柴薪時期的車輛
在歷史漫長的柴薪時期,人類社會發展極其緩慢,生產力水平相當低下。能量之源主要是人力、火力、畜力、重力、風力和水力。然而這些能量受自然界控制,人類無法預料和掌握,只能被動地利用這些大自然提供的有限制的能量。柴薪時期所謂的車輛文明只能是馬車、牛車、驢車、風力車、人力車、人力或畜力結合的車輛以及簡陋的道路設施。
煤炭時期的汽車
到18世紀,煤炭成為主要能源。以煤炭為能源、蒸汽機為動力標志的第一次工業革命使中世紀古典優雅的田園喧鬧嘈雜起來。隨著工業化和城市化萌芽,人類發展進入了一個嶄新的時代。社會文明和科學發展為當時發展機動車創造了基本的條件。
蒸汽汽車問世。1769年法國人N.J.居諾制成了世界上第一輛三輪蒸汽汽車。到1803年,蒸汽汽車時速達到14.2公里。1831年,美國人哥德史沃奇?勒將蒸汽汽車投入運輸(時速20公里);1834年倫敦街頭出現了蒸汽公共汽車,但它比現在筑路用的壓道機還重,速度又低,甚至引起各種事故。人類發明蒸汽汽車經歷了長達65年,其技術才取得重大進步。但是蒸汽汽車體積龐大、自身消耗過多,時速和載重量均不能突破極限,不能實現產業化,技術路線也行不通。
古老的電動汽車問世。1882年托馬斯?愛迪生在紐約建立了世界上第一個燃煤電廠,煤炭發電便與電動汽車發展相關。1825年法國人阿拉戈應用法拉第理論,發明了感應電動機;1859年法國人普蘭特發明了二次鉛酸電池;1882年法國人特魯夫用馬車改裝成世界上第一輛鉛酸蓄電池電動汽車(總重168公斤,時速14.5公里)。由于蓄電池汽車具有啟動、加速、減速快而簡便,振動噪聲小等特點,一度受到歡迎。但隨后進入實際使用中,這種“安靜的交通工具”在持續里程、載重量、價格諸方面凸顯嚴重問題和局限性。從1825年至今,電動汽車經歷了一個多世紀,發展起伏一直是個不解之謎,蓄電池始終是它最大的結癥。人類為尋找電動汽車可行的技術路徑而不斷探索研究,其間經歷了不知多少次失敗和挫折。
石油時期的汽車
1627年美國在伊利湖的印第安人居住區發現大油田;1859年美國在賓夕法尼亞州建起世界第一口油井,標志著近代石油工業的興起。1886年德國人卡爾?本茨發明了世界上第一輛燃用汽油的內燃機三輪汽車(時速18公里)。內燃機汽車使用石油能源,體積小、功率大,基本可以克服蒸汽汽車笨重、動力不足問題以及電動車持續里程問題。
世界汽車產業發展和石油工業發展是血脈相容的。1860年全球石油產量為7萬噸,到1925年達到了1.46億噸;1905年全球汽車產量僅6.3萬輛,到1925年達到了243萬輛。1896年,美國人亨利?福特制造的T型車(圖 )完善了汽車結構,高速行駛時可保持足夠穩定;1913年,福特發明汽車制造流水線(每10秒生產1輛汽車),從此造車實現產業化、規模化,成本降低達到可全社會普及程度。到1930年全球石油產量接近2億噸,全球內燃機汽車產量達415萬輛。極具產業化特征的汽車業和石油業的結合,推動了汽車和石油文明時代的到來。
各種汽車的博弈
在20世紀初,蒸汽汽車、電動汽車和內燃機汽車形成了一個競爭博弈格局。1903年,紐約《汽車時代》雜志統計,在美國有4200輛汽車,其中,蒸汽汽車占40%,電動車占38%,內燃機汽車占22%;各大城市交通運輸中,分別用作出租、運貨、旅游和家用等,成為當時多元化汽車競爭的奇特景象。1912年美國注冊的電動車達3.4萬輛,數量超過內燃機汽車。而到了1925年,由于內燃機汽車的技術、價格優勢以及石油業急速發展,其產業化優勢開始明顯。最后,蒸汽汽車和古老的電動汽車全局退出市場。世界逐步進入內燃機汽車的時代。即使在當今經濟低迷反復的年代,汽車產業的經濟復蘇也好于其它產業。
汽車(能源消耗占石油總銷量70%以上)被公認為“改變世界的機器”,石油作為當代汽車能源的重要來源,自然成為經濟發展的“血液”,兩者結緣為社會發展不可分離的姐妹產業。國內外專家認為這種趨勢可能會延續到22世紀。
新能源時期的汽車
21世紀以來,石油資源進入全球大博弈年代,種種跡象表明新一輪石油危機可能爆發。在這種形勢制約下,發展新能源和新能源汽車迫在眉睫。新能源汽車作為戰略性新興產業之一,在替代能源、新材料、基礎實施、商業模式等方面,將形成主要的產業關聯和創業帶動力量,對傳統汽車的發展是一種促進,尤其是其節能環保效果極為明顯的技術路徑。從國際看,發展新能源汽車產業被列為引領未來汽車電子技術、材料技術和提升產品競爭力的重要著力點。新能源汽車是指采用非常規的車用燃料作為動力來源(或使用常規的車用燃料,但采用新型車載動力裝置),綜合車輛的動力控制和驅動方面先進技術,形成具有新技術、新結構的汽車,例如純電動汽車,混合動力汽車,燃料電池汽車和氫燃料汽車等氫能源汽車,燃氣汽車、生物質燃料和甲醇燃料汽車等替代燃料汽車,超級電容汽車,太陽能汽車和其它新能源動力汽車。
汽車新能源(包括清潔煤燃料、合成燃料、天然能源、生物質能、核能、氫能等)如同自然界廣袤的“原野”,“繁花”似錦,循環融合,取之不盡,用之不竭。從整體上講,當代新能源的發展尚處于初級階段,它們共生在這個“原野”里互相促進,融和成長,有利于汽車新能源向有機化、有序化、規模化和低碳化方向發展。新能源汽車只有采用由這些綠色能源產生的水電、風電、光伏發電、核電、氫能電池等清潔燃料或新動力,來代替傳統汽油燃料,才稱得上是真正的綠色節能汽車。
新能源和新能源汽車同屬國家確立的戰略性新興產業。在21世紀,新能源產業的多元化和新能源汽車的多樣化,是構成這兩大產業都重大特征。
隨著世界新能源科技日新月異,主宰汽車產業未來創新的能源技術來源尚在變化或不確定;作為世界第四次技術革命的突破口,新能源技術革命方興未艾。研發新能源車需要創造顛覆性新技術,其使用的新能源不僅必須是可再生資源,還必須能滿足全世界長期使用。新能源汽車動力系統等關鍵技術也完全不同于傳統汽車技術。因而這是世界汽車產業的一場科技和產業革命。回顧和總結世界汽車發明歷史的重要經驗,揭示新技術研發規律,無疑將有助于我們獲得研發新能源汽車的“規律”,進而指導實踐。