제너럴 모터스는 배터리 전기 볼트를 선보인다.
200 마일 범위와 $ 30,000에 대한 비용이 있습니다. GM, CC BY

n 연료 전지 전기 자동차의 채택을 앞두고있는 노력 n, 이번 달 초 Toyota Motors는 5,600 이상을 만들었다. 특허 다른 자동차 메이커들이 이용할 수 있습니다. 며칠 후, 제너럴 모터스는 전기 볼트, 200 마일을 배터리로 작동하도록 설계된 전기 자동차.

한편 자동차 제조업체는 플러그인 하이브리드 및 하이브리드 전기와 같은 다른 유형의 전기 자동차를 계속 개발하고 있습니다.

전기 자동차는 기존의 휘발유 및 디젤 구동 자동차의 가장 유망한 대안입니다. 그러나 각 기술은 어떻게 다른가요? 그리고 각각에 대한 상대적 이익과 상업적 도전은 무엇입니까?

어떻게 우리가 여기있어

유사점부터 살펴 보겠습니다. 플러그인 배터리 전기 자동차 (BEV), 하이브리드 전기 자동차 (HEV), 플러그 인 하이브리드 전기 자동차 (PHEV) 및 수소 연료 전지 전기 자동차 (FCEV)는 모두 전기 자동차입니다. 그들은 모두 전기 모터에 의해 추진되고 필요에 따라 전기를 저장 또는 공급하고 차량을 제동 할 때 에너지를 흡수 할 수있는 배터리를 가지고 있습니다.

이 중 일부는 가솔린 엔진 또는 수소 연료 전지를 통해 전기를 생성 할 수 있습니다.

그것들은 모두 오늘날 우리가 운전하는 가솔린 연소 차량의 근본적인 단절을 3 가지 방식으로 나타냅니다 : 드라이브 트레인은 기계가 아닌 전기입니다. 두건의 밑에 엔진은 연소 기초 대신에 전기 화학적이다; 연료는 가솔린보다는 전기와 수소입니다.

이러한 기술적 교대 뒤의 세력은 자동차 제조사가 석유의 장기간 이용이 제한되어 있고 미래의 비즈니스 모델을 보장하기 위해 대체 차량 플랫폼과 연료가 필요하다는 1980의 늦은 시작에서 시작되었습니다. 수소가 연료로 선택되었고 연료 전지 차량 상용화를위한 25 년 경로가 수립되었습니다.

1990 이후, 기후 변화, 연료 독립성을 보장하는 정책, 대기 오염 규제, 특히 캘리포니아에서 미래를위한 제품으로 수소 연료 전지 차량을 목표로하는 결정을 더욱 확고히하기위한 세 가지 부가적인 힘이 나타났습니다.

배터리 전기 자동차 (BEV)

그러나 지난 5 년 간, 배터리 전원에만 의존하는 배터리 전기 자동차의 부활이있었습니다. 예를 들면 닛산 리프 (Nissan Leaf), GM 스파크 (GM Spark), 기아 영혼 (Kia Soul)이 있습니다. 40 ~ 60 마일이 지나면 축전지가 고갈되고 주거용 회로 또는 220-volt, 상용 센터 또는 작업장에서 전용 충전기에 연결하여 재충전해야합니다. 충전 시간은 전압, 충전기 기술 및 배터리 "충전 상태"(즉, 배터리가 얼마나 소모되었는지)에 따라 다르지만 일반적으로 차량을 완전히 충전하는 데 1 ~ 6 시간이 소요됩니다.

BEV는 그 범위가 일반 대중이 취한 대부분의 여행을 만족 시키므로 매력적입니다. 집에서 충전하는 것이 편리하고, 주행은 진동이없고 조용합니다. 차량의 크기는 비교적 작기 때문에 기동성이 좋고 주차가 쉬우 며 운전 중 대기 오염 물질이 없습니다. BEV는 또한 그리드 자원이 미비 될 때 하룻밤 사이에 충전함으로써 전기 그리드의 균형을 유지할 수있는 잠재력을 가지고있다.

BEV에 대항하여 작업하는 것은 차량을 재충전하는 데 필요한 시간과 제한된 주행 거리에 대한 우려 인 거리 불안을 차량의 유효 범위를 효과적으로 줄이는 운전자가 경험하는 것입니다. 또한 과금으로 인해 전력망에 부담을 줄 수 있으며 특히 아파트에 거주하는 사람들에게 충전 인프라가없는 경우가 있습니다.
캘리포니아의 무 배출 자동차 의무에 이어 BEV는 1990에서 처음 상용화되었지만 시장은 2000에서 약화되었습니다. 다수의 승용차를 판매 또는 임대 할 수있는 상황에서이 시장은이 제한된 범위이지만 편리한 차량에 대한 일반 수요를 평가하기 위해 현재 테스트되고 있습니다. 배터리 기술의 진보는 범위를 넓힐 가능성이 있습니다.

하이브리드 전기 자동차 (HEV)

하이브리드 전기 자동차는 전기를 생성하고 전기 모터와 함께 자동차를 움직일 수있는 가솔린 연소 엔진이 장착 된 BEV입니다. 그들은 기존의 가솔린 ​​차량으로 기대되는 동일한 300 마일 범위의 사람들에게 제공 할 수 있습니다. 고급 소프트웨어 제어 기능을 갖춘 연소 엔진은 배터리와 상호 작용하여 높은 효율과 오염 물질 배출을 최소화합니다.

미국의 2000 (프리우스)가 일본의 도요타 (Toyota)가 1997에서 처음 소개 한 이래로 HEV는 미국에서 판매되기 시작했습니다. 2012과 2013에서 Prius는 7 백만 대 이상의 차량이 판매 된 캘리포니아에서 가장 잘 팔리는 차량이었으며 소비자의 차량에 대한 긍정적 인 반응을 반영했습니다.

플러그인 하이브리드 전기 자동차 (PHEV)

PHEV는 10 배에서 60 마일 사이의 전기 주행 거리를 제공 할 수있는 배터리 용량이 추가 된 HEV입니다. 예를 들어, Chevy Volt는 가솔린 제너레이터가 작동하기 전에 배터리 전력으로 거의 40 마일을 주행 할 수 있습니다. 이로 인해 가정에서 밤새 배터리를 충전 할 수 있고 미국 대중의 대다수가 초과하지 않는 일일 전기 범위를 편리하게 충전 할 수 있습니다. 그리고 PHEV는 운전 대중이 익숙한 300 마일 범위를 제공합니다. 플러그인 프리우스는 더 큰 배터리를 가지고 있으며 모든 전기가 있습니다
하이브리드 모드로 들어가기 전에 약 10 마일의 범위. 도요타 

수소 연료 전지 전기 자동차 (FCEV)

연료 전지 차량은 두 가지 큰 차이점이있는 하이브리드 전기 자동차입니다. 수소와 같은 연료와 전기를 생성하기 위해 공기에서 산소를 취하는 전기 화학 장치 인 연료 전지는 가솔린 엔진을 보닛으로 대체합니다. 연료 전지는 운전시 현저하게 높은 효율 (기존의 가솔린 ​​자동차의 3 배)과 대기 오염 물질 배출을 제로로합니다. 반응 생성물은 물이며, 질소가있는 배기관과 공기 중 일부 산소가 배출됩니다. 그리고 가솔린 탱크 대신 수소 저장 탱크가 있습니다. 연료 전지 자동차의 연료 보급 시간은 기존의 가솔린 ​​자동차와 비슷하며 연료는 국내에서 공급할 수 있습니다.

연료 전지 차량과 관련된 몇 가지 문제점은 전국적으로 제한된 수의 수소 연료 공급 스테이션입니다. 캘리포니아에는 51이 끝날 때까지 2015이, 70이 끝날 때까지 2017 이상으로, 100이 2020를 통해 미국에서 가장 많은 수소 연료 공급 스테이션이 있습니다. 주내에서 연료 전지 차량의 수용을 지원하기 위해 처음부터 최소 68 개 스테이션이 고려된다.

앞으로

시장은 BEV가 기존의 휘발유 차량에 대한 매력적인 보완 물 (대체물이 아님)을 발견하고 있습니다. 휘발유로 구동되는 HEV 및 PHEV는 시장이 익숙한 범위와 크기의 전반적인 주행 경험을 유지하면서 환경 규제를 충족시키기 위해 등장하고 있습니다.

차량의 비용과 차량 운전 비용은 모든 실제적인 목적을 위해 경쟁적이고 강력합니다. 전기 비용과 휘발유 비용에 따라 마일 당 비용이 어느 쪽인가를 선호 할 수 있습니다. PHEV는 고객에게 전기 또는 가솔린을 사용할 수있는 옵션을 제공합니다.

연료 전지 전기 자동차는 하이브리드 및 플러그인 전기 하이브리드의 자연스런 진화로 부상하고 있습니다. 결과적으로, BEV와 FCEV는 경량 수송 요구를 충족시키기 위해 기존의 하이브리드 가솔린 운송 수단에 대한 차세대 대안을 대표한다고 예견 할 수 있습니다. BEV는 편리 성과 기동성을 제공하며, FCEV는 차량 크기의 범위, 유연성 및 빠른 연료 공급을 제공합니다. 두 차량 모두 연료 독립성, 지리적 정치와의 분리, 매력적입니다. 환경 속성.

배터리 전기 및 연료 전지 차량의 구매 비용 및 운영 비용은 오늘날 비교 가능합니다. 시장 경쟁과 기술 발전으로 향후 수소 비용이 감소 할 것이고 전기 비용이 증가 할 것입니다. 즉, 배터리 전기 자동차에 비해 연료 전지 전기 자동차를 작동하는 마일 당 비용이 낮아질 수 있습니다.

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저자에 관하여

Dr. Scott Samuelsen은 University of California, Irvine (UCI)의 기계 항공 우주 및 환경 공학 교수입니다. 그는 Advanced Power and Energy Program, UCI Combustion Laboratory 및 미국 에너지 부 및 캘리포니아 에너지위원회의 연료 전지 연구 센터 (National Fuel Cell Research Center) 소장입니다. 사무엘 슨 (Samuelsen) 교수는 선진 발전 시스템의 상용화를 가속화하기위한 중요한 기술 및 시장 장벽을 다루는 독특한 공공 - 민간 동맹 인 캘리포니아 정지 연료 전지 협력 (California Stationary Fuel Cell Collaborative)의 공동 의장을 맡고있다.