人類社會經(jīng)歷了四個能源發(fā)展時期,即柴薪時期、煤炭時期、石油時期和新能源時期(圖 )。汽車產(chǎn)業(yè)史上重大變革往往是伴隨著能源和動力系統(tǒng)的演變而發(fā)展,并以此為標(biāo)志和動因。因此,從某種意義上可以說,能源的發(fā)展推動著世界汽車產(chǎn)業(yè)一系列重大變革。
柴薪時期的車輛
在歷史漫長的柴薪時期,人類社會發(fā)展極其緩慢,生產(chǎn)力水平相當(dāng)?shù)拖隆D芰恐粗饕侨肆Α⒒鹆Α⑿罅Α⒅亓ΑL(fēng)力和水力。然而這些能量受自然界控制,人類無法預(yù)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(fēng)力車、人力車、人力或畜力結(jié)合的車輛以及簡陋的道路設(shè)施。
煤炭時期的汽車
到18世紀(jì),煤炭成為主要能源。以煤炭為能源、蒸汽機為動力標(biāo)志的第一次工業(yè)革命使中世紀(jì)古典優(yōu)雅的田園喧鬧嘈雜起來。隨著工業(yè)化和城市化萌芽,人類發(fā)展進入了一個嶄新的時代。社會文明和科學(xué)發(fā)展為當(dāng)時發(fā)展機動車創(chuàng)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(dá)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(xiàn)了蒸汽公共汽車,但它比現(xiàn)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(fā)明蒸汽汽車經(jīng)歷了長達(dá)65年,其技術(shù)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(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,技術(shù)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(fā)電便與電動汽車發(fā)展相關(guān)。1825年法國人阿拉戈應(yīng)用法拉第理論,發(fā)明了感應(yīng)電動機;1859年法國人普蘭特發(fā)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(xù)里程、載重量、價格諸方面凸顯嚴(yán)重問題和局限性。從1825年至今,電動汽車經(jīng)歷了一個多世紀(jì),發(fā)展起伏一直是個不解之謎,蓄電池始終是它最大的結(jié)癥。人類為尋找電動汽車可行的技術(shù)路徑而不斷探索研究,其間經(jīng)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(qū)發(fā)現(xiàn)大油田;1859年美國在賓夕法尼亞州建起世界第一口油井,標(biāo)志著近代石油工業(yè)的興起。1886年德國人卡爾?本茨發(fā)明了世界上第一輛燃用汽油的內(nèi)燃機三輪汽車(時速18公里)。內(nèi)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(xù)里程問題。
世界汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和石油工業(yè)發(fā)展是血脈相容的。1860年全球石油產(chǎn)量為7萬噸,到1925年達(dá)到了1.46億噸;1905年全球汽車產(chǎn)量僅6.3萬輛,到1925年達(dá)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(jié)構(gòu),高速行駛時可保持足夠穩(wěn)定;1913年,福特發(fā)明汽車制造流水線(每10秒生產(chǎn)1輛汽車),從此造車實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化,成本降低達(dá)到可全社會普及程度。到1930年全球石油產(chǎn)量接近2億噸,全球內(nèi)燃機汽車產(chǎn)量達(dá)415萬輛。極具產(chǎn)業(yè)化特征的汽車業(yè)和石油業(yè)的結(jié)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(jì)初,蒸汽汽車、電動汽車和內(nèi)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(tǒng)計,在美國有4200輛汽車,其中,蒸汽汽車占40%,電動車占38%,內(nèi)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(dāng)時多元化汽車競爭的奇特景象。1912年美國注冊的電動車達(dá)3.4萬輛,數(shù)量超過內(nèi)燃機汽車。而到了1925年,由于內(nèi)燃機汽車的技術(shù)、價格優(yōu)勢以及石油業(yè)急速發(fā)展,其產(chǎn)業(yè)化優(yōu)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(nèi)燃機汽車的時代。即使在當(dāng)今經(jīng)濟低迷反復(fù)的年代,汽車產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟復(fù)蘇也好于其它產(chǎn)業(yè)。
汽車(能源消耗占石油總銷量70%以上)被公認(rèn)為“改變世界的機器”,石油作為當(dāng)代汽車能源的重要來源,自然成為經(jīng)濟發(fā)展的“血液”,兩者結(jié)緣為社會發(fā)展不可分離的姐妹產(chǎn)業(yè)。國內(nèi)外專家認(rèn)為這種趨勢可能會延續(xù)到22世紀(jì)。
新能源時期的汽車
21世紀(jì)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(fā)。在這種形勢制約下,發(fā)展新能源和新能源汽車迫在眉睫。新能源汽車作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一,在替代能源、新材料、基礎(chǔ)實施、商業(yè)模式等方面,將形成主要的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)和創(chuàng)業(yè)帶動力量,對傳統(tǒng)汽車的發(fā)展是一種促進,尤其是其節(jié)能環(huán)保效果極為明顯的技術(shù)路徑。從國際看,發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)被列為引領(lǐng)未來汽車電子技術(shù)、材料技術(shù)和提升產(chǎn)品競爭力的重要著力點。新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源(或使用常規(guī)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(qū)動方面先進技術(shù),形成具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)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?xì)馄嚒⑸镔|(zhì)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(zhì)能、核能、氫能等)如同自然界廣袤的“原野”,“繁花”似錦,循環(huán)融合,取之不盡,用之不竭。從整體上講,當(dāng)代新能源的發(fā)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(guī)模化和低碳化方向發(fā)展。新能源汽車只有采用由這些綠色能源產(chǎn)生的水電、風(fēng)電、光伏發(fā)電、核電、氫能電池等清潔燃料或新動力,來代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽油燃料,才稱得上是真正的綠色節(jié)能汽車。
新能源和新能源汽車同屬國家確立的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。在21世紀(jì),新能源產(chǎn)業(yè)的多元化和新能源汽車的多樣化,是構(gòu)成這兩大產(chǎn)業(yè)都重大特征。
隨著世界新能源科技日新月異,主宰汽車產(chǎn)業(yè)未來創(chuàng)新的能源技術(shù)來源尚在變化或不確定;作為世界第四次技術(shù)革命的突破口,新能源技術(shù)革命方興未艾。研發(fā)新能源車需要創(chuàng)造顛覆性新技術(shù),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(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)也完全不同于傳統(tǒng)汽車技術(shù)。因而這是世界汽車產(chǎn)業(yè)的一場科技和產(chǎn)業(yè)革命。回顧和總結(jié)世界汽車發(fā)明歷史的重要經(jīng)驗,揭示新技術(shù)研發(fā)規(guī)律,無疑將有助于我們獲得研發(fā)新能源汽車的“規(guī)律”,進而指導(dǎo)實踐。