11:00~11:45
旋律輕輕唱
主持人: 彭宗平
2015/08/31
22:51
電動車是城市生活中,節能、潔淨的好選擇嗎?
台灣第一輛電動車是怎麼來的?
油電混合動力車為何省油?優勢何在?
台灣與全球發展純電動車的前景,如何評估?
還有個問題,從電廠發電,再輸送過來給電動車充電,整體算下來真的節能嗎?
請聽前行政院科技顧問組執行秘書、前清華大學工學院院長、台灣第一代電動車重要參與者萬其超教授,為您解惑!
引言:
主持人彭宗平教授(以下簡稱彭):
歡迎您收聽《台灣的明天‧明天的台灣》,我是彭宗平。我們這一季要討論的主題是能源與環境。在這一季節目一開始,我們曾經邀請到前行政院科技顧問組萬其超執行秘書,來節目跟大家說明政府的能源政策的制定,以及發展能源科技的策略。我們今天再度邀請到萬其超教授來節目,以他實際參與研發台灣第一部電動車的經驗,作為案例,來探討台灣推動新的能源科技以及節能減碳的可能做法。
萬教授有很多豐富的經驗,包括在清華大學擔任過工學院院長跟研發會的主任委員,也長期擔任國科會應用科技合作小組的召集人,跟李國鼎科技發展基金會的秘書長。他有一個非常難得,而且是非常輝煌的經驗,是在1970年代,在清華大學,就開始參與研發台灣的第一部電動車,我們印象都非常深刻。他也是提倡替代能源的先行者,所以今天特別請他來現身說法,說明這一段不平凡的經驗。
1. 清華大學電動車計畫的非凡經驗
來賓萬其超執秘(以下簡稱萬):
謝謝,因為我自己的專業講精準一點是電化學,所以當年在專業的領域上,跟我關係比較密切的能源科技,就是電動車,或者講的更具體一點,是電動車裡電池技術的發展。您剛剛講1970年代,我在1969到70年代初的時候,還在美國讀書。回顧當時的能源危機,是一個全球性的事件。
那個時候,阿拉伯的石油是被英美的大石油公司壟斷,他們是予取予求,價錢非常便宜,賺錢賺得非常痛快。可是阿拉伯人後來也慢慢想,我怎麼一輩子當傻瓜?他開始在想,憑什麼被你們英美的石油公司壟斷,他說我要奪回管理權。於是一下子,石油的原油價錢就從一桶一塊美金增為四塊美金。現在聽聽四塊美金沒什麼,現在五十塊都聽得好高興,五十塊美金一桶好像好便宜的樣子。但在那個年代一塊變四塊,其實是等於四倍,這一下子就天翻地覆。而這些英美石油公司又不同意漲價,所以石油、汽油的供應都大亂。
我記得我那個時候還在美國,當時不但台灣受到第一階段的石油危機之害,美國也是。我那時候在紐約,所有的加油站什麼的,大排長龍,大家慢慢推著汽車,一步一步的去加油,甚至有人發生武力衝突,都經過那個痛苦的階段。就是在那個階段,我們的政府也是痛定思痛,因為我們一滴油都沒有,所以更該發展一些技術,看看怎麼樣減少對石油的依賴。所以,清華大學當時的校長徐賢修先生,他就要推動電動車,特別請了在美國通用汽車公司的毛高文先生回來,主持清華大學的工學院,來推動電動車計畫。同時他也從國外邀請人,他大概知道我是做電化學的,就希望我回來。我就是由於這樣的原因,在1974年,石油危機的階段,回來參與推動電動車的這個計畫。
當然,因為第一次的石油危機慢慢淡化了,當時全世界推動電動車的計畫後來都式微了。現在所推動的,應該是新一代的電動車。但是我必須說,我們那一代的幾位老師帶了同學們努力做,也確實做了一件以學校來講很不簡單的事,我們差不多生產了兩百輛的電動車,用在交通部的郵、電,就是用作郵政送貨還有電信局的維修車輛,有兩百輛車子在各個街道上跑,一直到他們車子報廢,從來沒有發生過一點事故。一輛車子有很多控制系統,電池的供應,只要有一點不對,車子在馬路上跑,就可能會出問題。所以自己今天想想,當年真的是初生之犢不畏虎,運氣也不錯,後來很平安的完成了。
彭:其實在清華大學的遊園校車,主要也都是電動車嘛。
萬:對。
彭:但是您說實際上,有很多電動車是在路上、在外地跑的?
萬:是。
彭:這些車的性能如何?大家的感覺怎麼樣?
萬:所以就是我們做教授的,到最後真正處理這樣一個大型計畫的時候,才會體會到執行面的困難。電動車有兩百多輛,難道會在清華大學造嗎?怎麼可能!即使某些技術我們在清華大學設計了,但是車身組裝怎麼辦?為了解決這個問題,當時我們還特別跟唐榮公司合作,蓋一個電動車廠,清大動機系的黃光治教授還借調那邊去當電動車廠的廠長。我想在今天,除非是台積電邀請某位教授當廠長,薪水不一樣,他可能去,不然沒有一個教授會願意去當工廠的廠長。但我們那個年代是很有熱情的,我自己本人也是。
舉例來說,我們的電池本來是委託湯淺電池公司承造。但是湯淺公司是一個日資的公司,他們日本人馬上就通知子公司說,你們只負責我們湯淺母公司要你做的事情,你不要在這裡做其他的研發。所以他們就沒有辦法供應。最後我們一些清華的資深校友,像金開英先生、呂鳳章先生,就集資設一個電池廠。這個電池廠叫厚德電池公司,厚德就是清華的校訓。
彭:厚德載物。
萬:所以我這個倒楣的教授,又要負責那個電池公司。我們不只生產電動車電池,因為沒有一個電池廠,是單靠電動車電池就可以維持的,所以我還要做汽車電池、摩托車電池,我等於在經營一個真正的電池廠。
彭:主要是鉛酸電池?
萬:全部是鉛酸電池,對,就是這樣。
彭:所以這是很不平凡的經驗。但是馬達呢?
萬:馬達的話,我們是請東元馬達承造,那個倒是一個國營的公司。因此除了車身組裝和電池,其他的部分,清華大學主要是做發展,別的東西都可以由廠商來承造。
2. 電動車計畫給我們的啟示
總之,到今天回顧起來,我覺得那是一個難忘的回憶。現在的教授們做什麼產業研究,大概不可能像我們那樣子,做這種真正的「大型計畫」。我所謂的大型計畫,不是說幾個教授合作就叫做大型計畫,我們那個年代是,如果我的電池幾月幾號不出來,工廠裡電動車就出不了貨了!所以那不但是研究上的合作,也是生產營運的一個完整體系。當然現在的大學教授不是這樣,我自己回顧起來,也不該是這樣,教授們實在不該做這樣的事情。
彭:但是研究經費或者開發經費從哪裡來?
萬:一部分是從當年的國科會,就是現在的科技部;另外就是從交通部,因為我們做的是郵電車,當時的交通部長是連戰先生,他也非常支持這樣的計畫,所以由他們交通部支持。此外還有電力公司,因為這個東西跟電力有關,他們也支持這個計畫,一起來做。
彭:當時累積的這些經驗,沒有繼續發展成…譬如說台灣的電動摩托車?或者繼續往前,開拓電動車的市場?
萬:沒有。我倒不是替自己辯護,不但台灣沒有做到這一點,我相信當年在第一次能源危機,全世界陸陸續續出來的一些計畫,大概也都夭折了。到今天再做的時候,我認為現在做起來的成功機率,比我們那一次大多了!首先就是我們更清楚學校做前瞻研究,跟市場要分隔開來,大家不要自不量力,以為學校也可以做到生產上的事情。現在的電動車不管在台灣也好,在國外也好,生產、行銷都是由廠商來負責的。
彭:所以在當時產學合作的概念,還不算非常的成熟?
萬:那個時候總認為一個所謂的新科技,就應該通通劃歸給學界。我當然不承認電動車叫新科技,但是沒有辦法,當時觀念是這樣的。
為什麼說電動車不是新科技呢?嚴格講起來,在1900年代開始出現機動車輛的時候,電動車跟汽油車是同時間出來,有一陣子電動車的數量還超過汽油車!只是後來因為汽油引擎的性能改進,越來越快,而且石油變成汽油的供輸系統大量的普及,後來電動車當然輸給汽油車,只有在特殊的車輛上才使用。一直到了能源危機,大家重新把這個老東西撿回來,看看能不能用,所以才這樣開發出來。
3. 現代電動車的務實發展:混合動力車
彭:我們很高興萬教授跟我們分享,當年在清華大學開發第一代電動車的經驗。但是我們都知道,因應能源發展的趨勢,近年來有不同的電動車陸續發展出來,包括像混合動力車Hybrid 以及完全的電動車。在純電動車裡面,包括以使用鋰電池為主的,甚至還有採用燃料電池的電動車。萬教授對電動車有很多的經驗,相當了解現在電動車發展的情形,是不是請萬教授說明一下,目前整個世界上發展電動車的趨勢?
萬:我們第一代的電動車,無論在台灣也好,在國外也好,1970年代到80年初的那個階段,全球發展的電動車幾乎全部是純電動車,等於說動力全部是靠電池來推動。至於電池呢,大概99%都是用鉛酸電池。只要聽到鉛,我想我們聽眾就會想到,很重,大家平常對鉛的印象就是丟鉛球,您可以想像您的車子裡裝了一大堆鉛球,想來就知道這個車子跑不遠、跑不快。
到了現在這個階段,一方面是我們各種技術,特別是電池的技術,做了很多的改進。另一方面,我想許多人發展電動車也比較有務實的態度。什麼叫務實的態度呢?剛才主持人其實已經點到,就是如果我們今天,此時此刻,在某些使用的範圍,純電動車沒有辦法完全取代這麼精彩、這麼方便的汽油車的話,就不要自不量力、以卵擊石,你不妨做一些部分的替代。
這樣一來應運而生的,就是所謂的混合動力車 Hybrid car。意思就是,它既有一個小的引擎,又有電池,當然從工程的角度上講起來,它蠻複雜的。但是它最大的好處,就是補足純電動車的缺點──比如說行程上,因為行程或說續航力,始終還是電動車的一個致命傷,它走不遠。這個時候,混合動力車就有優勢了,比方在高速公路定速的時候,我們可以用一個小的引擎繼續來推動,等到需要加速度的時候,我們才靠電池。例如在城市裡,一下子要動,一下子要剎車,電池系統會比引擎節能、方便,也可以減少空氣污染,至於長程的時候,我們就用一個小引擎。
各位可能覺得奇怪,我說用個小引擎,為什麼現在的大引擎不行呢?原因是這樣,我們現在開的,單獨用汽油引擎驅動的車輛,它的引擎設計—套一句我們工程的俗語叫做over design,過度的設計,就是它在定速的時候,明明只需要三分之一的引擎性能,但是為了要滿足加速度、爬坡這種需求,它做了一個很大的引擎,結果在定速的時候它也很耗油。
相對地,如果是混合動力車,定速行駛它只需要一個小引擎,所以總體上,它很省油。它還是有點像一個小型的汽柴油車,但是它把電動車電池系統的優點都發揮出來了,這就是一種很務實的做法。所以即使沒有政府補助,我們知道很多商業的汽車公司,都很成功地推出他們的混合動力車。
4. 現代化純電動車成功範例:公車與Tesla
彭:既然混合動力車這麼優異,為什麼又往前發展純電動車呢?
萬:這有幾個考量。首先對於一個真正的環保人講起來,你再怎麼改進混合動力車,裡面還是有內燃機燃燒,就代表說你還是有二氧化碳的產生,即使你的污染已經少了很多,耗油也減了很多,但是你沒有治本。所以如果有一天我們能夠用完全的純電動車,當然是最理想的。但這件事情不簡單,於是有些人就從特殊用途開始,來改成電動車。例如現在大家很流行、很重視的,就是公共電動車。因為它走的是固定的路線,只要回到它的維修站,就可以去充電,或者用它的特殊設備,趕快去換一套電池。但你在自己的家裡用純電動車,你說隨時要換一套電池,這個事情就茲事體大,困難度很高。
所以一般來說,目前純電動車比較適用於特殊專業性的車輛,要在你自己家裡的車子用這個,困難度很大。我常常講,電動車為什麼很難推,因為它的利益是「全民共享」,苦痛是你「個人獨享」。這句話什麼意思呢?電動車的好處是什麼?好處就是減少污染,聲音也比較小,這個就是全民共享。苦痛是你個人獨享又怎麼說?電動車比較貴,電動車走不遠,全是你這個消費者自己來承受,因此只有理念很特別的人,才會去用純電動車。要解決這個問題,可以先從公共車輛做起,你不用來買,你來享受電動車的好處,再慢慢地來接受。任何的能源政策,大概都是這樣,沒有得到全民的共識接受的時候,想唱高調是沒有什麼意義的。
彭:所以整個環境的建構是蠻重要的。
萬:是。
彭:不過您剛才提到,電動車當然是從公共運輸打頭陣。可是目前像美國的Tesla在推動私人的電動車,好像相當的成功,而且受到大家的重視,您怎麼看這一家公司?
萬:成功的因素一方面是人,透過公共運輸等特別的應用,群眾越來越能接受電動車的概念。比方說你在電視上看到全球溫室效應,某些地方發生洪水或是乾旱,你就知道,大家應該要為這件事付出更大的努力。電動車的時代慢慢來臨,需要天時地利人和,很多因素加在一起。
當然我不能替Tesla發言,我只能猜想,Tesla會成功,一方面是技術不斷在進步。但是別的公司也在進步啊,為什麼它特別紅呢?我想它選的項目非常好,我剛剛講到電動車比較貴,行程走不遠,但是Tesla的消費者都是不怕貴的,這家公司是從跑車開始,就是從有錢的人開始推電動車。
彭:針對特殊族群。
萬:所以我們說電動摩托車為什麼很難推?一提到摩托車,除非是那種買很貴的重機,否則一般騎摩托車的人,大多是因為薪水不高,拿這個當交通工具。如果電動摩托車比普通摩托車要貴很多,消費者的抗拒性就很大。因此,我們發展任何一個工業產品的時候,一定要想到這個經濟層面。
而且電動車還有一個特大的優點,它的確走不遠,可是它的加速度很好,比汽油車還好。這是什麼意思呢?比方說我是一個有錢的人,我喜歡開跑車,我最喜歡的就是,速度從零到一百公里只要2.5秒,比任何世界上最好的跑車還快。如果你要這種加速度,就請你去買Tesla的電動車,加速度果然就打垮人家。從這個商業的角度來講,Tesla很聰明。
彭:Tesla成功的因素還包括幾項,包括它定出它的鋰電池規格,這個鋰電池的組合,好像大家也沒有想過可以用這種方式來做。當然它也像apple公司一樣,它leverage各方面廠商的能力,以其他的廠商為槓桿,整合各種技術,把它的電動車組合起來,締造它的成功。不過整體來看,顯然電動車還是有它的市場跟它的族群。
5. 台灣電動車的發展前景
可是就台灣來看,您怎麼看台灣電動車的發展?包括電動機車的前景如何?
萬:我的感覺是,台灣要發展一個交通工具不容易。因為交通工具往往不是一個Niche Market(利基市場,即小眾的、具有專門性的市場),它通常不是少量的、特殊的東西,而是大眾化、標準化的。像汽車、公共汽車,都是很大的規模,不像有些東西它是少量多樣化。台灣的產業結構,最適合就是做少量多樣化的利基市場。所以像轎車這一類的產品,如果由台灣自己來做,是比較吃力的,至少我的看法是這樣。
那麼,台灣為什麼會想發展電動摩托車呢?因為摩托車是個特殊情況。我們說台灣是摩托車王國,我們什麼東西的使用量在世界上、市場上講起來都是一個小咖,唯獨摩托車的市場比較大,因此認為我們有一點勝算。另外東南亞用的也不少,他們的技術相對上也比我們弱。所以我們假設,如果在電動摩托車上好好做一做,我們是有一點發展希望的。
其他在整個電動車的工業體系裡面,我認為我們最好是做配角,而不是做一個完整系統,包括維修、市場、營運等等,以台灣的工業和廠商的結構,還有市場規模,想做這種全球性的事情實在是比較難。比如說你剛才講的Tesla,Tesla其實也用了我們台灣的零組件。我覺得不要講說零組件,聽起來好像你當配角,聽的很不過癮,我有時候常常覺得台積電TSMC也是在當配角,市場上沒有一個產品是TSMC的,但是好多東西裡頭都有它。只要做的成功,沒有什麼不好嘛!當然這要看我們自己在整體觀念上,能不能建立這樣的一個態度。
彭:所以政府推動的政策,跟您這個想法其實蠻接近的。目前政府主要在推動公共運輸,包括提供很多的電動公車,現在使用的人也慢慢地增加。據我的了解,目前台灣的電動機車,最近也有一個比較大的投資案,這個您熟悉嗎?
萬:是,這些投資人很多都是屬於電子業的,所以他們可能的著眼點,就是類似Tesla。Tesla不是一個傳統車輛的業者,不是通用汽車也不是福特,可是大家會發現到,現在的車輛需要很多的控制系統,而且像電動車需要一個新的商業模式的時候,電子業的人,可能比汽車製造業者來的衝勁大,所以他們就開始投入。無論在美國或在台灣,電子業都想投入試試看,尤其他們有一些新觀念,反而比較容易成功。
另外一方面就是摩托車業,就像汽車業有一個最大的致命傷,他們覺得發展電動摩托車,是做一個跟自己競爭的產品。因為他在賣燒汽油的摩托車,所以他覺得如果把電動摩托車做好,不是跟自己過不去嗎?裡頭也有這個矛盾在。
6. 能源觀念釋疑:電動車真的節能嗎?
彭:萬教授,大家常常有一個迷思,也很好奇,就是電動車的電力來自於電廠,但是電廠又耗了能源,從能源轉換成電力,然後把電力再拿來充電,變成電動車的動力,這樣會比較節能嗎?
萬:好。這個問題很好,也不是你第一次問,別人也都想到。我想先來談談,考慮使用電動車有幾個因素,第一,也許某一個國家,它的汽油獲得很困難,這個時候當然電動車就會變成優先考量。第二,如果在一個大城市,空氣污染很嚴重,也會需要電動車。第三,電的優勢,是來源比較多元化,我們不一定要用火力發電,可以是風力發電,可以是核能發電,可以來自任何的再生能源,但是汽油車的話,就完全是火力,嚴格講就是藉燃燒產生動力的系統。
就算前面三個因素都不考慮,或者都不存在,我們是不是還該發展電動車呢?能源專家也會很嚴格地來檢視這點。總不能說電動車耗電,沒有燒汽油,所以就說我比較節省汽油。你這些電動車的電池製造要消耗能源,甚至充電的時候這個電怎麼來?都要考慮進去。
在這樣一個情況下,大家做過一些計算,就是計算電動車的整體耗能。這個計算,英文的俗語叫從well to wheel,從那個油井叫做well,一直到輪胎叫做wheel,換句話說,就是從開始一直到最後,整個的過程計算下來,電動車總體來講還是比較節能的。
彭:非常感謝萬教授幫我們做的分析。今天的節目就進行到這裡告一個段落,非常高興萬教授能夠跟我們分享當年開發第一代電動汽車的經驗,以及目前全世界電動車的發展趨勢。下個禮拜同一時間,我們將為您邀請到中央研究院環境變遷研究中心的劉紹臣院士,來這裡跟大家說明,在能源與環境議題中非常重要的問題,台灣的氣候變遷,以及極端降雨的現象。