忠旺新聞

輕量化:交通領域的綠色變革

時間:2011 - 08 - 10 字號

  摘自《中國鋁加工與鋁市場通報》
 

  鋁在交通領域中的價值
 

  鋁可賦予轎車較高的性能。在過去50 年時間里,轎車鋁用量逐漸增加,並逐步取代鑄鐵(發動機罩和變速箱箱體),低碳鋼(車身和車輪)和銅(散熱器)。從歷史上來看,鋁在汽車上的應用主要是以鑄件的形態。近些年來,工程師們已經逐漸發現了適合汽車應用的其他鋁製產品,比如擠壓件和衝壓零件,在汽車的底盤和懸挂系統、撞擊管理和其他結構化應用中,鍛件的應用也不斷增加。
 

  在歐洲,超過20%的汽車車篷是鋁製的,包括大量家用轎車,譬如標誌307。捷豹XJ是第一個鋁製車身,它是基於鋁板材的設計,使用了結構化的粘合連接技術作為其連接方式之一。還有幾種高性能跑車的車身,比如法拉利和蓮花,也是鋁製的。
 

  鋁賦予卡車較高的承載能力。當前,大多數油罐車和油罐半拖車的上蓋完全是鋁製的。鋁也常常用於貨車、傾卸和自卸的車體上。對於一輛鉸鏈式卡車,平均來講,使用鋁製元部件可為卡車拖車帶來的重量縮減最高可達2 噸。因此,一輛鋁密集型的卡車,由於自身重量的優勢,就可以在不超過重量限制的條件下承載更多負荷。承載能力的上升意味着運輸次數可以降低,並進一步降低等量二氧化碳的排放。
 

  鋁賦予客車更大的客運量,客車用鋁優勢是多重的。鋁可擠壓成複雜的形狀,可用於複雜的設計和整體上強度要求高的結構。使用鋁製車身的現代客車比傳統客車要輕數百公斤,在限定的最大總重量的情況下,用鋁的客車可運輸更多客人,並降低運輸的成本。特別是對於那些遠距離運輸的客車和需要經常停靠公交站點的客車,鋁的優勢更為明顯。
 

  2008 年,世界第二大的客車製造商——鄭州宇通客車公司引進了兩種新型的環境友好型客車。新的鋁密集車身比傳統客車的車身重量減輕46%左右,這樣一來,新車型的油耗和溫室氣體排放也會相應降低。
 

  鋁賦予火車/地鐵較低的運行成本。上世紀60 年代,鋁用在了齒軌鐵路市場上,80 年代,由於低廉的運行成本和提升的加速性能,鋁開始成為鄉村交通和高速列車的首選金屬材料。1996 年,高速雙層火車得以開發,這種火車集高速度和最優化運輸能力於一身,其重量比單層輕12%,而客運量卻增加了40%,這一切都應歸功於鋁結構的應用。
 

  如今,很多國家都在運營鋁製的地鐵或有軌電車。例如加拿大的動力火車,法國的高速電氣雙層火車和日本的光速號鐵道之星(新幹線子彈頭火車)。目前,列車的很多承重元部件和車身都採用了鋁。
 

  鐵路曾經指的是「鐵鋪就的道路」。目前,列車的很多承重元部件和車身都全部採用了鋁。正是由於全鋁的應用,才使得列車速度超過350 公里/小時成為可能。在西歐,地鐵和城市列車每五輛機車車身中就有四輛是用鋁製造的,所以術語「鋁路」或許更加適合表達目前的鐵路運輸現狀。
 

  鋁在綠色戰略中扮演重要角色

  根據國際能源局(International Energy Agency)的研究,大約20%的人認為,溫室氣體排放是在交通運輸領域產生的。因此,降低運輸工具的重量就成為改善燃油效率、降低能源消耗和溫室氣體排放的一個重要方法。當然,還有其他的措施,包括改善發動機性能、降低空氣阻力和開發更好的潤滑油等。
 

  每年,與交通運輸相關的溫室氣體排放總量達到76億噸。由Helms and Lambrecht在2004得出的最後研究結論是,如果所有的運輸工具(包括公路車輛、軌道車輛和飛機)都可以在保持性能不變的同時,按照當今的設計理念進行輕量化,那麼就可以在這些工具的使用階段減少6.6 億噸的溫室氣體排放。
 

  一輛汽車的生命周期由三個獨立部分構成:生產,使用和報廢。正是由於鋁可回收的性質,該過程可以描述成「搖籃到搖籃」而不是「搖籃到墳墓」的過程。使用階段消耗的能源和相應的等量二氧化碳排放都是最大的,而生產和報廢階段的排放佔總量比例少於20%的等量二氧化碳。所以,減少車輛生命周期內能源消耗的措施應該集中在使用階段。
 

  2006 年,全球大約生產了6500萬輛乘用車和輕型卡車。由於鋁使車輛減重,進而減少了全球1400 萬噸等量二氧化碳的排放。在它們生命周期內由於使用鋁而帶來的總能量節約相當於550億升的原油。
 

  自從鋁進入到交通運輸領域,就為陸地和海洋運輸工具的輕量化做出了顯著貢獻,將來也是如此。交通行業對鋁的需求也逐年增加,2005 年,大約全球鋁消費的30%發生在交通領域。2000 年,每輛汽車的含鋁量僅有100 到120 千克,2006 年,這個数字增加到了110到145 千克。
 

  通過取代較重的材料實現輕量化,鋁工業一直尋求開發和優化交通運輸行業的元部件,以降低燃油消耗和減少溫室氣體排放。在不同系列的運輸工具上,鋁正一個零件接着一個零件的替代原有材料。每個零件都要進行單個的生命周期分析,以便為該零件生命周期內的能源節約和溫室氣體減排提供信息。

  鋁工業開發的一個生命周期模型適用於所有交通工具零部件的計算,包括汽車、卡車、火車和輪船。該模型的結果是基於公開可獲得的鋁生產、使用和回收信息,結合生命周期評估原理,並參照國際標準ISO 14044 中與能量和溫室氣體排放有關的部分計算得出的。
 

  (編者注:2011年7月15日,全球第二大、中國及亞洲最大的工業鋁型材研發製造商中國忠旺宣布進軍高附加值的鋁壓延材業務並取得新進展,集團將分階段建設整體年產能達300萬噸的鋁壓延材生產基地,以整體產能及產品定位計屬全球領先之列。鋁壓延材,即鋁板項目,主要應用於航空航天、船舶、軌道交通等領域,中國忠旺此舉旨在滿足全球交通行業的強勁需求,並成為集團未來實現利潤增長的強勁動力。)