最近幾乎所有關於「EV (electric vehicle,電動運輸工具)」的文章幾乎都聚焦於電動車,但事實上,工業與商業應用領域一直是EV最大、最賺錢的市場,預期在2016~2026年之間也將維持那樣的發展態勢。

汽車是一個市場規模龐大的產業,但很快地,我們之中有70%的人會居住在私人汽車被禁止或嚴格限制行駛的都會區;而Tesla第三代電動房車創造了140億美元的訂單,顯示純電動車一旦在行駛距離、售價/轉售價、充電時間以及外型設計等方面讓消費者感到划算,絕對會成為馬路上的霸主…或許目前還不那麼賺錢,至少趨勢如此。

Tesla正準備進軍小卡車(pickup)、大型巴士(bus)以及大卡車(truck)市場,這些工業與商業用的陸上運輸工具將會貢獻整體EV市場一半以上的價值與利潤。

在中國,每年有五十萬人因為交通工具造成的空氣污染而喪失寶貴生命,因此當地政府特別鼓勵使用純電動巴士;估計中國各地需求將為當地電動巴士業者帶來規模高達10億美元訂單,而其他地方的巴士供應商只要能拿到其中的百分之一就已經非常不錯。

來自中國的業者包括比亞迪(BYD),將以價格只有其他地方業者不到一半的純電動巴士「淹沒」世界;而工業、商業與軍用EV則能資助許多創新,對這些運輸工具來說,其前期成本(upfront cost)的重要性,還不如產品生命週期所需維護成本、最低的排放量以及特殊功能。

估計一輛自動駕駛計程車或巴士,就能取代20~100輛私人汽車,因為後者的實際使用時間只有其生命週期的3%;而汽車產業能尋求的「逃生路線」,包括銷售量未受自動化駕駛影響的工業用與商用EV。此外,汽車廠商也開始跨足電動船舶、航空器,以及為身障者打造的交通工具等等應用領域。

一架正在進行試飛、完全仰賴太陽能動力的單人座飛機「陽光動力號(Solar Impulse)」,則是EV終極方案──能源自給電動運輸工具(energy-independent electric vehicle,EIV)的最佳展現;這類軍用或民用固定翼飛機/飛艇,能只靠太陽能在6萬英呎高空航行5~10年,這些運輸工具將用以執行軍事監測任務,或是為偏遠地區民眾提供網際網路連結。

在農業應用上,在日本已經有某些「農場」被移植到東京的摩天大樓等地方,而且農耕是完全自動化的──拜精密的農業用無人機以及農業機器人之賜,這類農場只需要傳統農場百分之一的除草/殺蟲劑、化學肥料使用量,有些案例甚至不需要使用這些藥劑,因為農業機器人能有效率地把所有的雜草拔光。

EV技術將與機器人技術結合,因為電氣系統比液壓或氣動系統更容易控制、精密,在成本效益方面也越來越高;休閒或農業用無人機已經一下子成為規模達數十億美元的產業,有部分EV在摘葡萄或是紀錄土壤、作物資料方面的能力,比人類還更仔細,而有些果園已經禁止採用以內燃機為動力的運輸工具。

交通運輸五大趨勢

本世紀無論是陸路、水路或空中的交通運輸,都呈現五大技術性趨勢,包括:電氣化(electrification)、自動駕駛(autonomy),以及結合行動機器人、結構性電子(structural electronics)與能源自給技術。

在陽光下於全球各地試飛的「陽光動力號」,就是結構性電子(參考閱讀)的展現──其機翼結合了太陽光電技術;而在葡萄園巡視的機器人,也整合了類似的太陽能結構。中國業者漢能(Hanergy)最近宣佈,該公司將在2020年開始銷售在加裝了整合砷化鎵(GaAs)太陽能光電板甚至風力發電機的電動車輛,在停車的時候就能為車子充電

有一家披薩店的商用電動貨車就加裝了風力發電渦輪,搭配可伸縮桅杆,能在停車的時候自己發電以延長行駛距離;該電動貨車也有太陽能板,除了行駛所需能源可以自給,還能供應車上烤箱所需能源。

長程運輸純電動卡車正在德國、瑞典與美國進行實地測試,這類車輛在移動中透過延伸的架空饋電系統(overhead catenary)進行間歇性充電。只需要一些或不需要液體冷卻系統的高效率碳化矽與氮化鎵(gallium nitride)功率半導體元件,將首先出現在大型的軍事、工業與商用EV;此外以超級電容取代電池供電的EV也越來越受歡迎。

規模最大的EV業務在未來十年仍會是陸上運輸工具,其次是船舶(marine)與航空器(aircraft);至於市佔率最大的陸上EV仍會是車輛,其次是巴士與堆高機(forklift),而工業與商用車輛的市佔率也將逐漸擴大。

更引人矚目的是,在大約十年內,添加了純電動模式的48V輕型混合動力車輛將可達到5億美元的銷售額,然後該市場將面臨崩潰;插電式混合動力車輛成長快速,也將快速消亡。純電動車將成為霸主,其中支援能源自給以及配備行動機器人的車型會逐漸擴大市場版圖。

市場朝純電動車發展的趨勢,預期將會帶來更多零組件的需求。目前電動車輛的流行趨勢是採用兩個可逆馬達(reversing motor)與一個控制器、而非一個,增加了複雜性與成本;以最暢銷的純電動大型巴士──比亞迪K9為例,該款車輛配備兩個輪內馬達,而Nicola的電動卡車則有六個馬達,此外目前訴求性能的電動車款通常配備三個馬達。

電動車的其他功能區域也使用越來越多電子元件,例如添加支援自動駕駛的感測器、導航電子系統等等,以及各種充電應用的系統。技術革新將使得動力傳動系統更具效益,專為電動車打造的輪胎與懸吊系統相關技術也正在開發中──這兩個系統都會產生廢熱,但未來它們能將之轉換成電力。

未來的EV將能從太陽光、紅外線、溫差、風力、震動等等採集能量,更具智慧性的機身可能會結合感測、接收、能量採集與能量儲存等功能。電池管理系統與馬達控制將會隨著EV的電子內容增加而更趨複雜,此外內建充電器的功能會變得更強,但這些系統只會偶爾出現能整合在一起的情況。

我們會看到更「簡單」的運輸工具嗎?不,那不會發生;而打造未來EV的業務,會更偏向與材料(materials)相關而非零組件。

編譯:Judith Cheng

(參考原文: EVs Will Innovate on Land, Sea, Air,by Peter Harrop, IDTechEx)