Années d'essayer de changer la conduite et le comportement d'achat ont fait régulateurs se rendent compte que la seule façon d'attaquer le problème de la qualité de l'air est par la technologie.
Zéro émissions des véhicules a été le mantra prêchées par les régulateurs et les écologistes comme le seul espoir pour creuser des problèmes de pureté de l'air de la nation. Toutefois, pour les constructeurs automobiles, il a été un symbole de la sur-réglementation, les forçant à des véhicules du marché qu'ils prétendent sont trop chers et ne fournissent pas les caractéristiques de performance exigés par les automobilistes.
Dans le débat sur des véhicules zéro émission, les écologistes soulignent enquêtes montrant désir du public pour l'air pur. Cependant, en termes de pratiques d'achat et conduite réelles, les propriétaires de voitures ont démontré que l'histoire d'amour des Américains avec des voitures est pas terminée, et que les sacrifices propriétaires de voitures sont prêts à faire pour l'air pur sont extrêmement limitées. Américains veulent avoir leur gâteau et le manger aussi. Les programmes gouvernementaux pour encourager le covoiturage, l'inspection des émissions, et de transport de masse ont eu un succès limité dans les grandes villes.
Ce problème met de l'air pur de la nation carrément sur le seuil des constructeurs de véhicules. Jusqu'à présent, leur dossier a été étonnante, réduisant sensiblement les émissions des voitures. Cependant, ces gains semblent alimenter désirs de régulateur pour des émissions plus faibles, poussant les compagnies de voiture pour serrer des réductions supplémentaires au point de zéro.
Dix pour cent en 2003?
La poussée majeure pour zéro émission vient de Californie, qui, jusqu'à Houston a pris la tête en 2000, avait ville la plus polluée de la nation, à Los Angeles. Plus tôt dans les années 90, le California Air Resources Board (CARB), le groupe créé pour attaquer vastes problèmes de l'air pur de l'Etat, a adopté un mandat strict pour des véhicules zéro émission. Le mandat a poussé les compagnies de voiture pour produire 10 pour cent de leur flotte avec des véhicules zéro émissions (ZEV) d'ici à 2003. En outre, les constructeurs automobiles devaient avoir deux pour cent de leurs flottes alimenté électriquement par 1998 et cinq pour cent en 2002. CARB savait qu'il tirait haute , mais il a décidé de suivre les progrès de la technologie et de modifier les exigences si nécessaire.
En fait, une évaluation de la CARB menée en 1996 a reconnu que la technologie de la batterie et des problèmes de coût serait d'empêcher les entreprises de voiture de respecter le calendrier de déploiement exigeant. Avec des gammes de conduite limitées et les coûts élevés de la batterie, il était peu probable automobilistes allaient affluer vers les concessionnaires pour les véhicules électriques. CARB a décidé d'éliminer les échéances intermédiaires de conserver l'objectif global de 10 pour cent d'ici 2003.
En 1998, le CARB a cédé à la pression de la société de voiture une fois de plus, en votant pour fournir une flexibilité supplémentaire dans la réalisation du mandat de véhicule électrique. Plus précisément, les constructeurs automobiles seraient autorisés la capacité de répondre à six pour cent de leur mandat ZEV avec la production de véhicules émettant super bas (SULEV). Cependant, ces véhicules devront se conformer à une norme d'émissions très strictes, ainsi que venir avec une garantie des émissions / 150,000 milles de 15 ans. Si les producteurs de véhicules ont pleinement profité de cette option, seulement quatre pour cent de leur flotte devrait être purs véhicules zéro émission.
Ces gains ne semblent alimenter désirs de régulateur pour des émissions plus faibles, poussant les compagnies de voiture pour serrer des réductions supplémentaires au point de zéro.
Les barrages routiers
Les fabricants continuent de maintenir que bon nombre des mêmes problèmes auxquels ils étaient confrontés en 1996 concernant les limitations de coûts et practice de la technologie de la batterie sont toujours vrai en 2000. Cette sombre évaluation est partagée par un comité consultatif créé par le CARB pour déterminer l'état de la batterie la technologie. Le rapport remis au CARB plus tôt cette année a trouvé beaucoup de bonnes technologies, mais a concédé que «des avancées majeures ou percées seraient nécessaires pour réduire les coûts de batteries avancées sensiblement en dessous des prévisions actuelles." Le groupe a jugé que ces avances improbables pour les six à huit prochaines années.
Plus précisément, le Groupe spécial a constaté que les nickel-métal hydrure (NiMH) ont démontré la capacité à répondre aux exigences de puissance et d'endurance pour alimenter les véhicules électriques. Cependant, on ne prévoit pas que la plage serait augmenter au-delà de 75 à 100 miles sur une seule charge, ce qui limite grandement son acceptabilité à un grand nombre de propriétaires de voitures. Le coût de ces batteries, en dépit des efforts importants à la commercialisation, sont encore très élevés. Batteries NiMH coûtent entre 9500 $ et 13 000 $ chacune si elles sont produites en quantités de 10.000-20.000.
Le comité a également conclu batteries lithium-ion sont prometteurs, prouvant à la fois fiable et sûr. Cependant, les données d'essai indiquent que la vie de fonctionnement de la batterie était décevants de deux à quatre ans. En outre, le Groupe spécial a observé que les batteries lithium-ion présentent divers degrés de sensibilité lorsqu'ils sont soumis à certains des tests de drogues destinées à simuler le comportement et la sécurité batterie sous contraintes mécaniques, thermiques et électriques élevées. La résolution de ces questions pourrait prendre sept ans, a dit le panel, et encore ces batteries sera probablement plus cher que les batteries NiMH.
En bout de ligne, selon le panel, est que la gamme pratique fournie par les batteries des véhicules électriques actuels est limitée. "Pour les applications où l'on souhaite augmenter la portée, les batteries de plus grande capacité résultant aggraverait le problème du coût de pointe batterie en proportion, et ils soulèveraient des questions de volume et de poids de plus en plus graves", a déclaré le rapport du panel.
Les ventes ne sont guère électrique
Dans le débat actuel sur zéro émissions en Californie, les compagnies de voiture ont été pointant vers le rapport du panel comme une confirmation de ce qu'ils disent depuis quelques années: en raison de problèmes de coûts et de gamme, les véhicules électriques ont un potentiel de vente seulement limitée. En fait, en termes de ventes réelles, le véhicule électrique a été un raté.
Honda a récemment interrompu la production de l'EV Plus, avec des ventes de seulement 297 véhicules. Toyota a vendu seulement 507 de ses voitures RAV4-EV, et GM a vendu seulement 660 de son véhicule électrique, la EV1. Les producteurs de véhicules soutiennent qu'ils vont produire des véhicules électriques si elles sont forcées par les organismes de réglementation. Cependant, en dehors du mandat ZEV, l'intérêt des consommateurs semble se limiter à de petits marchés ciblés où plage est pas un facteur.
Négociations hybrides
CARB ne semble pas être complètement sauvegarde loin de l'objectif zéro émission. Alors que plus de concessions aux compagnies de voiture peuvent être imminente, CARB pousse les ingénieurs de la compagnie de voiture de comprendre comment résoudre le paradoxe de garder les clients heureux et atteindre l'objectif de zéro émission. Un compromis pour le court terme peut être le véhicule hybride. Bien que pas exactement zéro émissions, les hybrides sont à faible émission des véhicules qui sont économes en carburant, et ont des performances aussi bien ou mieux que les véhicules à essence. Les hybrides utilisent un moteur à combustion interne et un moteur électrique, ce qui évite les limitations de la gamme de véhicules électriques.
Ce ne sont pas juste une "tarte dans le ciel" idée. La Toyota Prius est déjà sur le marché, et la Honda Insight devrait être disponible dans un proche avenir. Ces véhicules utilisent l'énergie électrique à basses vitesses et au ralenti, mais se déplacent à l'essence quand plus de puissance est nécessaire. Le moteur à essence arrête également quand la voiture va de longues distances et à l'arrêt dans la circulation dense. En déplaçant entre électrique et l'essence que les besoins de puissance changent, la consommation d'essence du véhicule est presque le double de celle d'un véhicule type essence uniquement alimenté d'une taille comparable. Hybrides utilisent freinage régénératif, ce qui signifie que l'énergie de élan est capturé pendant le freinage et ensuite utilisé pour recharger la batterie.
Où est l'hybride américaine?
Constructeurs automobiles américains ne sont pas loin derrière dans la course pour offrir hybrides. Les entreprises américaines ont mis leurs ressources avec le gouvernement fédéral dans un projet de six ans, connu sous le nom de partenariat pour une nouvelle génération de véhicules (PNGV), pour développer des véhicules respectueux de l'environnement économes en carburant. Les véhicules en cours de développement utilisent une combinaison de la technologie hybride et de nouveaux matériaux pour réaliser d'énormes gains d'efficacité de carburant et la réduction des émissions
Présentations de véhicules hybrides par Ford, GM et DaimlerChrysler sont encore une couple d'années de suite, et il ya eu une controverse considérable au Congrès si continuer PNGV de financement. Les critiques sur Capital Hill soulignent que malgré les centaines de millions de dollars dépensés sur le projet, les Japonais semblent se déplacer en avance sur les entreprises américaines en matière de commercialisation.
Quel que soit le résultat de cette bataille politique, il est clair que les hybrides seront une partie importante de la flotte de véhicules des États-Unis dans les prochaines années. L'US Energy Information Administration (EIA) a récemment annoncé qu'ils croient que les hybrides seront deuxième dans les ventes aux moteurs à combustion interne, mais ils ajoutent que ce sera un deuxième éloigné, peut-être seulement sept pour cent de la flotte en 2020. Bien sûr, le carburant les prix, les mandats du gouvernement et les progrès technologiques pourraient changer radicalement cette dynamique.
La technologie Après hybrides
Tandis que les hybrides offrent des réductions d'émissions, ils ne sont pas des véhicules zéro émissions. Les hybrides de gagner du temps jusqu'à ce que la technologie de la prochaine est prêt pour le lancement. Une technologie qui peut être un candidat de choix est des piles à combustible à l'hydrogène.
Les piles à combustible agissent comme des piles, sauf qu'ils ne courent pas vers le bas. Le Proton Exchange Membrane (PEM) pile à combustible qui reçoit actuellement le plus l'attention des scientifiques se compose de deux plaques d'électrodes de chaque côté d'une membrane électrolyte. L'oxygène est présenté à une électrode et d'hydrogène à l'autre. La réaction, aidé par une couche mince de catalyseur de platine lié à chaque côté de la membrane, crée de l'électricité, de l'eau et de la chaleur. Protons des atomes d'hydrogène fendues traversent la membrane et les électrons circulent à l'extérieur de la cellule d'une électrode à l'autre, la mise sous tension du moteur.
Pour ceux d'entre nous qui dormait pendant les cours de sciences, les choses importantes à retenir à propos des piles à combustible sont qu'ils émettent seulement de la vapeur d'eau dans l'atmosphère et que l'hydrogène utilisé dans la conversion peut être créé par un certain nombre de combustibles y compris le méthanol, l'éthanol, naturel gaz et de l'essence. Cependant, le combustible doit être exempt de soufre.
Piles à combustible sont encore une façon large de Long
La possibilité d'utiliser des carburants autres que l'hydrogène pourrait être critique pour le potentiel à court terme des piles à combustible, étant donné que l'hydrogène ne soit pas aussi dense que l'essence et donc difficile à stocker dans un véhicule. Résoudre les problèmes d'infrastructure de ravitaillement présentés par l'hydrogène pourrait prendre des années.
Malheureusement, l'utilisation d'autres combustibles en plus de l'hydrogène pose des difficultés. Conversion de l'essence ou d'autres combustibles à l'hydrogène nécessite l'utilisation d'un réformateur de bord qui peut extraire l'hydrogène du carburant. Ces systèmes, tel qu'il est actuellement développé, sont inefficaces et nécessitent des températures élevées.
Exxon a récemment annoncé que, en coopération avec GM, ils ont développé une méthode efficace pour convertir l'essence à l'hydrogène. Si cette méthode porte sur des projets de démonstration dans le monde réel, il pourrait éliminer stockage de carburant et des problèmes d'infrastructure qui empêchent la mise en œuvre à court terme de la technologie de pile à combustible. Mitsubishi a récemment annoncé qu'elle teste un véhicule à pile à combustible méthanol-alimenté. Bien que l'infrastructure pour le méthanol est pas aussi développé que l'essence, il est considéré comme un bon candidat pour les véhicules alimentés par des piles à combustible, car il contient de grandes quantités d'hydrogène et est exempt de soufre.
Grâce à la performance et les émissions potentiel des cellules de carburant de réduction favorable, les constructeurs automobiles sont désireux de les lancer dans la production. Alors que les prototypes de véhicules à pile à combustible sont déjà testés, les constructeurs automobiles, en fonction de qui vous parlez, affirment que cette technologie ne sera pas sur beaucoup de voitures pour un certain temps. Un des principaux obstacles à la production est que le coût de fabrication des piles à combustible est nettement au-dessus de ce qui est nécessaire pour construire une voiture à prix concurrentiel. La compagnie de voiture qui réduit considérablement les coûts de production aura une longueur d'avance dans la course pour obtenir un véhicule à pile à combustible sur le marché en premier.
Un des principaux obstacles à la production est que le coût de fabrication des piles à combustible est nettement au-dessus de ce qui est nécessaire pour construire une voiture à prix concurrentiel.
La Solution possible
Il semble y avoir un consensus parmi les ingénieurs en développement qui, sur la base de l'absence de sacrifices pour la gamme de conduite et la performance, les piles à combustible pourrait être la réponse à long terme pour le véhicule question zéro émission. En fait, la côte sud du district de qualité de l'air en Californie, en partenariat avec le Air Resources Board, l'EPA et le ministère de l'Énergie, a investi des milliards dans des projets de démonstration sur les piles à combustible, de tenter de déplacer le long de cette technologie.
Va alimenter les cellules être la réponse à nos problèmes d'assainissement de l'air? Il est trop tôt pour prendre cette décision. Toutefois, les progrès sur le développement d'hybrides et de piles à combustible de la technologie donne des raisons d'espérer que les deux organismes de réglementation et les automobilistes seront obtenir ce qu'ils veulent, et de l'économie de l'environnement et de carburant bénéficieront ainsi.
L'auteur tient à remercier l'assistance technique fournie pour cet article par Wendell Powell de Standard Motor Products.
Reproduit avec l'aimable permission de l'Association de l'industrie Automotive Aftermarket.