如何提高卡車和公交車的效率，並使其對環境更友好 - 彭博社

馬克·伯恩斯，Flickr/傑森·勞倫斯，保羅·沙利文，NYbuspics在清理汽車排放方面，特斯拉獲得了所有的關注。這家新興汽車製造商因使電動駕駛不僅可行而且性感而獲得了頭條和讚譽。這很重要，但對個人汽車創新的所有關注忽略了一個關鍵事實：大多數人每天駕駛的汽車已經是路上最節能的車輛之一。與此同時，真正的排放罪犯——公交車、送貨卡車、自卸卡車、長途卡車——多年來幾乎沒有得到改善。

彭博社城市實驗室對於租户來説，人工智能驅動的篩選可能成為住房的新障礙高盛測試傢俱銷售商Wayfair的債務需求新澤西-紐約市通勤者在最新的交通混亂中被困在公交車和火車上在創紀錄的炎熱夏季之後，空調強制要求的壓力增加“現代汽車的一個特點是，它們已經非常乾淨，因此很難讓它們變得更好，”汽車工程師和企業家伊恩·賴特説，他是特斯拉的聯合創始人，但在2005年離開以更多關注最髒的車輛。

交通排放佔美國所有温室氣體的26%，根據環境保護局的數據。像個人汽車、SUV和皮卡這樣的較小車輛**，**佔這些排放的60%。（這就是為什麼個人減少排放的最有效方法是改善他們自己的駕駛習慣。）

與此同時，中型和重型卡車在美國的所有交通排放中佔據23%，儘管它們僅佔道路上所有車輛的5%。公交車屬於一個雜項類別，佔交通排放的4%。這些碳排放量大的車輛數量遠少於其他車輛，但它們的效率極低——平均約為每加侖7英里，某些類型的卡車更低。這意味着即使是最污染車輛的小幅改進也能對整體排放產生重大影響。

減少交通排放 對於任何 願景 來説都是必要的，這種願景不向大氣中排放危險的碳。現在，一個日益壯大的工程師和企業家社區正在應對最髒車輛的燃油效率挑戰，並取得了成果。為了完成向低碳社會的過渡，政策制定者需要鼓勵和實施創新，以解決這些主要的污染原因。

公交車

柴油公交車是大多數公共交通系統的主力，但它們並不是最乾淨的選擇。它們噪音大、氣味刺鼻，並向空氣中排放致癌顆粒。由於它們主要銷售給大型機構買家，行業一直受到消費者趨勢的影響，但這種情況正在開始改變。

清理公交行業始於製造過程的改變。這些車輛是“來自卡車行業的傳承，”電動公交公司Proterra的首席執行官瑞安·波普爾説。傳統的公交製造商使用重金屬底盤，配有大量鉚釘和鋼材，並依賴為卡車行業生產的柴油發動機。

Proterra**“**在很多方面，公交車就是經過優化以運載人類的卡車，”波普爾説。“問題在於，卡車在開放道路上以恆定轉速行駛時更高效，而城市公交的工作週期中，它一天要啓動和停止500次。”

Proterra的工程師從頭開始重建公交車，使用輕量複合材料底盤，配備鋰離子電池。這種輕量化幫助公交車實現了超過每加侖20英里的燃油效率。它們還配備了主動安全功能和內置無線互聯網。而且，由於活動部件極少，過剩熱量最小，且幾乎沒有材料會生鏽，維護成本相比柴油車大幅降低。

價格也在下降。五年前，一輛電動公交車的價格為100萬美元，而柴油車為45萬美元。現在，Proterra的基本型號售價為749,000美元，與混合動力柴油公交車相當。而且，波普爾指出，越來越多的地區由於空氣質量問題不再允許純柴油公交車。當你計算生命週期成本（車輛加燃料和維護）時，柴油車的成本為140萬美元，而電動公交車為100萬美元，他説。

當然，成本效益分析只有在交通機構有簡單的方法為公交車的電池充電時才有效。

“運營商不希望交通工具靜止不動地充電，”Popple説。“當交通工具在移動時，他們在賺錢。”

Proterra新的擴展範圍模型在一次充電後可以行駛194英里，這覆蓋了許多日常公交路線。還有一個備選方案：公交路線通常有一個停靠點，司機在每個循環結束時暫停；這為駕駛時間的變化提供了一些緩衝。Proterra設計了一個在該停靠點的高架充電站，可以在短短12分鐘內為快速充電模型的100千瓦時電池充滿電。

“從長遠來看，電動車在交通中可能比柴油車更有用，因為理論上你永遠不需要把車輛帶回加油站，”Popple説，並補充説，出於嗅覺原因，最好每24小時左右至少停下來清潔一次。

這家公司證明了電動公交車可以正常運作——16個不同的交通機構總共從Proterra購買了155輛車輛，該公司正在處理18個月的訂單積壓。

城市貨運

當公交車在城市中運送人時，各種各樣的卡車則負責運送和接送幾乎所有其他物品：垃圾、包裹、啤酒。這些重型車輛沒有與Proterra在關鍵點充電所需的相同路線可預測性。因此，在電池技術改善之前，他們需要尋找其他方法來提高效率。

賴特，這位工程師，認為他找到了一個解決方案。他的公司Wrightspeed生產用於卡車的電動驅動系統增程器。一旦安裝，卡車就可以使用電力驅動，這比內燃機高效得多，並且每次車輛剎車時都會捕獲能量。當電池耗盡時，一個高效的燃氣渦輪機會啓動為其充電。這些渦輪機燃燒燃料的效率遠高於傳統的活塞發動機，從而減少了有害排放。與柴油垃圾車的全國平均油耗2到3英里每加侖相比，這個系統的油耗約為6英里每加侖。

該公司仍在擴大生產。在2014年經過兩輛卡車的試運行後，聯邦快遞訂購了25輛配備電動驅動系統的送貨卡車。Wrightspeed還與新西蘭最大的城市公交運營商NZ Bus簽署了協議。現在還為時已早，無法判斷這種技術是否會流行，但支持這一技術的一個因素是其自給自足：驅動系統不需要任何資本密集型基礎設施來維持車輛運行。公司或市政當局只需支付一次性改裝費用或購買配備驅動系統的新卡車，僅此而已。

Wrightspeed首席執行官伊恩·賴特在公司位於加利福尼亞州聖荷西的總部解釋其電動發動機背後的技術。美聯社照片/馬爾西奧·何塞·桑切斯### 長途卡車運輸

長途卡車承載着現代商業的重擔。它們在美國按重量處理70%的貨運，每年運輸的貨物是所有其他運輸方式總和的兩倍。就氣候而言，問題在於它們的效率不高，並且不適合電氣化。

運輸公司需要卡車在儘可能少的停靠情況下覆蓋數百英里，而這正是碳氫燃料做得非常好的事情。滿油的柴油箱可以讓卡車行駛1500英里或更多；一輛完全充電的特斯拉Model S大約可以行駛270英里，而這是一輛超輕的乘用車。密歇根大學交通研究所的大型車輛效率專家約翰·伍德魯夫説：“現在，電動卡車在長途運輸中真的不在考慮範圍內。”

“你可能不得不把整個該死的卡車都裝滿電池，字面上説，無法移動任何貨物，”他説。“我們發現，柴油燃料的能量密度在任何替代燃料中都很難複製。”

即使電池技術出現重大創新，行業也必須被説服更換數百萬輛卡車，並建立一個覆蓋整個大陸的充電基礎設施。然後電網也必須準備好應對這一切。為了使電氣化運輸真正消除排放，這些電力需要來自清潔來源。

目前，重型卡車的進展將意味着從內燃機車輛中榨取每一絲效率，通過優化從駕駛行為到空氣動力學的各個方面。美國環保署正在制定新的效率標準來做到這一點。國際清潔運輸理事會的重型車輛項目負責人瑞秋·蒙克里夫表示，綜合目前所有可用的不同技術，逐步改進可能導致約40%的燃料節省。

奧巴馬政府在2015年提出了更嚴格的中型和重型卡車燃油效率標準。美聯社照片/蘇珊·沃爾什司機可以通過新的工具採取更有針對性的燃油經濟性方法，例如 迎風獵手，這是一款根據當地實時風況為司機提供建議的應用程序。創作者馬修·梅爾齊格，氣動應用公司的總裁表示，如果司機使用他的程序順風行駛，並在逆風時減速，他們每年可以節省1%到3%的燃油經濟性。對於每年平均花費50,000到60,000美元的獨立卡車司機來説，這是一筆可觀的費用。

自動駕駛的出現帶來了一個誘人的可能性：編隊行駛。自動駕駛可以如此精確，以至於卡車在高速行駛時形成緊密的隊列，車尾相接，這顯著減少了空氣阻力。這就像騎自行車的選手在比賽中借風，或大雁以V字形飛行。克萊納·珀金斯·考菲爾德和拜爾斯的綠色增長基金的投資者扎克·巴拉茲表示，車輛間通信的基礎技術已經得到廣泛驗證。

“技術方面沒有什麼神奇之處——這只是構建一個能夠應對每一個極端情況的耐用系統的問題，”他説。“你不能只做到99.9%正確。你需要更多的九。”

那麼，這在安全到足夠適合正式使用之前還需要一段時間。

更換卡車

穆克里夫表示，卡車行業的統一設計變化是有問題的，因為每輛卡車都是為其特定工作定製的。新設計必須對卡車執行的各種商業用途敏感，否則可能會讓很多人失去生意。

在輪胎設計中也出現了某些效率提升，以減少滾動阻力，而在卡車設計中則是為了減少阻力。伍德魯夫的一項研究指出，卡車和拖車的徹底重新設計理論上可以減少42%的空氣阻力，但這種大規模的改造在近期到中期是不太可能的。更簡單的添加，比如在卡車的側面和後面增加裙邊以減少風阻，可能會提高10%的燃油效率。

“我們目前有國際市場和自由貿易，因為運輸成本允許這樣。”伍德魯夫表示，政府可以通過現代化卡車尺寸和重量的監管來實現更大的效率。例如，加拿大允許運輸卡車的重量達到137,500磅，而美國的上限為80,000磅。大型加拿大卡車以68%的燃料使用和排放量運送兩倍的貨物，比美國允許的最大卡車更為高效。加拿大還表明，在正確的政策下，更大的卡車並不一定更危險。

“我們有一項[尺寸和重量]政策，追溯到1980年左右，那是我們最後一次真正修訂它，”伍德魯夫説。“過去30年，其他國家在尺寸和重量方面都進行了改革，通常是相當規律的。我們真的處於黑暗時代。”

採用基於證據的法規來增加卡車容量，他説，這意味着美國可以用更少的車輛完成運輸，這對環境和安全更有利。改善單個燃油經濟性將有所幫助，但大局策略需要關注每噸貨物每英里排放；也就是説**,** 一輛卡車在運輸一定量的貨物一定距離時燃燒多少碳。

這種演變不會在真空中發生。正如Woodrooffe所指出的，人類如何運輸貨物涉及到社會組織的一些基本原則。“我們目前有國際市場和自由貿易，因為運輸成本允許這樣做，”他説。“如果運輸成本很高，或者運輸不可用，那麼這個選項就不存在。”這些運輸實踐助長了氣候變化；現在，為了維持一個允許貿易繁榮的氣候，人類需要找到一種新的運輸方式。

來自頂部插圖的元素通過 Jason Lawrence, Paul Sullivan, 和 NYbuspics 在創意共享許可下。