书城科普读物低碳汽车
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第11章 低碳汽车的靓丽身影(2)

2.生物柴油

生物柴油主要产自油菜子,还有大豆和向日葵,还可以以植物油或动物脂肪、废弃的食物油等为原料。植物油的生产靠压制,这种自然状态的油不能直接使用,需要和醛一起经过化学反应成为蔬菜甲基油脂,再与传统柴油混合,生物柴油以一定比例与石化柴油调和使用,可以减少油耗、降低尾气排放。

很多发达国家看好生物柴油的发展前景,并将生物柴油的产业化作为国家的重要战略。目前美国有4家生物柴油生产厂,年产量达30万吨,法国、意大利和日本三国的生物柴油年产量分别达40万吨、33万吨和40万吨。业内人士介绍说:“全世界植物生物能源每年的生长量相当于600亿~800亿(吨)石油,这种可替代能源的前景很好。”

尽管目前生物柴油的生产成本还比较高,在使用上也有些困难,但生物柴油的前途是光明的。

目前,生物燃料的成本是汽油的1.4~3倍,生物柴油制造成本的75%是原料成本,因此用廉价原料是生物柴油能否实用的关键。

据了解,目前,发达国家用于规模生产生物柴油的原料各有不同,其中美国主要采用大豆,欧盟主要采用油菜子,东南亚国家主要采用棕榈油。在我国政府“不与民争粮、不与民争油”的政策指导下,通过对生物原料在油性、含油率和采取等方面的比较,我国将小桐籽生物柴油作为未来的发展方向。

我国政府已经认识到生物柴油的重要战略意义,为了鼓励和规范生物柴油产业的发展、防止重复建设和投资浪费,国家发改委已经做了相关安排,中海油的海南项目就是国家安排的项目之一。

据国家发改委相关人士介绍,发展生物柴油是一项复杂的系统工程,发改委有意选择那些具备生物燃料发展经验、能够承担重任的特大型国有石油公司,先行开展生物柴油示范工程。

据了解,发改委已经批准国家三大石油公司的生物柴油产业化示范项目,涉及的原料都为小桐籽。其中,中石油南充炼油化工总厂生物柴油的产能为6万吨,已于2008年完成建设工作;中石化贵州分公司年产5万吨的生物柴油基地已经部分投产,中海油海南年产6万吨的生物柴油项目正在建设中。国家发改委的相关人士说,发改委计划使我国到2010年形成20万吨生物柴油的年产能,到2020年形成年产200万吨的生产能力。

中海油相关人员透露:“虽然中石化、中石油已经建成生产基地,但由于原料问题,一直无法规模生产。目前,原料问题是制约生物柴油发展的主要原因。”

中海油这位工作人员说:“中海油没有迫切地要求海南生产柴油项目尽快完工的主要原因,是在小桐籽收购价格问题上,无法与农民达成一致,农民还没有开始大面积种植小桐籽。”

时任云南种宇新能源有限公司总经理苟平说:“2007年,云南省的小桐籽种子的收购价已超过每千克6元,这意味着每吨生物柴油的价格将达到数万元,远远超过普通柴油四五千元的成本。各大石油公司不可能以这么高的价格收购小桐籽。”

由此可见,原料价格已成了我国发展生物柴油的拦路虎。

当然,为了降低生物柴油的生产成本,也可以采用除小桐籽之外的其他原料,例如在2010年上海世博会期间,中国馆向观众展示了利用微藻制取生物柴油的新技术。据了解,与利用玉米等粮食作物制取生物柴油相比,海洋微藻产量高、繁殖快、对生长环境要求低,盐碱地都能生长,不存在与民争粮的问题;易粉碎,处理加工相对简单,生产成本低;生长过程中可以吸收大量二氧化碳,具有良好环保效益。种植微藻,制取生物柴油,为用油大户——汽车提供了新的清洁燃料来源。

三、“喝酒”的煤基燃料汽车

1.甲醇汽车

甲醇又名木醇、木酒精,是一种无色、透明、易燃、易挥发、略有酒精气味的液体,有毒。甲醇是一种简单的饱和醇,能与水、乙醇、乙醚、苯、酮以及其他许多有机溶剂相溶,遇热、明火或氧化剂易燃烧。

生产甲醇的原料主要是煤、天然气、煤层气、焦炉气等。用高硫劣质煤和焦炉气生产甲醇,可提高资源综合利用,又有利于环境保护。

甲醇用途广泛,是基础的有机化工原料和优质燃料,主要应用于精细化工、塑料等领域,还可以用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲酯等多种有机产品,也是农药、医药的重要原料之一。甲醇在深加工后可加入汽油掺烧。

甲醇汽油是将车用燃料甲醇与现有国标汽油按一定比例(体积或重量)调配制成的一种清洁燃料。

甲醇汽油的理化性能接近汽油,使用甲醇汽油、发动机不需做大的改动。甲醇与汽油相溶性较好,可实现各种比例掺混。世界各国根据不同国情,研发了M3(3%甲醇,97%汽油)M5、M15、M20、M30、M50、M85、Ml00等不同掺混比例的甲醇汽油。

由于掺混了一定比例的甲醇,与普通汽油相比,甲醇汽油有两大特点:一是具有极佳的冷却作用,可以降低发动机温度,不致过热;二是具有较强的抗爆能力,发动机能够在较高压力下正常工作而不会产生爆燃。

甲醇是含氧化合物,燃烧完全,甲醇汽油在汽车发动机中能量利用率高于汽油,经济性好。目前,国内M15甲醇汽油的使用量最大,在部分地区已应用于各类汽车。

甲醇汽车,顾名思义,就是以甲醇汽油为燃料的汽车。在我国甲醇汽车有着广阔的发展前景。业内人士介绍说:我国能源分布的总体特点是富煤炭、缺油气,可再生能源有限,目前我国可预见的能源中,只有煤炭可以采掘百年以上,而我国煤炭储量中高硫煤占40%~50%。这种劣质煤不能当做一次能源使用,但可以采用洁净技术,将高硫劣质煤制备成替代石油的二次能源——甲醇。甲醇可以低成本大量供应,到2008年年底,我国甲醇产能达2083万吨,产量为1061万吨,目前还有许多年产60万吨以上的大型项目在建,资源量非其他替代能源可比。

国家标准化管理委员会颁布的《车用燃料甲醇》和《车用甲醇汽油(M85)》国家标准已分别于2009年11月1日、12月1日起实施,这表明国家已将甲醇列入能源产品,甲醇从此有了基础有机化工原料和能源产品的双重身份,“名正言顺”地成为替代能源的一员。

业内人士表示,两项国家标准的发布实施,使企业生产甲醇燃料有标准可依,整个车用甲醇燃料市场将更加规范,同时也有利于汽车生产企业研究开发甲醇汽车。

目前国内市场上乙醇汽油和普通汽油的价格基本一致,93号汽油的均价在8000元/吨左右,而市场上甲醇汽油的批发价格仅在2000~3000元/吨,零售方面1L甲醇汽油要比普通的汽油便宜3~5角,可见甲醇汽油相对普通汽油具有明显的成本优势。

据了解,山西省在全国最先试验开发甲醇汽车,目前甲醇公交车已在该省的长治市街头正常运行。

另据了解,目前奇瑞公司在甲醇项目上已投入近3000万元,开发了两款发动机及新旗云甲醇轿车。后续,奇瑞公司还将加大投入,形成年产3万台甲醇发动机和2万辆整车的生产能力。

此外,上海华普公司研发甲醇汽车始于2005年年底,经过近5年的研发,无论是动力性、燃料经济性还是环保性,各项性能指标均达到较高水准。

但是目前甲醇汽车在国内还不能合法上路,因为国家还没有出台甲醇汽车的相关法规,甲醇汽车还无法登上国家汽车公告目录。

目前业内专家对于燃料甲醇尚有很多顾虑,因为燃料甲醇面临的最大问题是,甲醇泄漏就会污染环境,燃料甲醇也会生成有毒物质甲醛。美国曾试验用燃料甲醇,最后也被迫取消。另外行业内普遍关注的还有:甲醇生产过程中耗水量大,并排放大量二氧化碳等。故至今国内专家对发展甲醇汽车仍存在着争议。

2.甲醚汽车

DME的中文名为二甲醚,又称甲醚,简称DME,它是一种无毒含氧燃料,常温、常压下为气态,常温下可在0.5MPa的压力下液化,易于储存与运输,能实现高效清洁燃烧。作为洁净的二次能源,DME广泛用于汽车、发动机热泵、大型燃气轮机、燃料电池及家庭灶具、热水器等。

1995年以来,丹麦技术大学、Haldor TopsorAlS、Navistar、AVL、AMOGO等公司相继对二甲醚用于柴油机进行了研究。由于二甲醚(DME)燃料的卓越性能,近年来欧美、日韩和俄罗斯等国家十分看好二甲醚汽车的市场前景和环保效益,纷纷开展二甲醚燃料发动机与汽车的研发。在日本JEE公司、产业技术综合研究所等,近年来分别研制了多种二甲醚货车样车和城市客车样车,建立了数个二甲醚车用加气站,计划在政府支持下规模化推广二甲醚汽车。

在欧洲,沃尔沃已经生产了以DME作为燃料的FH卡车,并有14辆卡车进行试验。合作伙伴PREEM能源公司将建立更多的DME能源站,为卡车提供足够的DME能源,以保证卡车的运行。

DME作为一种清洁能源,它的生产原料来源可谓广泛至极,沃尔沃开发的这个项目将从一种叫做“黑酒”的物质中提取,这是由纸浆厂生产的一种高热量、高黏度的液体。相比柴油,DME可以减少95%的CO2排放,对大气环境的污染和臭氧层的破坏程度也就相应地降低了。

DME只需要5bar的压力即可液化,因此它也可以作为液化天然气(LPG)的替代者,甚至还可以与液化石油气混合使用,在清洁能源时代将发挥越来越大的作用。

我国的二甲醚发动机和汽车研究与发达国家几乎同步,上海交通大学、西安交通大学、天津大学等近10年来相继开展了二甲醚燃料喷雾和燃料特性、发动机和汽车研究。

我国第一辆二甲醚城市客车在上海交通大学研制成功,经国家重型汽车质量监督检测中心和国家机动车产品质量监督检验中心检测,该车动力强劲、碳烟排放为零,彻底解决了城市公交车冒黑烟的问题。

我国二甲醚的资源丰富,世界上规模最大的二甲醚生产企业已在内蒙古建成。

二甲醚作为补充燃料,有利于优化我国能源结构,减少石油资源的依存度,有效地保护环境,特别是以二甲醚作为汽车燃料具有很大优势。

但目前在国内对发展二甲醚汽车也存在争议,有人认为,二甲醚虽然最清洁,但是生产成本较高。甲醇是生产二甲醚的原料,液态的甲醇可以在汽车上直接使用,是否有必要再将其转化为气态的二甲醚值得探讨。另外,使用二甲醚还涉及基础设施建设问题,而甲醇则没有。

四、认识混合动力汽车

1.混合动力汽车的种类

(1)油电混合动力

通常所说的混合动力一般是指油电混合动力,即燃料(汽油、柴油)和电能的混合,这里内燃机为主动力源,而电动机为辅助动力。

油电混合动力又分为汽油电混合动力和柴油电混合动力。日、美混合动力汽车大多采用汽油机作为主动力源;欧洲混合动力汽车装配汽油直喷发动机和清洁柴油发动机的都有,而以柴油混合动力为多数,例如,法国标致雪铁龙集团(PSA)在“标致307”及“雪铁龙C4”上配备的柴油混合动力系统,其主动力源来自最大输出功率为66kW的1.6L HDi柴油发动机,辅助动力为无刷直流电动机。

(2)气电混合动力

丰田曾发布一款带有压缩天然气混合动力系统的凯美瑞混合动力车。

韩国的代号为HDLPI的混合动力车是世界上第一辆以LPG液化石油气驱动的混合动力车。

(3)燃料电池混合动力

在2000年初北美国际车展上,通用公司发布了燃料电池混合动力车Precept。这里燃料电池为主动力源,而电动机为辅助动力。

(4)汽轮机混合动力

瑞典的沃尔沃汽车公司1992年发布了环保型汽轮机混合动力概念车ECC,它由41kW的汽轮机和56kW电动机等构成。

2.混合动力的代表车型

(1)克莱斯勒的串联混合动力车

在2009年1月的底特律北美车展上克莱斯勒发布了配备有发电用小型汽油机的串联混合动力概念车Chrysler200CEV和Jeep Patriot EV。该公司曾于2008年9月发布了两款串联混合动力车Wrangler(牧马人)Unlimited EV和Town&;;Country EV。

200C EV是一款采用后轮驱动底盘的4座轿车,车身尺寸为4879mm×1870mm×1455mm,轴距为2948mm,配备与Wrangler Unlimited EV。

一样的具有200kW最高输出功率的发动机,可利用家用电源充电的锂离子充电电池以及该公司的一体型汽油机。发电用发动机的额定功率为55kW,低于Wrangler Unlimited EV及Town&;;-Country EV。

克莱斯勒的PatriotEV以现行Patriot的后轮驱动款为基础,实现了串联混合动力功能。与200CEV不同,采用的是最高输出功率为150kW的发动机以及额定功率为45kW的发电用发动机,电池为锂离子充电电池。