蒸汽、电力与汽油的首次汽车比赛
分享此页面
在汽车诞生初期,还没有人知道谁会是最后的赢家;蒸汽、电力和汽油在同一场竞赛中以均等的机会奔跑.1900年前后,美国的产量中蒸汽汽车约占 40%,电动车占 38%,而汽油车仅占 22% 的份额.如今讲述电动汽车与汽油车竞争的文章常把它描绘成一场两方对决;然而最初的比赛是三方竞赛,而中途消失的一方是蒸汽动力.只有把1890至1910年间的那场三方竞赛置于放大镜下,我们才能理解为什么电力屈居第二,为什么蒸汽被彻底遗忘.
亮点
- 1900年前后,美国的产量中蒸汽占 40%,电力占 38%,汽油占 22% 的份额.
- 最早的汽车陆地速度纪录是由一辆电动车于1898年以 63.13 km/h 的速度创造的.
- La Jamais Contente于1899年4月29日以 105.88 km/h 的速度成为第一辆突破100 km/h大关的汽车.
- 蒸汽汽车在出发前必须等待 约20分钟 以建立锅炉压力;在寒冷的早晨,这一等待时间会更长.
- 1912年,电动汽车的售价几乎是汽油车的 两倍 .
1900年时三位竞争者分别是什么样的?
这三种技术各自代表了不同的工程理念.蒸汽是当时最成熟的动力来源:它是从火车机车和工业设施中人们所熟悉的、高扭矩、快速而强大的解决方案.电力以其安静和易用性脱颖而出:没有摇柄,没有换挡,没有噪音.而汽油内燃机则是三者中最麻烦的候选者:需要用手摇曲柄艰难启动,会震动、有气味,早期车型在可靠性方面也很薄弱.
份额分布清楚地说明了这一点.1900年,美国生产了超过1600辆蒸汽汽车,据估计道路上约 28%的 车辆是电动的;这一比例与38%的销售份额是同一个故事的两个不同测量维度.在两项统计中,汽油车都排在第三位.尽管生产份额的精确百分比因定义和统计范围而略有不同,但排序始终不变: 蒸汽领先,电力紧随其后,汽油远远落后.
| 技术 | 1900年份额(约) | 优势 | 劣势 |
|---|---|---|---|
| 蒸汽 | 40% | 动力强、速度快、技术成熟 | 启动时间长,需携带水和燃料 |
| 电力 | 38% | 安静、易用 | 速度低(24-32 km/h),续航短(50-65 km) |
| 汽油 | 22% | 续航长、用途广泛 | 启动困难、噪音大、早期可靠性问题 |
蒸汽的黄金时代:Stanley Steamer为何曾是市场领导者?
蒸汽的市场领导地位绝非偶然.Stanley Motor Carriage Company由双胞胎兄弟Francis Edgar和Freelan Oscar Stanley创立,1900年至1904年间,Stanley和Locomobile品牌是全国最受欢迎的汽车.这些以Stanley Steamer之名闻名的车辆,凭借蒸汽与生俱来的瞬时扭矩为驾驶者带来的乐趣,是当时任何汽油车都无法提供的.依靠锅炉压力工作的活塞,没有转速的概念,几乎从第一刻起就能产生全部牵引力.
但这种性能是有代价的,而代价不是用工程技术、而是用耐心来偿付的.锅炉需要手工生火,行驶之前要为压力等待大约 20分钟 ;在寒冷的早晨,某些早期车型的这一时间会延长到 30分钟,甚至 45分钟 .蒸汽汽车还必须同时携带水和燃料,由于水的损耗,在长途路线上一者都需要补给.史密森尼学会对早期汽车的评价十分精辟:蒸汽车速度快、动力强,但使用更困难、安全性更低,这使它们成为吸引爱好者而非大众的机器.
尽管如此,蒸汽在1900年代初期确实经历了真正的爆发.问题的技术解决方案后来才出现:自动快速点火锅炉大大消除了启动时间.但这一解决方案来得太迟;到那时,汽油发动机早已赢得了塑造市场的竞赛.
为什么电动车是开局竞赛的明星?
电力驱动的根源比汽车古老得多.1827-28年,Ányos Jedlik制造了第一台电动机和驱动它的小型模型车;1832-39年间,苏格兰人Robert Anderson开发了一辆粗糙的电动车.1881年,Camille Faure使铅酸电池适合工业化生产,这是一个关键门槛;同年,Gustave Trouvé在巴黎测试了第一辆拥有自己动力源的载人电动车.Andreas Flocken于1888年制造了Flocken Elektrowagen,Thomas Parker于1884年在伍尔弗汉普顿制造了他的第一辆电动车;1890-91年,William Morrison在艾奥瓦州开发了可载六名乘客、 23公里/小时 的美国第一辆电动汽车.
为什么最早的速度纪录不属于汽油车?
因为即使在赛场上,电力在早期也拥有物理优势.1898年12月18日,Jeantaud电动车在Achères以 63.13公里/小时 创下首个汽车陆地速度纪录.四个月后,1899年4月29日,Camille Jenatzy的 La Jamais Contente凭借两台Postel-Vinay 25 kW电机达到 105.88公里/小时,成为第一辆突破100公里/小时大关的汽车.汽油车为了超越这一纪录整整等待了 三年零四个月 .电动车大约直到1900年都保持着陆地速度纪录;1901年,Andrew Riker的赛车作为当时最快的电动车刷新了纪录.
电动在市场方面也占优.1897年,Walter Bersey的电动出租车以"Hummingbirds"的绰号在伦敦投入服务;同一年,纽约有12辆电动双轮马车在运营.Studebaker于1902年以电动汽车进入汽车行业,连Wilson总统在华盛顿都使用 Milburn Light Electric 电动车.电动汽车的销量在1910年代初达到顶峰;也就是说,电动的衰落并非因为汽油早期的优势,而是来自后来的围剿.
汽油是如何从第三名登上顶峰的?
汽油发动机的崛起不是某一位发明家或某一项发明的故事,而是一系列相互补充的解决方案的链条.Smithsonian的框架很清晰:当汽油发动机变得与电动车一样实用时,搭载它的汽车便从蒸汽车的地位上升为易于启动和驾驶的车辆,再加上速度、续航、多功能性和运动性.
- 1897年: Reeves兄弟的消声器将汽油发动机的噪音降低到了可接受的水平.
- 1912年: Charles Kettering的电动起动机淘汰了手摇曲柄,汽油车最大的使用障碍得以消除.
- 批量生产: Henry Ford的生产线降低了价格;到1912年,电动汽车的售价已几乎是汽油车的两倍.
- 基础设施与燃料: 廉价的德克萨斯石油压低了汽油的成本.
- 道路: 1920年代不断改善的公路网,创造了电动车辆无法企及的长距离行程,因为它们被50-65公里的续航限制所束缚.
从根本上说还有一个能量密度的问题:汽油单位重量所携带的能量远超当时的电池.电动汽车以 24-32 km/h 的速度和 50-65公里 的续航堪称完美的城市用车,但作为通用交通工具并不实用.人们也早就尝试解决续航问题:1896年提出了可更换电池服务的设想,Hartford Electric Light公司在1910至1924年间为超过 600万英里 的行驶里程提供了换电服务.然而这类服务仍不足以改变市场的主流.
蒸汽为何被彻底遗忘?
电动的失利是后来居上者的失势;而蒸汽的失利则是从战场上的撤退.Stanley/Locomobile在1905年已明显落后于内燃机车型,当大多数电动车制造商在1910年代停止生产时,蒸汽车也加入了同样的行列.到1935年,电动汽车几乎完全消失;而蒸汽车则早在那之前就已从车辆市场上销声匿迹.当Francis Edgar Stanley于1918年7月13日去世时,人们普遍认为,其公司所售技术的竞赛早已落败.
蒸汽被淘汰的原因有三层.第一是启动时间:20至45分钟的锅炉预热,相对于靠启动机实现钥匙启动的汽油发动机来说,已成为不可接受的使用成本.第二是维护与燃料:一辆需要携带两类消耗品、还要手动生火的锅炉汽车,在一个买家越来越大众化、技术素养越来越低的市场中无法竞争.第三是形象:汽油发动机不断刷新速度纪录,把汽车变成了运动与探险的工具,而蒸汽则沦为怀旧爱好者的选择.也就是说,蒸汽并非被一击淘汰,而是在各个维度上接连遭遇边际劣势而被排挤出局.
电动车的"次位"为今天的叙事增添了什么?
如果只把电动汽车与汽油车相比,这段历史读起来就像"失败者的回归".但把它放进三方的框架中,画面就完全不同了:在汽车史的最初阶段,电力是保持速度纪录、在出租车中服役、停放在总统车库里的技术.它的失败并非与荣耀无缘,而是被卡在第二位:易用性不及蒸汽,续航与能量密度不及汽油的中间位置.今天,锂离子电池与现代电力电子技术恰恰解决了决定那个第二位的两个变量——速度与续航.最初这场竞赛的真正教训是:胜出的技术未必是最优秀的,而是与当时市场限制摩擦最小的那个.当限制改变时,排名被重新书写也就不足为奇了.