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2022-12-22
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汽车工业发展经历了一个多世纪,它对一个国家经济的腾飞和对人类社会的文明带来巨大影响,功不可没。汽车工业成为大多数经济发达国家的支柱产业,现代人的生活水平以及汽车性能的不断提高,对汽车需求越来越多,世界汽车工业也将保持庞大的市场需求和生产规模。目前世界汽车保有量从6亿多辆增加到2010年的10亿多辆,显然汽车工业与工业化社会的环境保护有着非常密切的关系。
目前,汽车的动力装置主要是传统的内燃机,即汽油机和柴油机,其能源为汽油或柴油,并加入一些添加剂。我国汽车消耗的燃油占全国汽油消耗的90%以上,柴油为25%以上。因此,大气污染问题几乎都与汽车的尾气排放有着密切的联系。据有关资料统计,以1994年我国930万辆汽车来计算,每天向大气排放CO达2200吨、HC达300吨、NO达1101吨。与其他污染源相比,汽车尾气排放中的污染物CO、HC、NO、SO和含有炭粒、硫化物等微粒PM对人们身体健康影响较大,威胁着人类的生命。由于汽车保有量大,使用汽车空调系统也比较广泛,且流动性大,根据20世纪80年代以来的统计,全球每年大约有12万吨CFC用于新车和维修车的空调系统,由此CFC对环境的污染和危害引起全世界的极大关注。
随着汽车工业的发展,新车开发周期的缩短,进入市场的速度加快,汽车保有量急速增加,也导致汽车报废数量逐年增多。根据意大利汽车之城都灵的菲亚特轿车公司的估计,如按意大利汽车平均使用寿命12年计算,全国每年报废的汽车达140万辆,若排列起来,可长达5000千米,相当于意大利公路网总长的3/4。对大量的报废车若不及时进行分类处置和回收再利用,报废车将占用很大的堆积场地。在日晒和风吹雨打的自然条件下,报废车很快会失去循环再利用的价值,不仅浪费资源,而且对环境污染严重。此外,与汽车有关的环境污染还有噪声污染、废蓄电池污染、加油站的空气污染、清洗汽车废水对环境的污染等。因此,开发新的绿色汽车是当今世界汽车发展史上的一场变革。
世界各国特别是西方的发达国家对开发绿色汽车技术非常重视,它们开发和推广的以电动汽车、多种代用燃料汽车为主要内容的绿色汽车工程正在世界广泛应用。世界各大汽车公司,如通用、福特、克莱斯勒、奔驰、雪铁龙、宝马、丰田、本田等,都在争相研制各种新型无污染的环保汽车,力图使自己生产的汽车达到或接近“零污染”标准。世界各国对“绿色汽车”的研究主要是对蓄电池电动汽车、燃料电池汽车、太阳能电动汽车的研究,代用燃料汽车开发的基本设想是使用汽油和柴油以外的燃料,如天然气、醇类、氢等,所以汽车的安全、舒适、环保、节能是近半个世纪以来汽车工业发展所面临的重要课题,这也是2l世纪汽车工业发展的基点和追求的目标。
我国为推动和发展绿色汽车技术,于1996年在北京举办了一次国际电动汽车及代用燃料汽车技术交流会,这对我国开展电动汽车和代用燃料汽车的发展起到积极推动作用。许多科研机构、高校院所和企业积极合作研究开发电动汽车和代用燃料汽车,国家也非常重视,在制定“九五”计划时,把电动汽车列入科技攻关项目,在“十一五”计划国家863计划中,把电动汽车列入重大专项。以官、产、学、研四位一体联合攻关,以电动汽车产业化技术平台为重点,力争在电动汽车技术方面有重大突破。只不过国内外绿色汽车技术开发研究工作主要体现在能源和代用燃料方面,以达到汽车在使用过程中减少对环境的污染,而全面系统地研究开发绿色汽车的基础理论和新技术工作不多。要使汽车真正成为绿色汽车,必须对汽车全面而系统地进行绿色化技术的开发和研究,并实现产业化,才是汽车工业可持续发展的战略。
要使汽车成为一种真正的绿色汽车,应该了解绿色汽车的内涵。所谓绿色技术,它包括以下三方面的含义:
(一)绿色技术是一种现代技术体系;(二)绿色技术是一种无公害化或少公害化技术,即无害于人类赖以生存的自然环境的技术,它主要体现在技术功能与环境功能的一致性上。因此,防止与治理环境污染,有利于自然资源生态平衡的技术均是绿色技术,这是判定绿色技术的生态标准或环境标准;(三)用绿色技术生产出的产品应该有利于人类的建设和福利,有利于人类文明进步,这是判定绿色技术的社会标准。所以,绿色技术创新体系中的最高级别是绿色产品。也就是说,绿色产品是绿色技术创新结果的最终载体,而绿色产品的获得必须以绿色设计和绿色制造为基础,这也是绿色技术的核心内容。所以,严格说来,应用绿色技术开发出来的汽车才算是名副其实的绿色汽车。
汽车的绿色设计与传统设计方法不同,它包括概念设计、生产工艺设计以及使用乃至废弃后的回收再利用及处理等内容,即进行汽车的全寿命周期设计。要从根本上防止污染,节约资源和能源,首先决定于设计,要在设计过程中考虑到产品及工艺对环境产生的副作用,并将其控制在最小范围之内以致最终消除,这就是绿色汽车设计的基本思想。
汽车使用什么能源,这是绿色汽车技术开发研究中的一个关键问题。为了保护环境,各国都制定了汽车排放标准法规,美国、日本和欧洲经济委员会的汽车排放法规是目前世界主要的三大汽车排放法规。为符合汽车排放标准,目前主要从以下几方面开展研究工作。
(一)汽车发动机技术改造。研究汽车发动机存在的技术问题,对发动机的结构进行改进。如采用多气门技术,去掉发动机燃油供给系统的化油器,采用电喷系统等,使用新技术从发动机本身来改善燃烧状态,提高燃烧质量,降低汽车排放的污染,以及对汽车尾气排放的治理等。
(二)发展代用燃料。把选择和发展汽车发动机代用燃料作为研究的方向,以求解决和满足越来越高的环保要求。目前运用代用燃料包括压缩天然气(CNG)、液化石油气(LNG)、醇类燃料、氢气等。
(三)开发研究新能源。新能源的开发和应用,主要由于2个方面的原因:1.世界石油能源面临危机。据国内外有关专家估计,地球上的石油资源将于21世纪中叶消耗殆尽。2.为了满足环境保护的需要。这就要求汽车工业提高能源使用效率,减少污染物的排放量。解决这一问题的有效途径是开发研究电动汽车、太阳能汽车等。利用电能和太阳能作为汽车新能源,这两种新能源是当今国内外开发研究的重点。
(四)绿色汽车的再制造。汽车的回收再制造工程是以汽车全寿命周期设计和管理为主线,从环保角度出发,以节能、节材、优质、高效为目的,采用先进的技术和生产方式,对报废汽车采取一系列的技术措施,对汽车进行修复和改造,达到再利用的目的。据统计,汽车发动机采用回收再利用的先进制造手段,制造零件的材料和加工费仅占6%~10%(而重新制造则要占70%~75%),这不但节约了资源和人力,而且有较好的经济效益和社会效益。国外从20世纪末开始对汽车回收再制造工程非常重视,做了大量工作,且不光是汽车行业,在其他行业也大力提倡开展回收再制造工作。我国对于回收再利用也开展了一些工作,但在汽车工业深层次的、有规划的开展汽车回收再制造工程,尚属起步阶段。政府有关部门现在已经开始重视这个问题,一些科研院所也加大了对工程回收再利用技术的研究和开发,就回收再制造工程本身而言,无疑是一个有广阔发展前景的新兴研究领域和新兴产业。
由于绿色汽车本身具有的优越性,它有着潜在而巨大的市场前景。绿色汽车的开发是汽车工业新的经济增长点,可使汽车工业真正得到可持续发展。绿色汽车将给人类带来更加灿烂的文明,21世纪将是绿色汽车的世界。
汽车的发明至今不过100多年,然而汽车就像一支支贪得无厌的吸嘴,会把地球上蕴藏的石油吸吮而尽。世界每天消耗7000万吨石油,驱动超过6亿辆汽车。节约能源、保护环境已成为人们关注的全球性的热门话题。汽车采用替代燃料不仅是因为要解决环境污染问题,而且是因为要解决石油资源日益贫乏的问题。据预测,世界石油储量仅够维持45年。
发展绿色环保车已成为各国科学家一项重大的研究课题。美国首当其冲,早在1976年,美国就公布了《电动汽车研究、开发及演示法》,为电动汽车的开发研究及产业化奠定了基础。电动汽车是目前绿色汽车开发的“重头戏”。日本也不甘落后,他们精简产品种类、拉长产品周期,用节省下来的资金研制绿色汽车,也取得了很多成果。
1.电动汽车和混合动力汽车绿色环保汽车最理想的能源是电能。它彻底解决了内燃机汽车的排气污染问题,是一种最有前途的替代汽油、柴油的汽车能源。用蓄电池电能作为动力的汽车,称为电动汽车,又被称为“零污染汽车”或“超低污染汽车”。电动汽车具有无电动汽车污染、噪声小、操作简单等优点,是现有交通工具中除内燃机汽车以外发展最快的运输工具之一。
据美国《大众科学》杂志2000年9月号报道,正当人们推崇电动汽车,认为这是实现零排放的最好选择的时候,一种新一代的无污染的内燃发动机即将诞生。据说,新一代的内燃发动机不仅十分高效,而且十分洁净,以至在空气污浊的日子里,这种发动机所排放的废气甚至比司机呼吸的空气还要干净。如果这种无污染汽车成为未来汽车的发展趋势,那无论是对环境保护,还是对汽车厂家、对消费者都是一桩幸事。
2.太阳能汽车太阳把光明和温暖送到了人间,太阳能同时也成为地球上重要的能源。太阳能是真正洁净的能源,在利用的过程中几乎没有污染,而且,太阳能还具有取之不尽、用之不竭的特点,不像石油再有四五十年就可能会枯竭。把太阳能转变为电能储存在蓄电池中,再把电池安装在汽车上,电池释放的动能驱动着汽车到处跑,这种汽车就是新型的太阳能汽车。
进入21世纪,科技的发展一日千里,前几年还是作为概念车的太阳能汽车,现在已具有了一些实用价值。这是彻底意义上的绿色环保车。但太阳能汽车要真正替代内燃机车,还有很长的路要走。
3.氢气汽车氢气作为动力燃料,已广泛用于各种空间飞行器,由于氢气中不含碳元素,因此燃烧时不产生二氧化碳,比甲烷(CH4,天然气的主要成分)更洁净,此外,它是资源最丰富的化学元素之一,以至于科学家将2l世纪喻为“氢的时代”。氢燃料电池很有可能成为汽车最佳动力源之一。
虽然各国在研制氢气汽车方面都有了一些进展,但专家估计,要使之真正商品化还需20年左右的时间。
4.酒精汽车在巴西,酒精汽车曾经最为流行。为减少石油进口,巴西从1974年开始实施酒精代替石油计划。1986年,巴西用甘蔗生产了150亿升酒精并用于汽车燃料,约占该国汽车燃料的50%。
5.甲醇汽车最近,日本甲醇汽车公司生产的首批甲醇汽车在东京投入运营。美国福特、通用和克莱斯勒等汽车公司也在研制生产甲醇汽车。
6.天然气汽车目前世界上天然气汽车已达500多万辆,约占汽车保有量的1%。同传统的汽油汽车相比,液化石油气汽车运行成本只有汽油车的65%。天然气价格比汽油低1/3,故天然气汽车可以节约20%的费用。更为重要的是天然气汽车可以大大减少二氧化碳的排放量,减少有害气体对环境的污染,与汽油车相比,在排放的污染物中,一氧化碳减少了90%,碳氢化合物减少了80%,氮氧化物减少了87%。
7.“饮水”汽车人们设想用当代最高级的能源——核能作为汽车动力源。核聚变的主要原料是氢、氘等,将从海水中提取氘的装置与核反应堆装置配套使用,汽车就能拥有用之不竭的能源。这种“饮水”汽车其实是核能汽车。
8.“噬菌”汽车气态氢是一种无污染、高热值的燃料。人们已经研制成功用光合作用培养细菌来生产氢气,这种汽车时速可达200千米。
9.“侏儒”车美国还研制了燃烧效率比现有汽车高3倍的、风靡欧洲的电动“侏儒”车,该车具有速度高、低公害、易操作和微型化等众多优点,这种新型绿色汽车已经开始进入实用化的阶段。
10.碳素纤维汽车日本东京电力公司最近推出一种以碳素纤维为车身的汽车,这种汽车的最高时速可达176千米,被专家们称为绿色汽车的楷模。据德国宝马汽车公司测算,目前仅欧洲每年退出使用的汽车就达2000万辆,其中宝马公司年报废汽车将达到25万辆,因此,如何有效地回收利用材料成为一个研究的课题。
绿色产品汽车生态产品,是指产品本身汽车生态产品的质量符合环境、卫生和健康标准,而且其生产、使用和处理过程也不会造成污染、破坏环境。绿色代表生命,代表健康和活力,象征着充满生机的大自然,人们就把这类与大自然相协调的产品统称为绿色产品。
今天,绿色产品就像一缕绿色的风吹入汽车生态产品了汽车生态产品我们的生活,我们吃绿色食品,穿绿色服装,用绿色家电,开绿色汽车……绿色产品的蓬勃兴起给环境日益恶化的地球带来了一线生机。
绿色食品是什么呢?是那些绿颜色的蔬菜吗?当然不是。绿色食品是对无污染的、有利于人体健康的优质营养类食品的一种形象表述。为了突出这类食品出自良好的生态环境,并能给人们带来旺盛的生命力,因此将其命名为绿色食品。绿色食品种类繁多,它涉及粮油类、蔬菜类、果品类、饮料类、畜禽蛋奶品、水产类、酒类和其他一些食品,并非仅指蔬菜类。
除了绿色食品,还有绿色家电。绿色彩电要求规格在29英寸(74厘米)以上彩电的X射线的辐射量低于0.05毫伦琴/时,因为在此范围内才不会对人体造成伤害。而且,电视机的包装也不得使用会造成污染的材料。绿色冰箱、冰柜主要要求它的制冷、发泡系统不再使用含氟物质,因为氟氯烃类物质对大气臭氧层有严重破坏作用。绿色洗衣机、绿色空调也属改善居室环境质量类绿色产品,主要检测其噪音和节能性是否达到环保要求。
绿色汽车就是指无污染或者低污染的汽车。具体来说,是指一辆汽车从生产出来到报废,整个运行过程对环境不产生污染,即无排放污染物,而且报废后车辆的材料可回收及再生,不造成二次污染。目前在我国,城市公交车和出租车已经大多使用环保型燃气汽车。这种汽车是以天然气和液化石油气为燃料的清洁汽车。因为液化气燃烧充分,尾气中没有有害物质,对空气的污染小。过去常见的公共汽车屁股后头冒黑烟的现象眼下已经不多见了。
绿色服装主要是指绿色纺织品和生态服装。在使用和穿着时,能给人以舒适、松驰、回归自然、消除疲劳、心情舒畅的感觉。绿色服装大多以天然动植物材料为原料,在日本,还研制出了牛奶内衣。人们以牛奶为原料,先将其脱水、脱脂,再配以专用溶剂,经高压喷射制成如蚕丝般又细又长的牛奶纤维。这种内衣穿起来舒服极了。
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