全面的电动交通工具——什么是可行而具有意义
未来电动交通工具的走向已定，但是基于电池的纯电动汽车不是最好的性价比和高效使用资源的解决方案。PHEV(插电式混合电动汽车)不光在短期内具有优势，也将在中期和长期内发挥其优势。
今天的交通工具和电动交通工具
100多年以来，内燃机车(ICE)塑造了我们对交通工具的独特理念。我们早已习惯使用汽油(或柴油)汽车，无论是日常的上下班还是1000公里以上的度假旅行。
目前纯电动(BEV)汽车被视为最重要的内燃机替代技术。但是，现有的BEV技术还不能达到ICE汽车的行驶路和加油时间的特征。即使它们的销售量飙升，电动汽车往往无法取代ICE汽车对于家庭的重要性，而是它们经常作为短途的出行交通工具被购买。德国DLR研究所于2015年的一项调查表明，80%被购买的BEV属于家里的第二辆汽车，另一个事实是购买电动车的家庭中87%是有孩子的。
电动汽车的未来演变
然而，汽车工业正在努力开发可以完全替代内燃机车的电动汽车。为了实现这一点，必须注重两个目标：即每次充电必须达到至少400公里的行程，每次充电的时间必须在15分钟，最好在10分钟以下。为了达到此目标，电池必须至少拥有80-100kWh的能量。虽说一些顶级电动汽车已达到此要求，但是今天具有这样能量的电池包的价格在2万5千美金左右，所以只能用于高档汽车。另一个挑战在于超快速的充电。如需在15分钟内为400公里的行程充电，则充电的功率必须达到350KW(包括一些损失)。某些高档汽车生产商如特斯拉已宣布实行如此短时间内的充电，因此电动车向着内燃机车看齐的愿景越来越近，并将在短短的几年内成为现实。
电动交通工具的普遍可行性
普遍情况的概述：此类电动交通工具是否可适合整个社会呢?让我们将此问题分为丙个部分解释。第一个部分是总发电量是否足够供应所有乘用车的纯电动驾驶?以德国为例，所有轻型车辆2016年的总行程大约为6200亿公里，电动汽车的平均功耗为每百公里15kWh，所以说如果所有的驾驶行程都是电动的，那大约需要930亿kWh 电能，而2016年的总发电量为6500亿kWh。所以说轻型车辆的纯电动交通工具是绝对可行的，所以说对于世界上大多数工业国家来说是现实的。
第二个部分是什么方式的电动驾驶是可行并合理的。之前我们已经总结出以电动汽车完全取代内燃机车辆只适用于一小部分的高档车辆，而不是未来交通工具的普遍解决方案。在此有不少明显的异议，第一个理由是电池的产能，所描述的全功能电动汽车需要100kWh的容量。如果每年汽车的产量1亿辆，那么总容量需求相当于10TWh。与当今全球42GWh的产能相比，需要增长大约250倍的产能。建设新的电池厂需要很长时间，所需的产能很明显需要几十年才能完成，并需要1兆多美金的投资。
第二个问题在于是否有足够的资源可用于如此大量的电池。以目前的价格，锂的生产只有在当所提取的副产物如钾和其他矿物质也可以销售的情况下可有盈利。但是，将来对于锂的需求的增长将大大超过对于这些副产品的需求的增长。所以，当锂的需求增长只为了生产锂时，锂的价格也会大幅度上涨。钴的情况也类似，目前全球钴产量的94%是生产铜和镍副产品。随着对锂离子电池需求增长，必须发展一个真正的钴生产工业，而这只能在其价格大幅度上涨的情况下才有可能。所以如果需求过高，经常被预估的锂离子电池降价会逆转。第三个因素是快速充电设施。设想将所有内燃机车由全功能电动汽车替代，所有现今高速公路的加油站必须由充电站取代，并提供相同里程的“电动交通工具行程”的充电。现代化高速公路加油站一般拥有20个加油点，而每个加油点可每5分钟为一辆汽车提供500公里或更多路程的汽油，这说明一个加油站可以在一个小时内供应12万公里路程的汽油。为了使电动汽车能够行驶相同的路程大约需要18-24MWh，所以每个高速公路的充电站必须连接约20MW电力的电网，更需要非常巨大的投资建设此设施。
未来电动交通工具的资源有效性
但是哪些替代方案是可行的?一种可能是完全改变我们对交通工具的概念，适应另一种交通方式。在这种交通环境下，汽车只限用于城市及周边地区的短途行程。长途旅行将使用公共交通工具。为了使每个人在目的地可以单独出行，设立汽车共享网络点将是一个必须的补充方案。对于这种情况，小型和轻型车辆的行驶路程为100-150公里，这相当于15-25 kWh的电池能量，而且不需要高速充电，大大减少所需要资源、电池产能和充电设施的投资。另一方面，公共交通设施需要适应需求增长，这也需要一个时间过程和成本投入。
但更大的挑战是改变社会中的平常习惯，适应替代私人交通工具的这种概念，不再将自己的汽车置于个人的中心位置。因此，虽然所述情况绝对适用于一定的人群，但是在不久的未来，我们更需要一个接近已有交通概念的解决方案，同时也尽可能地保护环境。
满足这些需求其实很简单：插电式混合动力汽车(PHEV)。虽然它常被视为一种短暂的临时解决方案，直到有能力完全引入纯电动汽车，但是我们认为PHEV在中期，也许在长期内将成为最佳解决方案。PHEV(包括境程式电动汽车)完全符合全功能汽车的需求，因为在长途旅途中使用内燃机的可能性消除了路程的顾虑。尽管如此，一年中绝大多数的行驶都可以使用电动，因为通常每天上下班距离小于50公里。以雪佛兰Volt为例，最近的一项研究显示，所有Volt行程的大约70%为电动驾驶，尽管此电动汽车的最长电动行程只有40英里。第二代的电池升级后，该比例增加到80%多，不了达到此目的，电池组只需18kWh。
相比之下，日产Leaf作为全电动的汽车拥有更大的电池规模和电动行驶路程，其车主们一年四季都可以电动驾驶，平均行程少于1万英里。Volt车主们每年的2500英里行驶由内燃机执行，而这是Leaf车主无法实现的。但是，Leaf车主很可能在长途旅程时使用其它的汽车，也就是说内燃机车。还有典型的特斯拉电动汽车，其电池规模大约是Volt的5倍。特斯拉车主每年的平均行程距离为12000英里，虽说电池规模增加了五倍却只使电动行驶距离增加20%。换而言之，特斯拉电池容量的80%未被作用，但必须将之携带，这是目前全功能电动汽车的普遍现象。所以，从资源有效利用的角度来看，混合动力车应是更好的选择。用于装备一辆全功能BEV和80-100 kWh电池可以装备5辆PHEV，而期容量可用于80%的电动行程。以上述平均里程计算，是每年12000英里和五倍10000英里=50000英里电动行程的比较。如果说支持电动交通工具的目标是最大限度的实现由电动代替行驶距离，那么PHEV与BEV相比是更好的选择。为了使PHEV更有竞争力，能真正替代内燃机汽车，通过电池实现80%的驾驶时间，剩下的20%时间有内燃机增程发电来完成，这样的优化模式能最大幅度的降低价格。新的日产Note E-Power serial hybrid(串联式混合动力)可在此作为将来低成本混合动力汽车的案例。此混合动力汽车的16000美金起价使它完全可以和内燃机竞争。目前，日产Note拥有一个微不足道的纯电动范围，并无法充电。但是通过添加一个10 kWh的电池组可供应大约50公里的电力范围，加板载充电器的价格大约在3000美金。这说明，在不久的将来，PHEV的价格将低于2万美金，总行程的80%可以电动驾驶，同时它能够不需妥协地成为家庭的主要汽车，并且几乎不需要为基础配置做额外的投资。
结论与展望
从个别的汽车技术角度来看，全功能BEV向内燃机车看齐将成为现实，因为充电时间和各种距离将不再是问题。但是，由于巨大的电池和快速充电的设施需要很高的成本和大量的资源，所以这在以后的20-30年内不会成为广泛解决方案。
另一种未来的方案将是一个新的交通工具概念，在此电动汽车完全用于都市内的短程距离。公共交通工具则在长途行程时替代私人汽车。尽管如此，此方案需要改变人们对于私人交通工具的普遍态度，而这不是一夜之间能改变的。但是对于思想开放的大都市人群来说，这种 可能性是非常现实的，但是前提是每个城市必须要有足够的公共交通工具和密集的汽车共享网络。
相对于内燃机车更具经济效益的下一代产品将会是插电式混合动力汽车(PHEV)。日常的电动驾驶之余，它同时结合了化学源载体的优势，和电动电池相比它能低成本地储蓄更高的能源，这使它成为最有潜力的交通工具。为了使人们最大限度地提高电动驾驶的里程，应把重点放在具有经济效益，能满足各种需要的PHEV，而不是装载了全尺寸的昂贵动力电池的纯电动汽车，并且这种纯电动汽车只能部分的替代内燃机汽车。此外，与BEV相比，PHEV几乎可以成为所有人的第一辆车的选择，而BEV的车主，经常需要一辆传统的内燃机车作为长途旅行的备用解决方案。
那么未来20-30年的汽车行业前景如何呢?BEV将会是非常重要的，但绝不可能是最大的一部分。两种截然不同的BEV类型将呈现：第一，小型的市内汽车，它只限用于大都市内的路程。其普及率将在只有短期汽车存在历史的地区最高，特别是在亚洲，包括印度，或者非洲。
第二，高档全功能BEV将实现长途电动行驶路程，但是，此级别的汽车只可能占很小的一部分，而不会成为标准的解决方案。
PHEV将成为汽车前景的基石。在可供大部分电动驾驶的前提下，它是最具经济和资源效益的解决方案。它们将在传统的汽车影响力较大的地区如欧洲或南北美洲极为重要。它们将在传统的汽车影响力较大的地区如欧洲或南北美洲极为重要。总体来说，这意味着内燃机的存活期将比许多电动车爱好者所预计的时间要长。关键是，内燃机应被视为电动力的推动者，而不是阻挠。