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transper_1pic.gif 保卫地球
避免全球变暖的技术



  在所有的环境问题当中,国际上公认最严重的是全球变暖。要解决这个问题,我们就必须用全球的眼光来重新审视大量生产、大量消费、大量废弃的社会经济体系;另一方面,开发新的技术来减少导致地球变暖的元凶二氧化碳(CO2)等温室效应气体的排放,已是当务之急。那么,今天的特集,我们在爱知县—这个产业是如此之发达,在世界上也屈指可数的地方,分汽车产业和能源开发这两个象征性的领域,介绍爱知县的科技力量所孕育出的尖端环保技术,并从技术方面探讨阻止全球变暖的可能性。

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  把保护地球环境作为最紧要课题而开发的概念车ES3。它凝聚了丰田汽车傲视世界的划时代环保技术—超低燃耗、清洁排放、再利用。


挑战“完美的环保车”
环保技术的结晶
下一代车内空调之梦
关爱地球的能源系统


挑战“完美的环保车”

  在混合动力型车、电动车等低燃耗、清洁化技术飞速发展的过程中,当今世界所瞩目的是燃料电池汽车,它作为下一代低公害车的首选,也叫做“完美的环保车”。

  所谓燃料电池,就是与水的电解反应相反,通过让氢和空气中的氧发生化学反应从而制造出电能来。这时排出的仅仅是水,CO2不必说,连氮氧化物(NOX)和氧化硫(SOX)的排放也是零。而且,氢的供应来源多种多样,无须担心它象汽油等石化燃料那样会枯竭;最后,它还有能效远远高于汽油发动机的优点。


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  装载了高压氢罐的燃料电池混合动力车FCHV-4。把做燃料的氢压缩至250个气压后装载。刹车时产生的能量也可以回收、可充电的混合动力车规格。已在行驶试验中,创下最高时速150公里以上、一次持续行驶距离250公里以上的记录。(照片/丰田汽车
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  以世界上第一部混合动力型车Prius开低公害车之先河的丰田汽车株式会社(总部设在爱知县丰田市)从1992年就把目标锁定于零排放环保车,开始了燃料电池汽车的研究。经过不断地研究、改进,在2001年相继宣布了FCHV-4和FCHV-5供氢方法不同的两款燃料电池混合动力型车(以燃料电池为动力源的混合车)。接着,他们又宣布,年内将对国家机关和研究机构等定向销售一款新型车,它是以已经在日美两国进行了1年以上公路行驶试验的FCHV-4为基础改良的新型车。燃料电池汽车的上市销售,这在全世界还是第一次。

  正当人们期盼就此一鼓作气进入燃料电池车时代时,丰田汽车宣传部的福田将成(FUKUDA Masanari)课长却发言了:“还要攻克很多课题才能走到真正投放市场那一步。这一次的定向销售,仅仅是面向将来的一次试销和定位。”

  燃料电池车实用化的一个很大的课题,是用什么方法来解决燃料氢的供应问题。要给燃料电池供氢,一个方法是直接提供,另一个是在车上改变汽油或甲醇等炭化氢类燃料的性质后提取氢。载有高压氢罐的FCHV-4属于前者,而FCHV-5则是后者,它通过将CHF(清洁汽油)转换成氢的车载改质器给燃料电池供氢。

  福田先生说:“当然,如果直接供氢,需要建设像加油站那样的加氢的基础设施。另一方面,如果是利用炭化氢类燃料,则必须进一步研究车载改质新技术。今后,如何与行政机关、能源产业等相关方面进行协调,建立一个配套的社会环境来使燃料电池汽车走向实用,变得越来越重要了。”

  将要跨越的障碍决不算低,但是无可否认的是,朝着把完美的燃料电池环保车真正投放市场,丰田汽车已经跨出了一大步。



环保技术的结晶

  2001年9月,在德国法兰克福举办的汽车展上,丰田汽车推出了一款集最新技术于一身的试验研究用车作为参考展车,取名ES3(E、S三次方),一部柴油引擎、4人座的小型新概念车。ES3是以“21世纪的汽车”为主题,以三项技术为目标开发出来的。这三个目标是“实现世界顶尖的低燃耗”,“实现世界顶尖的清洁排放”,“确立超前的再利用技术”。

  从这款车的性能上看,首先令人惊异的是它的低燃耗:2.7 升/100km。其奥秘在于,实现了轻车身,用铝和树脂构成的车身重量仅为700公斤;追求完全符合空气特性的外型设计,从而可以把空气阻力减少到极限。能减少这么多燃耗,而4个大人又可以从容乘坐,兼顾了汽车本来的实用性,从这一点看,可以说是ES3独特的优点。

  另一方面,引擎采用了高效的1.4升柴油直喷涡轮发动机,并配备了大大有助于节油的CVT(无级变速器)。进而,该车还大量采用了从混合动力型车发展而来的怠速关闭系统(停车时自动停止引擎工作的系统)刹车时能源回收等技术以追求完美的高效率。

  在清洁排放方面,通过采用丰田独自的柴油用新催化系统DPNR(Diesel Particulate-NOX Reduction System),在减少柴油引擎让人担心的煤烟等粒子状态物质和NOX的排放上,取得了划时代的成果。进而,通过采用再生性能优越的TSOP(Toyota Super Olefin Polymer)发展的新一代树脂材料、以甘薯淀粉为原料的植物性生物分解塑料(Bio Degre Double Plastic)等,从再利用角度大幅度地减少了环境负荷物质的使用。

  作为环保技术的结晶,ES3新概念车无疑给了我们留下了印象,不过研究负责人宫寺和彦(MIYADERA Kazuhiko)先生说:“ES3毕竟还是用于研究的试验车,现在没有打算在市场上销售”,但“从研究这款车过程中得到的许多技术,将通过各种形式用到今后开发的批量生产车型上”。把保护地球环境当作至高无上的课题开发出来的ES3,在我们描绘将来的节能车时,它将是最引人注目的。



下一代车内空调之梦

  在汽车自身技术取得急速进步的同时,日本在汽车空调领域里,为防止全球变暖技术的研究也有了积极的进展。站在研究最前列的,是世界空调业的顶尖厂家株式会社电装(DENSO 总部设在爱知县刈谷市)。

  该公司冷暖空调开发1部的山中康司(YAMANAKA Yasushi)部长说:“现在的车载空调的冷媒主要使用HFC-134a替代氟隆(hydrofluorocarbon HFC-134a)。它不会破坏臭氧层,但温室效应非常高,所以当它被排放到大气中,就会对地球变暖造成很大影响。

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装有以CO2为制冷催化剂的车载空调的实验车。CO2用专用工具充填。
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  电装公司迄今为止为了最大限度地降低冷媒对全球变暖的影响,通过改进机器削减了冷媒用量,又通过改善管道接头(结合部分)彻底减少冷媒的泄露。在推进这些工作的同时,现在该公司倾注最大力量研究的是,在空调上使用温室效应小的CO2和HC(炭化氢)等自然冷媒。其中,和HFC-134a相比,使用CO2做冷媒的系统在减少对全球变暖影响方面有了飞跃性的进步,从而做为“下一代车内空调之梦”受到了全世界的关注。电装公司从1995年即开始了这一系统的研究,2001年制成了世界上第一个可以装载在汽车内的试生产品,现正装载在丰田的燃料电池混合动力车FCHV型车上进行运行实验。

  今后,为了把CO2冷媒空调系统普及到汽油汽车等一般车辆上,必须一个一个地攻克比如确立大量生产技术、提高安全性、可靠性等课题,山中先生说:“我认为,也许再过几年就完全可以普及到一般车辆上”。为防止全球变暖作出莫大贡献的“下一代空调之梦”成为现实的那一天,似乎已经不太遥远了。


关爱地球的能源系统

  全球变暖问题从它导致地球环境恶化这个意义上讲,不用说是一个环境问题。另一方面,从我们解决问题时都采用节省能源和转用清洁能源这一点来看,也可以把它当作一个能源问题。新能源已经注意到了防止全球变暖的问题,太阳能、风力发电已经得到了广泛的实际应用。利用天然气的热电联供系统与它们比肩而立,由于它是减少CO2有效而且重要的办法,日益受到人们的关注。

  所谓热电联供系统,就是用一种能源同时生产出电力、热能等两种以上的能量的系统。在煤气热电联供系统中,以天然气为燃料,驱动煤气引擎或燃气涡轮机进行发电,又把发电时排出的热用于冷暖空调、热水,是一种效率非常高的系统。

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  正在东邦煤气社员家里做实验的家用煤气热电联供系统。预定于2003年3月开始销售。
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  在该系统的开发普及方面做出很大成绩的东邦煤气株式会社(总部在名古屋市)城市能源技术开发部长雨宫辰信(AMEMIYA Tatsunobu)说:“煤气联供系统最大的好处在于它极其节省能源。在以往的火力发电厂,不仅排热大部分空放,而且在输送电力过程中还会出现送电损耗,因此一次能源的利用率多停留在38%左右。而在煤气联供系统可以在需要能量的地方发电,所以没有送电损耗。进而,对以前发电方式中未利用的排热也能够加以有效利用,其结果可以获得极高的能源利用率(70-80%)。而且它的燃料是石化燃料中CO2排放量最少的天然气,据计算,如果用煤气热电联供系统取代火力发电,可以使CO2的排放量减少24%左右。

  煤气联供系统分为两种,一种是发电能力为6kW-5,500kW级,比较适合于中小规模的煤气引擎联供系统;还有一种从28kW到数万kW排列范围很广的燃气涡轮机联供系统。除此以外,效率更高的燃料电池热电联供系统也正在研究中。

  从煤气热电联供系统的市场看,开发当初是面向工场,以数千kW级的大型系统为主,但是1998年东邦煤气实现了9.8kW的小型煤气引擎联供系统的商品化,其后又开发了28kW的微型燃气涡轮机联供系统,以此为开端,需要热水和带除湿功能空调的餐饮店、食品超市、医疗、福利单位都积极地购入,市场一下子扩大了。

  雨宫先生说:“今后也希望市场更广泛地普及到像便利店、快餐店、现代化大型公共澡堂等地方。不过再怎么说,最终的市场将是住宅,也就是一般家庭吧”。东邦煤气已经在研究面向家庭、发电能力为世界上最小的1kW的煤气热电联供系统,并且已经在一般家庭里开始进行实际应用试验。由于有系统价格等问题,广泛普及尚需时日,然而保卫地球免于变暖的尖端能源系统,的的确确正在溶入我们的家庭生活。 (山田真记=YAMADA Masaki)



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