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电气化高速公路：道路给汽车充电，无限续航？

来源：晰数塔互联网快讯时间：2021年08月10日 15:46

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编者按：公路交通货运一直在人类碳排放总量中占据大头，为此，各国都在加紧新能源卡车的研发。纯粹的电池驱动很难成为重型、长距离运输的选择，而德国西门子公司借鉴成熟的铁路电气化技术，提出了一个新概念：电气化高速公路系统（eHighway）。这一构想中，高速公路上的架空电缆能直接向车辆驱动装置提供能量，同时也能给卡车的蓄电池充电。不过，也有不少人质疑电气化高速公路的发展前景，认为电气系统只能在特定区域和路线运营，应用局限性强；并且，一旦新能源汽车实现电池容量或充电时间的突破，电气化公路就没有存在的必要了。对此，你怎么看呢？本文编译自《纽约时报》，作者Jack Ewing，原文标题What if Highways Were Electric? Germany Is Testing the Idea，希望给您带来启发。

法兰克福南部的一条高速公路上，卡车司机Thomas Schmieder驾驶着他的斯堪尼亚（Scania）牵引式拖车，载着一车油漆驶入了最右边的车道。随后，他打开了一个大多数卡车仪表盘上都没有的开关。

驾驶室外面，一个看起来像晾衣架、顶部焊接着一个倒扣“雪橇”的奇妙装置徐徐从车顶上展开，一段视频显示金属滑板缓慢上升，触碰车顶上的电缆——忽然之间，驾驶室里变得非常安静，柴油引擎停止了运转，取而代之的是电动机。这辆斯堪尼亚卡车虽然仍是一辆卡车，但现在它动力原理却像地铁或有轨电车一样，是完全依靠电力驱动的。

关于如何减少卡车运输行业的碳排放，以及氢燃料电池是否是大型汽车电机的最佳动力源，业界和学界存在广泛争论。Schmieder则参与了第三种替代方案的测试——研发“电气化高速公路”系统，即一种通过悬挂在道路上方的电线和车上安装的受电弓在卡车行驶时向其供电的系统。

某种意义上来说，电气化高速公路的构想很有道理：这套系统非常节能，因为它直接将电力从电网输送到车辆的电动机，不仅减轻了重量，也节省了成本，因为电池往往沉重且昂贵，而使用架空电线的卡车只需要提供足量的电力，就能开往最终目的地。而且，这套系统的建造相对比较简单：德国电子巨头西门子（Siemens）对已被用于火车和城市有轨电车的设备进行了改造，为测试路线提供了硬件支持。

然而，从另一个角度来说，这个想法非常疯狂——谁又来为在世界主要高速公路上铺设数千万英里高压电缆的高昂费用买单呢？

解决如何让卡车零排放是对抗气候变化和空气污染的重要一环，长途柴油卡车产生了大量的温室气体和其他污染物，因为它们在运输路途中花费了太多的时间。

但业界对如何减少卡车碳排放存在分歧。世界上最大的两家卡车制造商戴姆勒（Daimler）和沃尔沃（Volvo）正在紧锣密鼓地投注于研发氢燃料电池卡车，他们认为装载能够提供运输必需航程的重型电池对卡车来说是不切实际的，因为它们占据了有效载荷中太多的重量。

由大众（Volkswagen）持有多数股权的特拉顿（Traton）公司，旗下的斯堪尼亚（Scania）、曼（MAN）和纳维斯达（Navistar）等卡车制造商则认为，由于生产氢燃料所需的能源太多，这种能源价格过高且效率低下。因此，特拉顿正把赌注押在不断改进的电池和电气化高速公路上。

特拉顿是所谓的“法兰克福南部电动高速”组织的支持者之一，该组织的参与者还包括西门子和德国高速公路公司（Autobahn GmbH）；德国北部的石勒苏益格-荷尔斯泰因州和西南部的巴登-符腾堡州也有一小段电气化公路；类似的技术也已经在瑞典、美国洛杉矶的路段进行了试验。

德国这条位于法兰克福附近的装有架空电缆的路段很短，双向约3英里长，其目的是测试电气化高速公路系统在实际货物运输中的表现。到今年年底，将有20多辆电气化卡车投入使用。

Schmieder是在德国军队中学会开卡车的，他的雇主Schanz卡车运输公司位于上拉姆施塔特（Oberr-Ramstadt）小镇，这是一个地形多山、森林茂密的小镇，距离法兰克福大约35英里。

如果电气化高速公路要大规模推广，它必须适用于像Schanz这样的卡车公司。Schanz是一家家族企业，由创始人的曾孙女Christine Hemmel和Kerstin Seibert姐妹俩管理。她们的父亲Hans Adam Schanz虽然已经退休了，但当Schmieder走进驾驶室准备开始他当天的第二趟运输工作、把油漆运到法兰克福的一个配送中心时，Hans Adam仍在工作——他正驾驶着一辆铲车，把托盘搬到卡车后面。

Schmieder说，疫情爆发和交通封锁引发了一股家居装修热潮，并刺激了市场对公司附近油漆工厂产品的需求，因此近期公司生意兴隆。

施米德每天在同样的路线上来往五次。对于电气化高速公路的支持者而言，这是最理想的测试路线。

负责监督西门子电气化高速公路项目的Hasso Grünjes认为，最合理的测试路段是那些车流量大的线路，比如荷兰最大港口鹿特丹港和德国工业中心杜伊斯堡之间的高速公路，或者德国最大港口汉堡港和旅游城市吕贝克的高速公路。

Grünjes表示，大量卡车只在这些目的地之间来回行驶，如果高速公路电气化，卡车运输公司就可以节省大量燃油成本，这也是卡车公司最大的支出。另一方面，在车顶上安装受电弓是具有合理性的——西门子的数据显示，从长远来看，只需铺设4000公里的电气化高速公路，就足以覆盖德国60%的卡车运输里程。西门子上周四表示，将与德国汽车零部件供应商大陆集团（Continental）合作，批量生产受电弓。

建造架空电缆的责任将由德国政府承担，据估计，架空电缆每公里的成本为250万欧元（约合每英里500万美元）。

为德国三条电气化高速公路提供资金的德国环境部，正在将使用氢燃料电池的卡车和使用电池的卡车的研究结果进行比较，并一份声明中表示将在三到四年内决定最终支持哪种技术。

环境部表示：“我们通过大量研究得出结论，尽管电气化高速公路的基础设施成本高，但架空电缆车仍是最具成本效益的选择。”

但是，在回应《纽约时报》的问题时，德国环境部指出，电池的成本变得越来越低廉、电容量变得越来越大，充电时间也在缩短，“归根结底，基础设施、车辆和能源的总成本将决定哪种技术或技术组合占优势。”

德国政府之所以如此谨慎，是因为存在这样一种风险：纳税人为电气化高速公路投入的巨额资金，很快就在卡车运输业中被淘汰了。

“从理论上讲，这是最好的主意，”布鲁塞尔运输与环境（Transport & Environment）非营利性组织的电力与能源专家Geert De Cock说。但他认为，这一构想存在诸多令人生畏的障碍，例如让欧洲各国政府就技术标准达成一致。

“这是协调与合作的问题，而不是技术上的问题，”De Cock说，“之所以不支持电气化高速公路，是因为我们认为这些困难难以克服。”

相比起官方和民间组织，卡车司机Schmieder是电气化的信徒。2019年高速公路测试项目刚开始运营时，他就申请了这份工作，以投身这项电气化改革。

“我一直对电动汽车及其发展方向非常感兴趣，”Schmieder一边说，一边驾驶着斯堪尼亚卡车穿过一条从公司总部通往A5高速公路的狭窄山谷。这辆卡车是一辆混合动力车，有一个柴油发动机、一个电动机和一个小电池。Schmieder沿着斜坡驶入A5高速公路后不久，支撑着电气公路架空电缆的电塔就映入了我们的眼帘，当连接架空电缆的受电弓展开时，驾驶室里几乎察觉不到这种转变。

这些电缆还可以为卡车的电池充电，它储存的电量足以使卡车在市区交通中实现零排放的短距离行驶。这是接触网系统的另一个优势：电气化高速公路可以减少汽车充电桩的需求，这在时间就是金钱的卡车运输行业很重要。

“基础设施需要大量资源，”达姆施塔特技术大学（Technical University of Darmstadt）教授Manfred Boltze在电子邮件中说，他所在的学校正在为电气化提供建议和分析。“另一方面，它提供了非常高的能源效率，这意味着卡车在架空电缆之外的路段只需要小型电池来供能。”

Schmieder把手轻搭在方向盘上，与此同时，自动驾驶软件控制卡车自动沿着电缆前行。他和其他司机接受了为期一天的培训，以学习如何使用自动驾驶系统和处理突发情况，比如前方车道出现交通事故。Schmieder介绍说，自己曾经遇到过一次这种情况，于是他启动柴油引擎驶入了另一条车道。

偶尔，系统也会出现技术故障，有几次传感器失灵了。“但是从来没有出现过大问题。”他说。

几乎所有人都会同意，技术并不是全球电气交通网络的最大阻碍。

Grünjes表示：“我们已经证明了电气高速公路是可行的……现在的问题是如何扩大其规模。”

译者：胡颖