電動車與清潔的空氣


1982年 3月147期｜上一篇｜下一篇＃發行日期：1982、03 ＃期號：0147 ＃專欄：＃標題：電動車與清潔的空氣＃作者：馮玉蘭．充電時產生的污染質．保護工作人員．減低噪音量．全球的趨勢		電動車與清潔的空氣（譯案：電動車的發展，是石油危機聲中各種能源替代方案中之一議。其研究過程中，有那些因素值得考慮，如居住環境的空氣品質、工作人員的安全、電動車本身的能源效率……；又有那些條件必須克服，方具有商業推廣的價值，如電池功能、車輛的重量和價格……等，都是非常有趣而值得深思的問題。清華大學與唐榮公司發展電動車已有多年，且已交郵政、電信機構試用。本文或有助於大眾對國外電動車的發展與影響有概略的了解。）據最近的實驗研究指出，如果電動車繼續朝工業化發展成長，則由未燃燒完全的碳氫化合物、一氧化碳及氧化氮等造成的空氣污染負荷將可減輕。美國已經作了許多有關的研究，如電動車的發展對環境可能產生多大的衝擊，法令上應對這種車輛之能量效益作何種考慮。參與工作的主要機構包括阿岡國家實驗室（Argonne National Laboratory）、通用研究室（General Research Corporation）及環境保護署（Environmental Protection Agency）。阿岡實驗室在美國能源部的支助下，研究電動車對環境的潛在效應，並且估計電動車一旦成為主要的運輸工具時，究竟會造成多大的衝擊。國會的技術評議委員會則與加州聖巴巴拉的通用研究室簽約，探討電動車在工業技術方面的衝擊，其中也包括對環境的影響。環境保護署也在密切注意這種車輛的發展，因為該署有責任提出法規草案，對新車種的能源效益加以限制。環境保護署與電動車委員會的官員還希望進一步了解，在電動車逐漸走向大眾化的過程中，環境保護署參與這項發展的可能性、其對環境可能造成的影響及對都市可能產生的利益。阿岡實驗室有一篇研究報告，以五種假設狀況預測1985年、1990年及2000年的電動車市場情形。估計到西元2000年，路上行駛的電動車將在數百萬輛到2400萬輛之間。如根據能源部推動的電動車發展計畫預測，1987年初將只有近10萬輛電動車上路。充電時產生的污染質大部分阿岡報告均指出，電動車及電池的製造過程，對環境可能產生的危害遠比行駛電動車的本身要大得多。電池在充電過程會釋放微量的排出物，例如鎳-鐵電池在充電或行駛途中可能釋出氫氣。鉛蓄電池於充電時會產生銻化氫（Stibine, SbH₃），這種毒氣在某一暴露量下會破壞血液，引起嚴重的胃腸不適，最後導致死亡。不過，充電時的銻化氫暴露量非常小，如果充電的地點通風良好，對操作人員的健康不會造成傷害，對鉛蓄電池的製造工人而言，這種危險性也很小。電池的製造和充電過程，會因燃煤而增加二氧化硫的釋放量。然而對任何都市或農業地區的空氣品質將不致於造成淨變化，總懸浮微粒的負荷量也不會有顯著的差異。基本上，電動車本身排出的懸浮微粒等於零。空氣品質所以不發生淨變化的原因，在於供給電池製造所需能量的發電廠，其排出的污染物質正好抵銷電動車本身的效益。不過，電廠排出的微粒與傳統車輛的排出物則不盡相同，因大多數電廠都位於偏遠地區，不致於像傳統汽車一樣，對都市地區造成空氣污染。且其排出物的散布點也較高，不像傳統車輛污染地表面。普渡大學的科技工程研究所也進行許多與電動車有關的探討，某些預備試驗即在討論電池生產所導致的電廠總排放量的改變。有幾個因素使得這項測定非常困難。主要的問題是，電廠可用煤、石油或核能等不同的燃料發電。這些電廠都會排出或多或少種類不同的微粒，並且還隨著一天內的不同時間而變化，因此很難測得準確的排出總量。阿岡報告還指出，產量日增的電動車並不會對全美國的水質狀況構成顯著的危害，然而進入水源的鉛、硝酸鹽、硫化物及氯化鉀的數量，卻會因電池及電動車的產製，造成局部性的顯著增加。固體廢棄物也會因為電動車的製造與維修而增加，並可能集中於某些主要的金屬、煤產區及火力電廠附近。保護工作人員雖然工作人員會暴露在危險品及毒性物質之下，然而阿岡實驗室估計，到1987年初，這些物質的排放量將不會超出1975年排放量的0.02％。他們認為，某些對於工作人員具潛伏危險性的工作地點，必須作進一步調查，例如：電池製造過程中，有可能暴露在毒性物質和致癌物下者；大規模處理及回收廢電池時，會因結構物的損壞及電解質的溢漏，而有暴露於灼燒、爆炸及毒素之危險下者；以及車體製造，因石化工程而引起的毒性蒸汽暴露等地區。最近，電池工業技術已經有許多新的突破。由於阿岡的研究工作早在這之前即已著手進行，當時認為電動車銷入市場的數量很少，因此各項預測及對環境衝擊的估計在今天看來，就顯得較為保守。事實上，整個事情的發展顯然是快了許多。由於技術上的突破，通用汽車公司最近宣布到1985年，其電動車年產量將達十萬輛。雖然到目前為止，還沒有其他公司作如此龐大的生產計畫。然而事實上已有許多公司都預備在未來生產電動車，通用公司不過是其中之一罷了。通用研究室預測電動車對空氣品質的影響非常輕微，在某些地區還可能有實質的改善功效。如果電動車能成功的上市，並且取代具污染性的傳統汽車，可以預見一項對環境的最大改善，就是減少了都市內一氧化碳的總量。該研究室也發現，電動車或電池的少量排出物即使是充電的時候也無需注視。此外，電動車的電池不可能因為處理上的困難而造成廢棄物的問題。電動車電池幾乎都可回收再用。由於電池相當重，有些甚至超過1,000磅，因此不可能隨處丟棄。何況其中還附有許多可能用得到的貴重材料以及電子器材。減低噪音量通用還預測電動車將能減輕目前傳統汽車造成的噪音污染負荷。一般認為交通噪音是都市地區最糟的噪音問題，而電動車在行駛中則近乎寂靜無聲。大致說來，通用的研究結論與阿岡的預測十分接近。照通用的看法，電動車的發展相當樂觀。不過，它們也不是萬靈丹。由於美國燃油節約計畫的實施，環境保護署針對電動車的發展，提出一項修正草案，要求電動車的性能在1985必須達到27.5mpg（每加侖平均行駛哩數）的標準。至於如何建立一套相當於一般汽車所用的方法，以便計算電動車的燃料效益，則由能源部負責，同時該部尚須審核環境保護署所提出的能源效益標準。全球的趨勢美國並不是唯一有興趣大規模發展電動車的國家。澳洲、比利時、加拿大、丹麥、法國、英國、愛爾蘭、日本、蘇格蘭、西班牙及西德都有電動車組織。英國的運奶電動卡車已有四十多年的歷史。這批供整個乳業界運送牛奶用的車輛，是目前世界上唯一長期而有效利用的電動車。日本是第一個由政府提供保證，致力發展電動車的國家。到1986年，日本公路上將有二十萬輛電動車行駛。日本的大發（Daihatsu）公司──豐田的附屬公司，自1968年開始商業化生產電動車以來，已經產銷4,000輛商用車。1979年售出320輛電動車，其中130輛為私人車，而非商業用車。西德郵政局則計畫在波昂市，以34輛電動車從事郵遞服務。許多公司在電池工業方面已有重大的突破，其中包括通用汽車及西灣工業（Gulf ＆ Western Industries）。這兩家公司發展的電池，在燃料利用上均遠較汽油引擎經濟。西灣的Rabbit電動車，行駛費用若折合油價，即相當於一加侖46分美元。這個數值是根據每瓩小時電費5分，一次搭載四人，以時速55哩行駛150哩估計。電動車每充電一次，行駛200哩的總費用為美金3.45元。如以美國國內平均油價，每加侖1.25元計，到西元2000年，西灣的電動車每天將為美國節省一百萬桶石油。目前美國每天用油約一千八百萬桶，其中約八百萬桶係靠進口石油供應。估計電動車將可替美國減少約30％的石油進口貿易差額。通用汽車公司也研究出和西灣工業不同的電池。目前已經有四種電池的發展進入新的技術階段，可以在某些限制下，作為電動車的動力來源。以往用來發動老祖母時代電動車的標準鉛蓄電池，由於本身太容易腐蝕，已經快變成老古董了。鉛蓄電池系統在未來可望有很大的改革，不過在技術上必須克服的主要問題還是它的重量，以及如何在負擔得起的價錢內，生產輕型電池。西灣的鋅-氯電池遠比鉛蓄電池的能量密度高，且可再充電。同時，電池裏的活性物質也不會腐蝕或耗盡。這種電池還有許多優點：可在一般室溫下運轉；不論在完全充電或幾乎完全放電狀態下，均可輸出充足的電力；其壽命也較長，預計到1982年將可超過一般電動車電池可充電500次的標準。通用也發展出可充電的鋅-鎳電池，這種電池的壽命較鋅-氯電池短得多；由於車子本身具備再充電設施，因此無需另外購買特殊的充電器。鎳-鐵電池的發展也相當可觀。這種系統的電池壽命很長，性能也較鉛蓄電池優越，只是電池內的鎳電極和鐵電極較為昂貴。以1980年的幣值估計，一套電動車電池的造價約為3,000美元，以致於一輛配備電池的電動車最低價也要8,500美元，其中還不包括所需的充電器費用。估計充電器的價格約為400美元。某些電動車的總價甚至高達14,000美元。如果使用鋅-鎳電池，就不需要外加充電器，不過在換新電池之前，它只能維持30,000哩，不像鋅-氯電池具有行駛二十萬哩的壽命。總而言之，癥結還在於電動車的價格究竟能不能隨產量增加而相對降低。電動車並不十分適於賽車或長途旅行。1900年的一次競賽，一輛Riker電動車曾經贏過與賽的汽車及蒸汽車。然而大多數早期的電動車最高時速都只能達到30哩。目前的情形並沒有多大的改變。雖然在1973年，曾經有電動車創下每小時138.8哩的最高紀錄，然而今日大部分電動車最快也只能開到每小時55哩。製造界聲稱可以生產快速電動車，可是每次充電後所能行駛的距離就會因此而減短。西灣的Rabbit車充電一次（整夜）所能跑的最遠距離為150哩。通用的車型一次充電可以跑100哩左右。一般電動車由0加速到30哩／時約需9秒鐘，由25哩／時加速到55哩／時則需17.6秒。美國交通部認為，電動車這些特性對美國人而言，在理論上並不是真正的問題。調查顯示，90％的美國國內旅遊，其行程安排在20哩或更短距離內；99％在100哩範圍內。因此行駛距離的限制並不構成任何實質的束縛。只是對於自由徜徉慣了的美國人來說，任何限制都是一種阻礙，必須先克服這層心理障礙，才能使電動車由實驗的階段進入廣大的產銷市場。（本文摘譯自EPA Journal, Vol.6, No.9, p 36, 1980）馮玉蘭現任職於中華顧問工程公司。
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1982年 3月147期｜上一篇｜下一篇＃發行日期：1982、03 ＃期號：0147 ＃專欄：＃標題：電動車與清潔的空氣＃作者：馮玉蘭．充電時產生的污染質．保護工作人員．減低噪音量．全球的趨勢		電動車與清潔的空氣（譯案：電動車的發展，是石油危機聲中各種能源替代方案中之一議。其研究過程中，有那些因素值得考慮，如居住環境的空氣品質、工作人員的安全、電動車本身的能源效率……；又有那些條件必須克服，方具有商業推廣的價值，如電池功能、車輛的重量和價格……等，都是非常有趣而值得深思的問題。清華大學與唐榮公司發展電動車已有多年，且已交郵政、電信機構試用。本文或有助於大眾對國外電動車的發展與影響有概略的了解。）據最近的實驗研究指出，如果電動車繼續朝工業化發展成長，則由未燃燒完全的碳氫化合物、一氧化碳及氧化氮等造成的空氣污染負荷將可減輕。美國已經作了許多有關的研究，如電動車的發展對環境可能產生多大的衝擊，法令上應對這種車輛之能量效益作何種考慮。參與工作的主要機構包括阿岡國家實驗室（Argonne National Laboratory）、通用研究室（General Research Corporation）及環境保護署（Environmental Protection Agency）。阿岡實驗室在美國能源部的支助下，研究電動車對環境的潛在效應，並且估計電動車一旦成為主要的運輸工具時，究竟會造成多大的衝擊。國會的技術評議委員會則與加州聖巴巴拉的通用研究室簽約，探討電動車在工業技術方面的衝擊，其中也包括對環境的影響。環境保護署也在密切注意這種車輛的發展，因為該署有責任提出法規草案，對新車種的能源效益加以限制。環境保護署與電動車委員會的官員還希望進一步了解，在電動車逐漸走向大眾化的過程中，環境保護署參與這項發展的可能性、其對環境可能造成的影響及對都市可能產生的利益。阿岡實驗室有一篇研究報告，以五種假設狀況預測1985年、1990年及2000年的電動車市場情形。估計到西元2000年，路上行駛的電動車將在數百萬輛到2400萬輛之間。如根據能源部推動的電動車發展計畫預測，1987年初將只有近10萬輛電動車上路。充電時產生的污染質大部分阿岡報告均指出，電動車及電池的製造過程，對環境可能產生的危害遠比行駛電動車的本身要大得多。電池在充電過程會釋放微量的排出物，例如鎳-鐵電池在充電或行駛途中可能釋出氫氣。鉛蓄電池於充電時會產生銻化氫（Stibine, SbH₃），這種毒氣在某一暴露量下會破壞血液，引起嚴重的胃腸不適，最後導致死亡。不過，充電時的銻化氫暴露量非常小，如果充電的地點通風良好，對操作人員的健康不會造成傷害，對鉛蓄電池的製造工人而言，這種危險性也很小。電池的製造和充電過程，會因燃煤而增加二氧化硫的釋放量。然而對任何都市或農業地區的空氣品質將不致於造成淨變化，總懸浮微粒的負荷量也不會有顯著的差異。基本上，電動車本身排出的懸浮微粒等於零。空氣品質所以不發生淨變化的原因，在於供給電池製造所需能量的發電廠，其排出的污染物質正好抵銷電動車本身的效益。不過，電廠排出的微粒與傳統車輛的排出物則不盡相同，因大多數電廠都位於偏遠地區，不致於像傳統汽車一樣，對都市地區造成空氣污染。且其排出物的散布點也較高，不像傳統車輛污染地表面。普渡大學的科技工程研究所也進行許多與電動車有關的探討，某些預備試驗即在討論電池生產所導致的電廠總排放量的改變。有幾個因素使得這項測定非常困難。主要的問題是，電廠可用煤、石油或核能等不同的燃料發電。這些電廠都會排出或多或少種類不同的微粒，並且還隨著一天內的不同時間而變化，因此很難測得準確的排出總量。阿岡報告還指出，產量日增的電動車並不會對全美國的水質狀況構成顯著的危害，然而進入水源的鉛、硝酸鹽、硫化物及氯化鉀的數量，卻會因電池及電動車的產製，造成局部性的顯著增加。固體廢棄物也會因為電動車的製造與維修而增加，並可能集中於某些主要的金屬、煤產區及火力電廠附近。保護工作人員雖然工作人員會暴露在危險品及毒性物質之下，然而阿岡實驗室估計，到1987年初，這些物質的排放量將不會超出1975年排放量的0.02％。他們認為，某些對於工作人員具潛伏危險性的工作地點，必須作進一步調查，例如：電池製造過程中，有可能暴露在毒性物質和致癌物下者；大規模處理及回收廢電池時，會因結構物的損壞及電解質的溢漏，而有暴露於灼燒、爆炸及毒素之危險下者；以及車體製造，因石化工程而引起的毒性蒸汽暴露等地區。最近，電池工業技術已經有許多新的突破。由於阿岡的研究工作早在這之前即已著手進行，當時認為電動車銷入市場的數量很少，因此各項預測及對環境衝擊的估計在今天看來，就顯得較為保守。事實上，整個事情的發展顯然是快了許多。由於技術上的突破，通用汽車公司最近宣布到1985年，其電動車年產量將達十萬輛。雖然到目前為止，還沒有其他公司作如此龐大的生產計畫。然而事實上已有許多公司都預備在未來生產電動車，通用公司不過是其中之一罷了。通用研究室預測電動車對空氣品質的影響非常輕微，在某些地區還可能有實質的改善功效。如果電動車能成功的上市，並且取代具污染性的傳統汽車，可以預見一項對環境的最大改善，就是減少了都市內一氧化碳的總量。該研究室也發現，電動車或電池的少量排出物即使是充電的時候也無需注視。此外，電動車的電池不可能因為處理上的困難而造成廢棄物的問題。電動車電池幾乎都可回收再用。由於電池相當重，有些甚至超過1,000磅，因此不可能隨處丟棄。何況其中還附有許多可能用得到的貴重材料以及電子器材。減低噪音量通用還預測電動車將能減輕目前傳統汽車造成的噪音污染負荷。一般認為交通噪音是都市地區最糟的噪音問題，而電動車在行駛中則近乎寂靜無聲。大致說來，通用的研究結論與阿岡的預測十分接近。照通用的看法，電動車的發展相當樂觀。不過，它們也不是萬靈丹。由於美國燃油節約計畫的實施，環境保護署針對電動車的發展，提出一項修正草案，要求電動車的性能在1985必須達到27.5mpg（每加侖平均行駛哩數）的標準。至於如何建立一套相當於一般汽車所用的方法，以便計算電動車的燃料效益，則由能源部負責，同時該部尚須審核環境保護署所提出的能源效益標準。全球的趨勢美國並不是唯一有興趣大規模發展電動車的國家。澳洲、比利時、加拿大、丹麥、法國、英國、愛爾蘭、日本、蘇格蘭、西班牙及西德都有電動車組織。英國的運奶電動卡車已有四十多年的歷史。這批供整個乳業界運送牛奶用的車輛，是目前世界上唯一長期而有效利用的電動車。日本是第一個由政府提供保證，致力發展電動車的國家。到1986年，日本公路上將有二十萬輛電動車行駛。日本的大發（Daihatsu）公司──豐田的附屬公司，自1968年開始商業化生產電動車以來，已經產銷4,000輛商用車。1979年售出320輛電動車，其中130輛為私人車，而非商業用車。西德郵政局則計畫在波昂市，以34輛電動車從事郵遞服務。許多公司在電池工業方面已有重大的突破，其中包括通用汽車及西灣工業（Gulf ＆ Western Industries）。這兩家公司發展的電池，在燃料利用上均遠較汽油引擎經濟。西灣的Rabbit電動車，行駛費用若折合油價，即相當於一加侖46分美元。這個數值是根據每瓩小時電費5分，一次搭載四人，以時速55哩行駛150哩估計。電動車每充電一次，行駛200哩的總費用為美金3.45元。如以美國國內平均油價，每加侖1.25元計，到西元2000年，西灣的電動車每天將為美國節省一百萬桶石油。目前美國每天用油約一千八百萬桶，其中約八百萬桶係靠進口石油供應。估計電動車將可替美國減少約30％的石油進口貿易差額。通用汽車公司也研究出和西灣工業不同的電池。目前已經有四種電池的發展進入新的技術階段，可以在某些限制下，作為電動車的動力來源。以往用來發動老祖母時代電動車的標準鉛蓄電池，由於本身太容易腐蝕，已經快變成老古董了。鉛蓄電池系統在未來可望有很大的改革，不過在技術上必須克服的主要問題還是它的重量，以及如何在負擔得起的價錢內，生產輕型電池。西灣的鋅-氯電池遠比鉛蓄電池的能量密度高，且可再充電。同時，電池裏的活性物質也不會腐蝕或耗盡。這種電池還有許多優點：可在一般室溫下運轉；不論在完全充電或幾乎完全放電狀態下，均可輸出充足的電力；其壽命也較長，預計到1982年將可超過一般電動車電池可充電500次的標準。通用也發展出可充電的鋅-鎳電池，這種電池的壽命較鋅-氯電池短得多；由於車子本身具備再充電設施，因此無需另外購買特殊的充電器。鎳-鐵電池的發展也相當可觀。這種系統的電池壽命很長，性能也較鉛蓄電池優越，只是電池內的鎳電極和鐵電極較為昂貴。以1980年的幣值估計，一套電動車電池的造價約為3,000美元，以致於一輛配備電池的電動車最低價也要8,500美元，其中還不包括所需的充電器費用。估計充電器的價格約為400美元。某些電動車的總價甚至高達14,000美元。如果使用鋅-鎳電池，就不需要外加充電器，不過在換新電池之前，它只能維持30,000哩，不像鋅-氯電池具有行駛二十萬哩的壽命。總而言之，癥結還在於電動車的價格究竟能不能隨產量增加而相對降低。電動車並不十分適於賽車或長途旅行。1900年的一次競賽，一輛Riker電動車曾經贏過與賽的汽車及蒸汽車。然而大多數早期的電動車最高時速都只能達到30哩。目前的情形並沒有多大的改變。雖然在1973年，曾經有電動車創下每小時138.8哩的最高紀錄，然而今日大部分電動車最快也只能開到每小時55哩。製造界聲稱可以生產快速電動車，可是每次充電後所能行駛的距離就會因此而減短。西灣的Rabbit車充電一次（整夜）所能跑的最遠距離為150哩。通用的車型一次充電可以跑100哩左右。一般電動車由0加速到30哩／時約需9秒鐘，由25哩／時加速到55哩／時則需17.6秒。美國交通部認為，電動車這些特性對美國人而言，在理論上並不是真正的問題。調查顯示，90％的美國國內旅遊，其行程安排在20哩或更短距離內；99％在100哩範圍內。因此行駛距離的限制並不構成任何實質的束縛。只是對於自由徜徉慣了的美國人來說，任何限制都是一種阻礙，必須先克服這層心理障礙，才能使電動車由實驗的階段進入廣大的產銷市場。（本文摘譯自EPA Journal, Vol.6, No.9, p 36, 1980）馮玉蘭現任職於中華顧問工程公司。
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