低耗能、低污染車輛之發展現況

5.2.1 低耗能、低污染車輛之簡介

國際對環保及能源之要求日益嚴苛，發展低耗能、低污染車輛已為未來交通 工具之趨勢；發展低耗能、低污染車輛能源產業技術，是根本解決我國能源、環 保與車輛產業問題的對策之一。

國內的空氣品質現況，亦是近年來在環保議題上大家所共同關切的焦點，然 而污染都會區空氣品質的最大元凶：機動車輛，卻仍持續地成長，而國內低耗能、

低污染車輛並不普及，目前推廣中的機動車輛替代燃料，主要為液化石油氣，使 用的對象僅限於計程車業者。可見低耗能、低污染車輛，除了尚未在國人心目中 生根以外，改裝後車輛品質的良莠不齊，亦造成民眾心中的誤解，因此現階段空 氣品質的改善程度亦十分有限。目前世界各國所使用中之低耗能、低污染車種可 歸類如下：

(1)天然氣車輛 (Natural Gas Vehicle, NGV)

(2)液化石油氣車輛(Liquefied Petroleum Gas Vehicle, LPGV) (3)醇類燃料車(Alcohol Fuel Vehicle, AFV)

(4)生質柴油(Bio-diesel Vehicle, BDV) (5)電動車(Electric Vehicle, EV)

(6)燃料電池電動車(Fuel Cell Vehicle, FCV) (7)複合動力車(Hybrid Car)

以下就上述低耗能、低污染車種作一簡單的說明：

(1)天然氣車輛

為目前使用最普遍的低耗能、低污染車輛之一，早在 1900 年初，人們 就利用天然氣作為車輛之動力來源。天然氣為地球上蘊藏量豐富之石化燃料，

其蘊藏量僅次於煤。據統計目前已證實的天然氣蘊藏量為 4850 兆立方英尺，

依照全球每年消耗量75 兆立方英尺計算，可使用近 70 年。況且新的氣田仍不 斷地在開發當中，比起原油蘊藏量侷限於少數地區且藏量有限的特性下，天然

100

氣的存量豐富且產地廣佈，使其成為有效的供應能源。天然氣中所含氣體種類 繁多，主要的成份為甲烷(Methane)，其莫耳百分率依產出地區而異，大約為 80%～90%。

(2)液化石油氣車輛

液化石油氣車輛是目前使用最廣泛的低耗能、低污染車輛，我國於民國 84 年推廣至今，已有兩萬輛左右之營業小客車（計程車）完成改裝。但由於 LPG 氣化後之重量較空氣重，當車輛的燃料系統有洩漏時，氣化之 LPG 容 易沉積於車廂底部，造成相當程度的危險，因此該氣品的安全性，較天然氣 略遜一籌。在我國凡是進行液化石油氣車輛改裝的業者必須通過一定程度的 改裝訓練，並取得執照認定，方能進行改裝的工作，主要就是因為安全上的 考量因素。由於液化石油氣是經由氣化後才進入引擎進行燃燒，因此燃燒的 效果較汽油為佳，且辛烷值高(丙烷為 125，丁烷為 91)，若改裝得宜，運用 適當的引擎控制技術，其污染值可低於一般控制效果同樣良好的汽油引擎。

(3)醇類燃料車

由於醇類具有高辛烷值(甲醇約 105 ~ 120，乙醇約 110 ~ 115)，抗爆震 性佳，因此加入燃油中均能提升燃燒的品質，根據加拿大再生燃料協會(CRFA) 統計，汽油中添加10%的醇類可降低一氧化碳排放值 30%以上，及 6%～10%

的二氧化碳排放量。另外醇類的燃燒溫度亦較汽油為低，因此氮氧化物亦能 有效地被抑止。一般而言，油箱中加入10% 的乙醇是不需要進行引擎的改裝 工程，但是超過這個比例，則必須進行適當的調整，巴西的車輛曾經推廣使 用 50%的乙醇添加劑，另外亦有使用 100%乙醇的車輛，但此類車輛大多使 用於競賽一途。由於醇類燃料車種在燃燒後會產生有害的有機物質，並會造 成燃料系統本身的腐蝕，因此為安全考量，車輛本身的系統必須經過修改方 能使用。

(4)生質柴油車

生質柴油的製造來源主要是植物油，諸如大豆油、菜籽油及蔬菜油等，

目前此種燃油於美國國內，正在進行測試發展的階段，用以替代柴油為主，

以降低粒狀污染物的產生。添加或使用生質燃油可有效降低粒狀污染物，除

101

了最大扭力的輸出降低外，燃油的消耗與引擎的馬力均與石油基的柴油引擎 相當。

目前在美國已經有超過100 個城市，近 1000 輛公車，共同進行了數百 萬公里以生質燃油為實驗對象的測試計畫，來證實此一燃料的適用性。法國 是世界上製造生質燃油最多的國家，該國主要將生質燃油作為加熱用燃油，

或以 50%左右之比例與柴油混合作為車輛的燃料。使用此燃料的前提必須是 農產品生產相當豐盛的國家方較為適用，若以進口穀物豆類再行提煉加工，

現階段則較不符合整體經濟效益。

(5)電動車

當1830 年發明了直流馬達後，人們即將該馬達應用在車輛上，並於 1851 年開發完成電動車，極速可達20 km/hr。美國在 1912 年以前，已有 34,000 輛經註冊的電動車在路上行駛，其間雖然內燃機引擎亦逐步地發展，可行駛 的里程亦較電動車大，但是由於的內燃機引擎的狀態十分不穩定，且須以人 力搖動曲軸來發動，因此市場上一直是電動車的天下。直到1912 年後內燃機 車輛上開始裝載電動啟動馬達，及後來的材料科學不斷地進步，內燃機引擎 型式不斷推陳出新，加上人類使用車輛的次數激增，電動車因而逐漸被遺忘。

由於電動車是以蓄電池儲存能量的方式進行動力轉換，不如內燃機車種 般，可攜帶能源以進行能量的轉換，因此其最大瓶頸在於電池無法有效取代 內燃機的功能，以達到快速能源補充，長距離續航及動力輸出相當的目的，

因此目前電動車種雖已開發，但使用之功能與地區均受到相當程度的限制。

現階段電動車輛多被使用於都會地區，或短距離、無須高速行駛之其它區域，

如工廠等私人場所等，國內亦於民國84 年開始推廣電動機車，並進行新購車 輛的補助措施。

目前電動車輛的電池主要分成鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰電池 及燃料電池。由於電動車輛的能源不易儲存，因此電動車系統的設計十分的 重要，目前各國研發單位及車廠無不絞盡腦汁，全力開發提昇電動車能源轉 換效率的方法，除了電池研發及使用高效率馬達外，亦充份利用減速時車輛 的動能來轉換成電能等。

102

(6)燃料電池電動車

以燃料電池為動力源的車輛其實就是電動車的一種，主要不同點在於燃 料電池能夠源源不斷地供應電能予一般之蓄電池，因此車上必須攜帶能源(如氫 氣、甲醇或汽油等)，以進行能量的轉換。而世界各國的研究機構及車廠早在數 年前甚至於十幾年前，即開始研究將燃料電池運用於車輛上，並嘗試予以商業 化。為設計出能源補充方便以利推廣的車輛，亦有研究以甲醇、汽油、LPG 或 氨等作為燃料，再轉換成氫氣後進入燃料電池中反應，除了水以外，此方法所 產生的污染物為二氧化碳。目前各國的研究成果如M-Benz 已與加拿大著名之 Ballard 系統公司，合作開發出使用氫燃料電池為單一動力來源之公車；日本豐 田汽車亦有成功開發以甲醇作為轉換的案例。

而長期而言，燃料電池將是未來極佳之投入研發項目；目前由於技術日 漸成熟，已開始應用於運輸工具上。由於燃料電池原理為藉由電化學反應直接 利用含氫燃料和空氣產生電力，因此具有零污染、高效率之優點。目前各國正 密集投入大量資金從事燃料電池汽車量產開發中，其中以美國、加拿大、德國 及日本最為先進，已有Benz、Toyota 及 Honda 公司推出展示車型，Daimler Chrysler 公司亦宣稱將於 2004 年開始導入量產。

燃料電池關鍵技術在於電池堆 (Stack)、重組器及儲氫材料，由於國際先 進機構不斷之投入開發，1998 年電池堆之體積及重量已較 1994 年減少了 80% 之多，相關之系統及技術成熟之後，預計成本將更有商業競爭力。國內 機車使用量大且耗能污染控制技術目前領先國際，應更早進行燃料電池應用於 機車及小型車輛之研發，作為零污染、低耗能小型動力系統開發之長期目標，

以獲得此一領域國際市場之先機。

（7）複合動力車

複合動力車，是指以電動馬達與傳統汽/柴油引擎來提供車輛所需之動 力，其系統特徵是在相同燃料條件下，能夠行駛較多里程，並排放較少之廢氣。

這是目前世界上各車廠在因應日趨嚴峻之環保標準與目前純電力動力車輛 (ZEV) 在商品化之應用推廣，仍遭遇種種之困難與障礙下，所衍生之兼具產品 性與環保需求之階段性產品。複合動力車複雜之系統結構與動力控制系統為其 主要特徵，雖然導致昂貴之生產製造成本，但較之燃料電池車輛系統，仍為近

103

期較有發展潛力之產品；隨著日本與世界各主要車廠陸續推出複合動力車，市 場之需求與佔有率將逐步提高，複合動力車之售價與成本也必然因市場之擴大 而降低至合理價位。

複合動力系統藉由內燃機與電池能量之最佳化管理，具有高能源效率且 能應用現有環境能源供應架構之優點。目前已發表且成功量產之複合動力汽車 包含日本 Toyota、Honda 公司，耗能均較原內燃機引擎汽車改善近一倍，污 染排放亦降低約50%。藉由上述之複合動力系統技術，應用於國內機車或小型 車用動力，進一步擴大取代中長程交通工具，預期可將耗能效率提高 40% 以 上，亦可降低污染排放，為一種極有經濟效益之技術。

5.2.2 國外低耗能、低污染車輛發展狀況

1. 美國

美國將關於公共利益的研發、運行方面工作，由官方及產業界共同出資交由 中立單位研發，成果也共同分享，以避免重複投資、強化研發成果。政府單位通 常負責發展計畫及策略之擬定，並出資50%與業者共同推動相關計畫；同時業者 除自行開發外，也與政府合作共同出資推動關鍵技術及運行；而由政府贊助之協

美國將關於公共利益的研發、運行方面工作，由官方及產業界共同出資交由 中立單位研發，成果也共同分享，以避免重複投資、強化研發成果。政府單位通 常負責發展計畫及策略之擬定，並出資50%與業者共同推動相關計畫；同時業者 除自行開發外，也與政府合作共同出資推動關鍵技術及運行；而由政府贊助之協