电机取代内燃机是大势所趋,是不可逆的,除了部分特殊领域之外,电机取代内燃机将是大概率事件。
1、火车。
国内火车基本上就是电机取代了内燃机,内燃机火车也还有,不过屈指可数。
动车、高铁都是用电机驱动的,不过这个电是直接接的电网,不是用的电池。
接电网就有个问题,电网不能坏或者受到攻击,否则会导致火车没法正常运行。
比如2008年,湖南大面积遭遇冻雨和暴雪,导致大面积停电,铁路网络因为电网停电,无法运行电力火车,只能把内燃机车头拖出来,顶替一下。
于是有人就说,电力火车还是取代不了内燃机火车。
这纯粹就是胡说八道,火车电动化之后,这么多年来,有几次因为自然灾害导致停电而引发电力火车停运的,除了2008年就没了。
内燃机火车存放几十年就为了等停电之后用几天吗?这根本不现实。
停电是极小概率的事,不会影响电力火车的正常使用。
不过有一些特殊情况,比如青藏铁路,由于青藏铁路沿线地形复杂,自然灾害频繁,在沿线搭建电力线路成本过高,因此青藏铁路部分路段用的是内燃机车头,还是进口的。
青藏铁路西宁 ↔ 格尔木,长达814公里是电力机车路段,沿线有电气网;格尔木 ↔ 拉萨,长达1142公里是内燃机车路段,沿线没有电气网。
这是自然条件导致的,青藏铁路建设的难度非常大。
但你别以为格尔木 ↔ 拉萨永远会用内燃机火车头,国内已经出现了纯电动(带电池组)火车头,专门用于短途运行。
港口内部铁路没有全线接触网、港区环保要求高,替换老式内燃调车机。
比如江苏连云港用于内部运输的纯电动火车头,配备3360kWh磷酸铁锂电池,支持快充和换电,30分钟就能补满电,纯电续航是100公里。



其实火车的发展与汽车类似,短途已经开始使用电池组纯电火车头,这比在沿线架设电线成本低得多,长途还没法使用,只能在沿线架设电线网。
将来如果固态电池突破了,不仅仅是汽车用,火车也将采用,续航里程将成倍增加,就能实现青藏铁路全路段使用电力火车,早晚的事。
2、轮船。
轮船电动化是比较慢的,国内的数据,98%是柴油船,2%是新能源船,其中新能源船包括:纯电动轮船、LNG(天然气)轮船、甲醇轮船、混动轮船。
纯电动轮船主要是电池组供电,主要用于内河或近海固定距离运输。

比如用于长江航运的万吨级内河纯电散货船-葛洲坝号,总长129.98米,最大载重量1.374万吨,搭载12个集装箱式锂电池电源系统,总容量为2.4万度,纯电续航500公里,是国内目前续航最大的内河轮船,主要用于荆州到鄂州固定的内河航线。
全球最大的江海纯电动集装箱船-中远海动绿水01号,总长119.8米,可装载700个标准集装箱,搭载36个可更换船用集装箱式电池,总容量超过5万度,纯电续航约380公里,主要用于南京到洋山港的固定江海航线。
上面的例子一个是内河运输,一个是内河到近海运输,接下来的例子是近海到近海的运输。

“宁远电鲲”轮和“宁远电鹏”轮是用于近海运输的纯电动轮船,可装载742个标准集装箱,载重超9000吨,搭载10组标准化箱式磷酸铁锂电池,总容量2万度,纯电续航约130海里(240公里),主要用于嘉兴港独山港区到宁波舟山港金塘港区的近海航行。
虽然纯电动轮船现在续航比较短,只能用于内河和近海,远洋远全是不能用,但科技是在发展的,纯电动汽车刚出来的时候,纯电续航也只有100公里,实际上还跑不到,发展了二三十年,到今天为止,纯电续航能跑到1000公里,翻了10倍了。
如果固态电池有突破,不仅仅是汽车会采用,火车和轮船都会采用。
3、飞机。

小型无人机基本上是纯电的,现在的无人机开始往大型化发展,出现了一些纯电动飞机。
北京氢能通用航空创新研究院杨凤田院士核心团队研制并量产了一款四座纯电动飞机,是我国第一款按照中国民用航空适航规章CCAR-23部要求研制的纯电动正常类飞机,也是全球首款取得适航认证的四座电动飞机。
飞机翼展13.5米,机长8.4米,最大起飞重量1260公斤,巡航速度每小时200公里,纯电续航为1.5小时,最大航程300公里,配备两套完全独立的电动力系统以提高空中飞行安全性。

世界上载人数量最多的纯电动飞机是瑞典的Heart Aerospace ES-19,最大载重量为19人,空载极限航程约450~480km,满载极限航程为400公里,电池容量900度,电池重量占整机最大起飞重量35%,不过这个飞机没有量产,后来因为续航的原因将纯电改为油电混动。

未来电池技术突破时,不排除会有更大,续航更远,载重更多的纯电动飞机出现。

国家曾经出台过一个意见,关于所有的交通工具都要往减碳节能方向发展。
《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》:四、推广节能低碳型交通工具(六)积极发展新能源和清洁能源运输工具。依托交通强国建设试点,有序开展纯电动、氢燃料电池、可再生合成燃料车辆、船舶的试点。推动新能源车辆的应用。探索甲醇、氢、氨等新型动力船舶的应用,推动液化天然气动力船舶的应用。积极推广可持续航空燃料的应用。
这里提到了推动新能源车的发展,探索轮船的新型动力系统,推动液化天然气动力船舶的应用,推广航空燃料的应用。
汽车、轮船、飞机都提到了,都要往减碳节能方向发展,火车不用提了,本身已经实现低碳和节能应用,飞机难度很大,汽车和轮船相对容易。
一边是政策推动,一边是技术革新,除特殊领域外,电机取代内燃机只是时间问题。