【2025科技微趨勢】固態電池、合成燃料、電動飛天車⋯⋯未來交通有哪些關鍵字?

·10 分鐘 (閱讀時間)

近年迎來市場大爆發的電動車,不但掀起傳統車廠創新革命,也帶動能源科技大突破。元大投顧預估,未來10年間,全球新能源車年銷量將從2020年的290萬輛,成長到2032年的4730萬輛,滲透率由4.2%達到44.6%。

然而,正當電動車這類使用乾淨能源的交通工具,逐漸走向主流,背後驅動的能源技術,也引爆了不同路線的爭論。

tech-nick-kPUQOsfThag-unsplash 圖/unsplash
tech-nick-kPUQOsfThag-unsplash 圖/unsplash

現在多數電動車使用鋰電池,但液體電解液有起火爆炸等安全風險,使得「固態電池」(使用固態電解液)受到關注,它的能量密度、充電速度更高,被譽為新一代電池,包括豐田(Toyota)、福斯(Volkswagen)、現代(Hyundai)等車廠都已投入研發,預估5~10年內就會陸續量產問世。

不過,包括豐田在內的許多日系車廠,雖然投入電池技術開發,但同步也看好「氫氣車」的潛能。以氫氣驅動的優點是乾淨,行駛過程只會排出少量的水,現在的加油站也可以直接改裝成加氣站,不像電池很重,可以減輕車體重量。

另外還有一派人士認為,不用急著淘汰燃油車,一旦環保低碳排的「合成燃料」問世,不僅碳排大幅降低,還不減損車輛性能。無論能源技術最終是百花齊放或定於一尊,可以肯定的是,道路將迎來更乾淨的空氣。

全球新能源車出貨量,搭上高速成長列車 圖/元大投顧/數位時代整理
全球新能源車出貨量,搭上高速成長列車 圖/元大投顧/數位時代整理

【2025交通運輸微趨勢】

1.安全、發電效率高,固態電池後勢看漲

「電池」是電動車的心臟,背後技術也成為兵家必爭之地。目前的趨勢是最常用的乾電池或鋰電池(都是液態電池),轉向 「固態電池」,發電效率的能量密度比鋰電池多2倍,續航力也會延長2倍,安全性則較高(下圖)。

紙本_一般鋰電池與固態電池的差異比較 圖/數位時代整理
紙本_一般鋰電池與固態電池的差異比較 圖/數位時代整理

日本車廠豐田(Toyota)計畫在2025年,推出搭載固態電池的汽車;比爾蓋茲(Bill Gates)投資的新創QuantumScape,也計畫在2024年量產。然而,固態電池的技術仍不成熟,平均製造成本更是液態鋰電池的8倍,短期內應無法普及。

2.超環保合成燃料,可以減少85%碳排量

正當「電動車」趨勢風起雲湧之際,燃油車只能靜待走入歷史?由多種不同物質(如油頁岩、回收的塑料與橡膠)製成的「合成燃料」,或許是延續燃油車生命的解答之一。

保時捷(Porsche)與西門子能源和多家企業合作(下圖),共同研發接近碳中和的一種合成燃料e-Fuel,由氫氣、二氧化碳所做成,不會影響跑車性能,卻可以減少85%的溫室氣體排放量。

合成燃料_綠能環保_交通科技 圖/Porsche
合成燃料_綠能環保_交通科技 圖/Porsche

e-Fuel正在實驗階段,預計2022年可以生產約13萬公升,計畫在2024年達到約5,500萬公升。或許未來e-Fuel可以成為燃油車與電動車轉換期的替代方案,甚至不需要完全淘汰燃油車,也能達到減碳目標。

3.電動飛機可以減碳、降噪

根據歐盟執委會(European Commission)數據,飛機排放的溫室氣體約占全球總量4%,業者要拚節能減碳,電動飛機或成解方。

美國聯合航空(United Airlines)宣布投資瑞典新創公司Heart Aerospace,訂購100架研發中的19人座電動飛機ES-19(下圖),預計2026年用於短程航線載客。快遞公司DHL則是與純電動飛機生產商Eviation合作,購入12架電動飛機,預計2024年開始交付。

電動飛機_綠能環保_交通科技 圖/Heart Aerespace
電動飛機_綠能環保_交通科技 圖/Heart Aerespace

即使飛機使用乾淨能源是趨勢,卻也面臨現實挑戰。首先,裝載大量電池可能會增加飛機重量、壓縮機艙空間,危及獲利動能;此外,飛機盡可能縮短在地面時間,在空中載客、載貨才能賺錢,技術上也必須加快充電時間,提升飛機的周轉速度。

4.高等級自動駕駛,機場接駁先行

自動駕駛汽車(下圖)長期出現在行車技術的發展藍圖裡,不過,目前市面上大約只有10%的車配有Level 2等級(部分自動,仍需駕駛雙手緊握方向盤)的輔助駕駛系統,可以做到偵測道路狀況,協助矯正偏離車道、倒車等狀況。

AI應用_車聯網_自動駕駛 圖/shutterstock
AI應用_車聯網_自動駕駛 圖/shutterstock

有些車商已計畫在部分車型導入L3級(發出警示時,駕駛需接管車輛)自動駕駛系統,但要做到L4等級以上(可自行解決外在情況)的自駕車,為了兼顧安全,行駛速度偏慢,短期內較有可能應用在機場航站、停車場接駁,這類固定路線的「封閉式接駁」。

5.可定點垂直起降,飛天車只欠東風

都市交通愈來愈擁擠,加上外送產業興起,促使人們持續探索飛天車概念的可行性。目前飛天車的設計大多採用垂直起降(VTOL)技術,不需跑道就能在定點垂直起飛與降落。

近期瑞典新創Jetson Aero正式販售一款單人座飛行汽車(下圖),售價9.2萬美元(約新台幣255萬元),飛行時速最快101公里,只是受限於電池技術,單次只能飛行約20分鐘。

現階段飛天車最大挑戰不在升空技術,而是地面的基礎建設,像是空中港口、能源補充設備,或空中的交通規則,都還有待發展。

飛天車_綠能環保_交通科技 圖/Jetson Aero
飛天車_綠能環保_交通科技 圖/Jetson Aero

6.視覺AI,像幫汽車裝上「眼睛」

未來的汽車,將如同有了雙眼,能更精準地依照四周環境的變化做判斷。像是新創歐特明研發的自動停車系統,只要開著車子在停車場停過一次車,電腦就會自動記憶,將車子停進車格。

這套系統憑藉的是視覺AI技術,搭配車上裝設的4顆攝影鏡頭,讓車子不但可以「看到」,還能真正「看懂」路上的指示牌與物件。業者表示,目前技術可做到單層樓自動停車,約100公尺的停車移動距離,預計2022~2025年間,系統記憶的移動距離可增加到1公里,也能做到跨樓層停車。

AI應用_車聯網_自動駕駛 圖/shutterstock
AI應用_車聯網_自動駕駛 圖/shutterstock

7.運用各種數據,DAO交通時代來臨

步入車聯網時代,交通數據的用途將更廣泛,宏佳騰執行長林東閔認為,「DAO交通」的概念很快就來臨。

DAO是去中心自治組織(Decentralized Autonomous Organization)的縮寫,所有運作都是透過程式碼自動執行。「DAO交通」則是指將交通數據儲存在區塊鏈上,以DAO的方式管理、使用數據。例如當系統運算A車輛的速度,很可能在10秒鐘後撞到前方的小朋友,就能提前發出警告。

此外,DAO分散儲存資料的特性,也會讓駭客難以鎖定目標攻擊,也能進一步強化資安。

8.區塊鏈結合疫苗護照,通行全球

現在搭飛機不只要出示機票,還必須取得COVID-19陰性證明。截至目前,國際間還沒有通用的疫苗護照(Vaccine Passport),但有民間組織已自行推出跨地區與組織通行的「數位健康通行證」,而且為確保資訊準確性,許多都結合區塊鏈技術。

國際航空運輸協會(IATA)推出旅行通行證(IATA Travel Pass),是一款以區塊鏈平台打造的手機App,可儲存疫苗施打狀況、病毒檢測報告等。未來,出示個人疫苗施打紀錄的疫苗護照,或將成為必備的通行證。

國際旅遊_疫苗_疫苗護照_covid19 圖/shutterstock
國際旅遊_疫苗_疫苗護照_covid19 圖/shutterstock

9.地下汽車隧道系統,解塞車難題

要解決交通壅塞的問題,把車子往地下開也是辦法之一。2022年美國消費電子展(CES)上,特斯拉執行長馬斯克創辦的The Boring Company(無聊公司),就在拉斯維加斯會議中心下方的LVCC Loop雙隧道系統試營運(下圖),駕駛可從地下穿越塞車路段,車速最高可達241公里,將45分鐘步行路程縮短至約2分鐘。

LVCC Loop雙隧道系統_綠能環保_交通科技 圖/The Boring Company
LVCC Loop雙隧道系統_綠能環保_交通科技 圖/The Boring Company

其實馬斯克最初的構想,是在路面上設置供汽車暫停的「托盤」,汽車停好後,托盤會下降到地底隧道,透過軌道讓車子在地底隧道間快速運輸,最終因為成本考量沒能實現。

10.氫氣車只排水氣、減空污,綠色交通新選擇

在綠色交通浪潮中,有別於靠電池驅動的「電動車」,還有另一個支持「氫氣車」的陣營,主要運用氫氣作為燃料,將氫的化學能轉換為機械能(下圖)。

紙本_氫氣車解析 圖/數位時代整理
紙本_氫氣車解析 圖/數位時代整理

由於氫氣使用過後只會排放水蒸氣,因此不會有空污問題。近期豐田汽車(Toyota)測試新款氫燃料車Mirai,使用5.65公斤氫氣,可行駛約845英里,整個過程只排放少量的水。

目前,氫氣汽車的普及化的關卡,主要在生產氫燃料動力所需的高壓氫氣,成本居高不下。反倒是在大型車貨車的環保應用上很有潛力,因為長途旅程若要改用電池驅動,必須配備大量電池,不但會使車體變重、充電時間也會拉長,若改用氫氣驅動,就能解決上述問題。

11.車聯網讓行車更安全,猶如「上帝的眼睛」

汽車轉型的下個重點是車聯網,Gogoro產品長彭明義提出3個階段:首先是車輛連上網路,可在車內使用Google Maps、娛樂串流服務,甚至可以結合AI,讓車子做出個人化調整,例如幫駕駛調整至最舒適的座椅角度。

第2階段是汽車與汽車間連線溝通,有助預防交通事故。第3階段是車輛可跟公共建設(如紅綠燈、路燈)連線,協助車輛判斷塞車或事故路段。他認為,車聯網技術有如「上帝的眼睛」,可提供更精準的行車建議。

AI應用_車聯網_自動駕駛 圖/shutterstock
AI應用_車聯網_自動駕駛 圖/shutterstock

12.汽車模組化,可依需求組合產品

在2022年美國消費電子展(CES)上,南韓現代汽車(Hyundai)展示了Plug & Drive(PnD)、Drive & Lift(DnL)模組化平台(下圖),每一個模組都有轉向、電驅、懸掛、光學雷達(LiDAR)、鏡頭等設備,輪子可以360度旋轉,以自動駕駛型態,朝任何方向移動。

汽車模組化_綠能環保_交通科技 圖/Shutterstock
汽車模組化_綠能環保_交通科技 圖/Shutterstock

透過不同組合,可以組建出不同用途、功能的智慧移動載具,像是行李搬運機器人、單人接駁車或自動倉儲機器人。現代汽車副總裁Dong Jin Hyun表示,未來將會環繞許多這類無生命的物體,透過機器人搭配物聯網技術,幫助我們完成許多事情。

13.減碳兼運動,電動自行車成熱門交通工具

自疫情爆發以來,為避免群聚,人們減少搭乘大眾交通運輸,加上全球關注減碳永續議題,靠鋰電池搭配馬達驅動的電動自行車,成為熱門代步工具,除了可用於短程代步,也具備運動休閒,甚至身障者復健的功用。包括保時捷、賓士、哈雷等大廠,都已投入研發生產。

德國薛佛勒(Schaffler)集團近期設計出一款自行發電的電動自行車系統,將腳踏車踏板的轉軸,改成一組發電機,可以在每次踩踏板時發電,並且將電力儲存在電池內,等到下次驅動腳踏車,就無需充電。

元大投信指出,2020年全球電動自行車市場規模94.8億美元,占全部自行車約33%。歐洲自行車運動協會估計,到了2030年,歐洲每賣出兩台自行車中,就有一台是電動的(下圖)。

紙本_電動自行車成熱門交通工具 圖/數位時代整理
紙本_電動自行車成熱門交通工具 圖/數位時代整理

責任編輯:吳佩臻、張庭銉

更多報導
紐西蘭男子駕駛電動飛機越庫克海峽!綠色飛行未來可期
解決都市塞車問題,勞斯萊斯推空中計程車最快2020年飛上天