas bipolares de metal. El Departamento de Energía de Estados Unidos publicó su hoja de ruta tecnológica más reciente en agosto de 2005, y el Congreso de Estados Unidos aprobó la inversión continua en pilas de combustible de hidrógeno. El mundo sigue trabajando intensamente para la industrialización de las pilas de combustible. En la competencia por la tecnología de pilas de combustible de hidrógeno, China ocupa el segundo lugar después de Japón, Canadá y Estados Unidos.
En general, las pilas de combustible son una solución a largo plazo para los sistemas de propulsión de vehículos. Entre ellos, se espera que los autobuses urbanos de pila de combustible sean los primeros en comercializarse. Estados Unidos está implementando un plan nacional con el objetivo de que los autobuses urbanos de pila de combustible representen el 65.438+00% de los nuevos autobuses urbanos para 2065.438+05. En comparación, el transporte público urbano tiene una posición más estratégica en China y la industria del transporte público de China es más competitiva a nivel internacional. Los autobuses de pila de combustible deben considerarse un gran avance en la comercialización de vehículos de pila de combustible.
(4) La tendencia de desarrollo y las perspectivas de proceso de los vehículos de nueva energía en mi país.
Con base en varias predicciones de investigaciones extranjeras y las hojas de ruta de desarrollo tecnológico de las principales compañías automovilísticas y energéticas internacionales, combinadas con las condiciones nacionales específicas y el estado de desarrollo de mi país, inicialmente podemos esperar la tendencia de transformación de mi país. sistema de energía de los automóviles:
1) Alrededor de 2010, con el aumento de los precios del petróleo, la recaudación de impuestos sobre los combustibles y la integración internacional de las regulaciones sobre emisiones, la transformación tecnológica de los sistemas de energía y energía de los automóviles de China alcanzará un punto de inflexión. Llegará el clímax de la industrialización automotriz de nuevos sistemas de energía con energía híbrida y combustible mixto como cuerpo principal.
2) Alrededor de 2020, con el surgimiento de la brecha entre la oferta y la demanda de petróleo convencional, la implementación de políticas y regulaciones de CO2 y el avance de nuevas tecnologías energéticas y energéticas, como las pilas de combustible y las baterías eléctricas, Las tecnologías de sistemas de energía y energía automotriz de mi país habrán más avances en la transformación y se espera que aumente la industrialización de los vehículos de pila de combustible.
3) En la primera mitad del siglo XX, se desarrollaron motores avanzados de combustión interna y vehículos híbridos basados en diversos combustibles líquidos y su infraestructura, vehículos de gas y de pila de combustible basados en diversos combustibles gaseosos y su infraestructura, combustible eléctrico. Los vehículos puramente eléctricos y su infraestructura coexistirán durante mucho tiempo. Entre ellos, dominarán los motores avanzados de combustión interna y los vehículos híbridos. Se espera que la suma de los vehículos de gasolina, de pila de combustible y los vehículos eléctricos puros represente entre 1/3 y 1/2 de las ventas de automóviles a mediados del siglo XXI.
El proceso de desarrollo de nuevos sistemas de energía y energía para los automóviles de China avanzará gradualmente hacia la vanguardia mundial a lo largo del camino con características chinas.
◎ Los vehículos híbridos y con motor de combustión interna tendrán algunos modelos especiales, como mini vehículos híbridos suaves adecuados para las condiciones urbanas chinas y vehículos de gasolina ultraminiatura adecuados para las características regionales. Los combustibles utilizados a corto y medio plazo serán principalmente gasolina y diésel, mezclados con cantidades menores de combustibles alternativos.
A medio y largo plazo, la proporción de diversos combustibles alternativos aumentará gradualmente y se desarrollarán gradualmente vehículos híbridos de combustión interna enchufables basados en biocombustibles;
◎ Los vehículos de gas y de pila de combustible partirán del Las flotas de autobuses a gas natural y las flotas de autobuses híbridos de pila de combustible más grandes del mundo están desarrollando gradualmente vehículos industrializados de pila de combustible de hidrógeno a gran escala;
◎El mayor productor de bicicletas eléctricas del mundo lanzará vehículos eléctricos puros (producción anual de 654,38 millones de unidades) ) y será ampliamente utilizado.
Teniendo en cuenta diversos riesgos e incertidumbres en la investigación, el desarrollo y la aplicación de nuevas tecnologías, la predicción anterior es una estimación relativamente preliminar y aproximada y debe revisarse en función de los nuevos desarrollos. Pero esta perspectiva puede ser nuestro objetivo.
En tercer lugar, China debería adoptar contramedidas científicas y tecnológicas
Basadas en la doble estrategia de desarrollo de "transición" y "transformación" de los vehículos de nueva energía y de ahorro de energía, el desarrollo científico y tecnológico Se pueden seguir contramedidas del sistema de energía automotriz de mi país. Tres rutas técnicas básicas. Enfoque triple, interacción paralela:
(1) Desarrollar y promover motores de combustión interna avanzados y vehículos híbridos para resolver problemas urgentes de conservación de energía y protección del medio ambiente, promover el desarrollo de vehículos de marcas independientes y promover la tecnología transformación de los sistemas de energía.
(2) Desarrollar y aplicar combustibles alternativos para automóviles, como combustibles de gas, combustibles a base de carbón y biocombustibles para promover la diversificación de la energía del transporte y promover la expansión y renovación gradual de la infraestructura.
(3) Llevar a cabo I+D, demostración e industrialización de vehículos de pila de combustible y vehículos eléctricos puros, y promover la innovación tecnológica y avances clave en vehículos eléctricos de nueva energía.
En los últimos años, la implementación de planes nacionales clave de investigación, actuaciones de vehículos limpios y grandes proyectos de tecnología de vehículos eléctricos han impulsado en gran medida la transformación tecnológica de los vehículos ahorradores y de nuevas energías en nuestro país. De acuerdo con el plan nacional de desarrollo científico y tecnológico a mediano y largo plazo, intensificaremos aún más nuestros esfuerzos para promover la innovación tecnológica y la industrialización de la energía y las tecnologías eléctricas automotrices de China. Para ello se recomienda:
1) Apuntar a alcanzar un monto total de ahorro y sustitución de combustible para automóviles de 100 millones de toneladas en 2020 (ahorrando 70 millones de toneladas en lugar de 30 millones de toneladas), promover el interacción entre conservación de energía y vehículos de nueva energía, Coordinar estrategias de desarrollo. En el mercado, debemos centrarnos en los automóviles que ahorran energía, desarrollar vigorosamente automóviles de producción nacional pequeños, miniaturizados, que ahorren energía y sean respetuosos con el medio ambiente, implementar impuestos sobre el combustible lo antes posible y aumentar la publicidad de las regulaciones sobre el consumo de combustible. En términos de investigación y desarrollo, debemos centrarnos en vehículos de nuevas energías, aprovechar el período de oportunidad estratégica para la transformación tecnológica de la energía y los sistemas eléctricos de los automóviles en los próximos veinte años y abordar conjuntamente problemas clave entre la industria, la academia y los institutos de investigación para lograr el salto adelante en el desarrollo de la industria automotriz de mi país desde un país de gran producción a una potencia tecnológica.
2) Adoptar un enfoque triple de "sustitución" (sustitución indirecta), "híbrido" (sustitución parcial) y "sustitución" (sustitución total) para desarrollar de manera constante y vigorosa fuentes de energía alternativas para los automóviles; desarrollar combustibles alternativos al petróleo a base de carbón, biomasa y gas natural para promover la diversificación de la energía del transporte; continuar desarrollando la infraestructura de combustible, gas y electricidad para lograr la mayor compatibilidad e integración de los vectores de energía del transporte; p>
3) Desarrollar alcohol/ Las tres tecnologías de combustibles alternativos de combustible oxigenado de éter/éster, aceite sintético BTL/CTL/GTL y combustible de gas natural/gas sintético/hidrógeno y su tecnología de aplicación en vehículos promueven la diversificación limitada de los combustibles para automóviles. según el momento y el lugar, los combustibles alternativos líquidos deberían centrarse en combustibles mixtos y reemplazar gradualmente la gasolina y el diésel a base de petróleo mediante un diseño de combustible razonable, una combinación optimizada de vehículos y una gestión estandarizada del petróleo para promover plenamente la innovación tecnológica en los combustibles para vehículos, especialmente la tecnología de gas de síntesis y el almacenamiento de hidrógeno; y tecnología de transporte, y establecer una plataforma de tecnología básica de combustibles alternativos para adaptarse a los cambios y la transición de los combustibles alternativos en el proceso de transformación de la energía del transporte;
4) Con motores de combustión interna avanzados y sus sistemas híbridos, motores de pila de combustible y sus sistemas híbridos, baterías de energía/ Con supercondensadores y sus sistemas de propulsión eléctrica como núcleo, llevaremos a cabo investigaciones sobre tecnologías clave de nuevos sistemas de energía, dominaremos un conjunto completo de derechos de propiedad intelectual y estableceremos sistemas industriales relevantes con la industrialización; de vehículos híbridos suaves como precursores, promoveremos la investigación, el desarrollo y la comercialización a gran escala de varios vehículos híbridos, lograremos un avance en el desarrollo de automóviles de marcas independientes sobre la base de la industria de bicicletas eléctricas única de China con producción anual y. ventas que superan las 100.000 unidades en todo el mundo, cambiar los hábitos culturales tradicionales del automóvil, revisar los estándares y regulaciones relevantes y desarrollar bicicletas eléctricas puras con características chinas con miniautos como vehículos eléctricos;
5) Centrarse en lo urbano. vehículos y aumentar el desarrollo del mercado de diversos vehículos eléctricos de nueva energía.
Utilizar la energía híbrida como plataforma unificada, lograr escala a través de la plataforma y la serialización, y promover la comercialización de tecnología de punta: los vehículos de celda de combustible a través de escala se guiarán por políticas, estándares y regulaciones, promoverán la miniaturización de vehículos y priorizarán el transporte público; progreso integral de los conceptos de transporte y conceptos de consumo, y crear un entorno de mercado para tecnología de innovación independiente que esté en línea con las condiciones nacionales de mi país. (El autor es profesor y supervisor de doctorado en la Universidad de Tsinghua, director del Departamento de Ingeniería Automotriz de la Universidad de Tsinghua y director del Laboratorio Estatal Clave de Seguridad Automotriz y Conservación de Energía).
(de "Pueblo Tsinghua")