我的车不烧油,“烧”二氧化碳
卡门精选2023-02-23
共享出行行业
淘汰燃油车,别光指望着纯电动。

本文来自微信公众号“虎嗅APP”(ID:huxiu_com),作者:王小鱼,未来汽车日报经授权发布。

在知乎上,有一个爆火的问题:“如果一种能量液体,能在五分钟内充满汽车并且续航达到600多公里,是不是新能源电动车就毫无优势了?” 

许多人脑海里第一个闪现的答案是汽油。从补能便捷性的角度而言,汽油确实有它的优势。但从国家能源安全的角度而言,我国石油对外依存度在2021年仍保持72%的高比例。此外,汽油车的一氧化碳排放量占到排放总量的80%,对环境和人类身体健康的影响是不可逆的。 

纯电动车,是打着“环保”旗号而生的新事物。但为了弥补续航里程的短板,车企会堆砌大容量的电池。可事实上,随着纯电动车的加速普及,锂矿资源的供应或存在一定的风险。要知道,中国只有全球6%的锂矿,但生产了全球71%的锂盐。从长远来看,供需关系仍存在着一定的不稳定性,能源危机警钟长鸣。 

2006年,诺贝尔化学奖得主、著名有机化学家乔治·奥拉写了一本书,名叫《跨越油气时代——甲醇经济》。书中,乔治围绕全球面临的能源危机,提出了一个解决能源问题的新概念:甲醇经济。他提到,未来在油气之后,人类的燃料就是甲醇。 

有一种神奇的液体,叫甲醇

这里,我们先要给大家科普一个冷知识—— 中国,是全球最大的甲醇生产国和消费国,产能占全球的65%。

“甲醇取之不尽,它是一个能源载体。”南方科技大学创新创业学院院长、澳大利亚国家工程院外籍院士刘科曾在公开场合这样评价甲醇。 

除了“取之不尽”,甲醇还是国际上公认的清洁燃料:易于充分燃烧,燃烧后的产物主要是二氧化碳和水,而二氧化碳也可制备甲醇,因此甲醇是完全可以实现碳中性循环的低碳燃料。作为全球最大的甲醇生产国和消费国,数据显示,2022年上半年,我国甲醇产量约为3835万吨,较去年同期同比增长2.43%。 

在过去,我们对甲醇有太多的误解。

有很多人认为甲醇有毒,不安全。的确,甲醇的毒性对人体的神经系统和血液系统影响较大,它经消化道、呼吸道或皮肤摄入都会产生毒性反应,甲醇蒸气能损害人的呼吸道黏膜和视力。 

但是造成这种危害的前提是甲醇暴露在人体面前。或者说,只要不直接喝下甲醇,基本上是安全的。 

甲醇分子式CH3OH,常温常压条件下是液体。在化学层面,甲醇和乙醇都属醇类,两者的化学性能十分相似,对生物体也有相似的毒性机理和相同的轻度危害等级。 

甲醇分子结构,视觉中国

依据《职业性接触毒物危害程度分级》国家标准GBZ 230—2010规定,甲醇和乙醇、汽油均被列入轻度危害等级,甲醇的危害指数还低于汽油。在甲醇汽车试点的十个城市区域范围,全体涉醇人员体检中,均未出现影响人体健康的案例,根据监测,涉醇场所环境空气中的甲醇浓度均低于我国职业接触规定的限值。 

更何况,甲醇与乙醇、汽油都属于易燃易爆危险化学品,甲醇的热值低于乙醇、汽油,挥发性低于汽油,容易溶解于水,在消防安全方面的危害性也低于汽油。 

相比汽油,甲醇作为燃料的优势还在于燃烧更加充分。

因为,甲醇燃料辛烷值高达112,能使发动机更加平稳地工作。甲醇作为含氧燃料,改善了发动机的燃烧反应,提高了热工转换效率。 

更重要的是,甲醇在发动机中燃烧的理论空燃比仅为6.45,比汽油的空燃比14.6低一半多;加上提高了发动机热效率,意味着发动机配气量将相应有所下降;而发动机吸入空气量减少的同时,氮气吸入同比例减少,产生氮氧化物的数量也应当有所减少。 

国内10年甲醇汽车试点及应用推广实践表明,甲醇汽车的能效比汽油汽车高21%,同时二氧化碳排放量减少26%。 

那么问题来了,甲醇这样神奇的液体,为何以前没有大规模普及呢?主要的技术瓶颈,出在制甲醇的环节上。 

制甲醇,有了新思路

我们需要科普的第二个冷知识是—— 我国传统的甲醇生产主要以煤为原料。

传统甲醇的主要原料来自煤炭气化后产生的氢气和二氧化碳。这主要是因为我国富煤贫油少气的资源特点,所以煤制甲醇占到了总产量的80%;像海外甲醇的生产原料就主要是天然气,占比超过90%。 

而传统煤化工制备甲醇会排放大量的二氧化碳,这显然与新能源汽车所追求的“低碳环保”大方向,背道而驰。 

除此之外,甲醇的制取方式还有电甲醇,通过电解水制氢与二氧化碳合成电制甲醇;生物质甲醇,主要由秸秆、城市垃圾废弃物等制取。其中,电制甲醇是通过结合绿色氢和从工业来源捕获的二氧化碳生产而来的。它所排放的二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物和颗粒物更少。 

以氢和二氧化碳为原材料的制取甲醇方式,在随后的技术迭代中,逐渐走向了台前。 

2015年,中国新能源汽车产销量跃居全球第一。恰巧在这一年,吉利开始探寻下一代甲醇制取的方式——吉利投资了冰岛碳循环国际公司,共同探索清洁甲醇燃料合成生产技术,利用地热发电制氢与捕集的二氧化碳合成可再生甲醇。在冰岛市场测试运行项目中,吉利甲醇汽车运行总里程超过40万公里,单车行驶最长里程超过10万公里。 

在获取二氧化碳加氢制甲醇 (ETL)技术储备之后,吉利汽车努力推动其商业化落地。终于在2020年,吉利把这一套技术引入中国,并与安阳顺成公司合作建成了 全球最大规模绿色低碳甲醇工厂——2023年2月21日,这座工厂正式投产。

安阳甲醇工厂

具体来看,该工厂所采用的工艺不同于常见的以CO为碳源与H 2反应合成甲醇的传统工艺,而是以CO 2和H 2作为原料一步合成甲醇,采用了中国具有完全自主知识产权的、全球领先的CO 2捕集净化工艺,从工业尾气中回收CO 2,创新性做到了甲醇联产LNG,有效气体全部利用,节能、高效、安全、绿色。 

项目达产后,每年可综合利用焦炉气3.6亿Nm 3,生产甲醇11万吨和联产LNG 7万吨,实现销售收入5.6亿元。项目通过合成甲醇,每年可直接减排二氧化碳16万吨,相当于增加森林种植面积16万亩,间接减排55万吨二氧化碳,相当于增加森林面积55万亩。 

理论上来说,二氧化碳制甲醇的方式,不仅仅是制造清洁能源,同时还在处理化工生产排放出来的二氧化碳。而如此“绿色”的甲醇燃料,其实已经悄悄上路。 

节能环保,别再死守纯电动了

谈到象征着“绿色”的新能源汽车,人们会联想到的一条路线是:彻底淘汰内燃机,通过纯电动技术和燃料电池技术,来实现零排放汽车的最终目标。 

但其实,还有另一条路径,就是以继续使用内燃机但寻求替代燃料为目的的方案,如天然气、乙醇、二甲醚。当然,最重要的一种替代燃料就是我们今天的主角——甲醇燃料。 

与纯电车相比,首先甲醇的全生命周期,碳的排放表现更好。像一些三元锂电池中,含有大量的重金属和稀有金属,对环境的影响也存在极大的不确定性。此外,甲醇燃料加注站的补能体验,与加汽油没有本质的区别。相比充电来说,补能的时间成本大大降低。 

与氢燃料车相比,甲醇在常温常压下是液体,在制造和运输、储存环节的成本更低,对车辆的结构改造也更小。并且,氢燃料同样也需要大容量的电池,仍逃不开纯电动车中锂电池的那些固有问题。 

与汽油发动机相比,甲醇燃料发动机主要特征技术有三点:即甲醇燃料供应系统、低温启动系统以及防腐蚀部件。同时,还需要相应的专用后处理装置,专用滤清器等零部件。 

吉利汽车作为国内最早响应国家政策、投身甲醇汽车研究领域的汽车企业,18年来已攻克低温冷启动、耐甲醇材料开发、专用润滑油开发、专用添加剂开发、排放控制、甲醇电喷控制系统等多项关键技术难点,成功解决甲醇发动机零部件耐醇、耐久性能等行业难题。 

下一阶段,就是大规模商业化落地了。 

甲醇燃料上车,商用车先行

甲醇燃料最先解决的,其实是商用车的低碳化转型问题。要知道,根据《新能源汽车产业发展规划 (2021-2035年)》,到2035年,公共领域用车要全面实现电动化。无论是走纯电路线,还是走燃料电池路线,商用车都面临极大的成本和商业化挑战。 

由于电池价格较高,纯电动商用车的造价普遍较高,即使加上补贴,价格上相对传统内燃机汽车仍不具备优势。此外,较长的充电时间,也会影响到商用车的运营效率。 

相比之下,甲醇燃料就成了商用车低碳路上比纯电动更契合实际情况的一种能源方案。 

甲醇的经济性和稳定的供应给商用车领域提供了绿色高效的新路径。与传统柴油重卡相比,远程甲醇重卡在燃料费用上可节省18%-32%,相当于每公里最多可节省1元钱。与电动化结合打造的甲醇増程动力应用于重卡,效率进一步得到提升。随着石油资源的日趋紧张,未来甲醇燃料的经济性优势将越来越大。 

像顺成集团此前采购的10台远程甲醇重卡,使用效果良好,经济效益显著,单车每年可节省燃料费用10万元左右。近日,顺成与吉利旗下专门进行甲醇重卡推广和绿色甲醇生态建设的醇氢科技签署了合作协议,双方合资成立运营公司,致力于在当地及周边地区推广甲醇重卡和绿色低碳甲醇生态,如甲醇加注体系建设、运营等。此次顺成集团采购300台甲醇重卡,首批30台在活动现场交付,车辆所使用的燃料就来自于该项目生产的绿色低碳甲醇。 

不光是商用车领域,在尺寸大、运载能力强的载具上,甲醇燃料都有其发挥价值的空间。 像在船舶领域,甲醇也成为冉冉升起的“明星”。

自从世界上第一艘甲醇动力改造渡轮“Stena Germanica”于2015年开始投入运营,国际上就掀起了一股研发甲醇燃料船的浪潮。 

去年6月,我国首制甲醇双燃料动力绿色船舶在中国船舶集团旗下广船国际交付离厂,其配备了世界领先的甲醇双燃料驱动系统,最高可减少75%的碳排放、15%的氮排放和99%的硫及颗粒物排放。 

航运巨头丹麦马士基公司 (Maersk)一直是甲醇燃料的忠实支持者。早在2021年,马士基航运公司就选择对氨、甲醇、生物柴油以及木质素等4种燃料进行研究测试,并宣称将于2023年启用以甲醇为燃料的支线集装箱。 

2023年,或将成为甲醇燃料大规模商业化的元年。

写在最后

节能环保道路,并非一条独木桥,只有纯电动可以走到终点。从能源安全的角度来看,多线并举的方式是最保险的。 

这也是为什么,吉利要积极探索能源多元化布局和产品布局,发展绿色科技。目前吉利在纯电、混动、甲醇、换电等多个领域都进行了探索。 

从长期来看,甲醇汽车有它自身的独特价值,只是需要时间来成长壮大。我们常说,“人往往会高估一年时间发生的变化,但低估五年时间发生的变化。” 

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2024年4月3日,全球首款正向研发电动大VAN远程超级VAN以新求变,颠覆而来,以12.88万元的起售价,打破轻客价值天花板!本次发布会上,远程超级VAN共推出四款车型,分别从不同用户使用场景出发,满足VAN品类全场景使用需求。专攻物流市场的“创富版”,售价12.88万起;满足多功能需求的“智富版”,售价15.68万起;专为商旅出行打造的“悦程版”,售价25.48万起;另外远程超级VAN还颠覆性推出定制版车型X-VAN,千变VAN化,满足用户的无限想象,售价38.88万起。智能化是定义电动大VAN的核心标准,远程超级VAN充分共享吉利在电子电气架构方面的优势积累,在智能座舱、智能驾驶、智能货舱三方面都有着出色的表现。12.3英寸中控大屏,拥有首个实现连续对话、分区识别和“可见即可说”的商用车AI语音。30项智能安全配置,行业首搭ADDW高级分心预警功能,打造高性价比、高可靠性的自动驾驶系统。除此之外,远程超级VAN还创新性的为使用者打造了智能货舱——货物卫兵系统,它可以对货舱重量及货物状态进行监测,提升运输效率,保障货物安全。(36氪AUTO)

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4月1日,腾势汽车旗下智能豪华超舒适SUV全新腾势N7正式上市,新增了550km续航版本共推四个版本,官方指导价23.98万元-32.98万元。按照腾势汽车的说法,全新腾势N7在三大方面有所进化,包括外观造型、舒适配置、安全性能。我们先来看这款车的造型设计,前脸的灯组设计有所调整,同时前包围两侧还有黑水晶激光雷达面板,整个前脸给人的感觉更加凶猛。车身侧面和尾部的车身设计元素基本没动,但是车侧有一个比较有意思的设计是采用了轮毂悬浮车标,是的,就是跟劳斯莱斯车型的悬浮车标一样,轮毂中间的LOGO可以在车型行驶过程中保持不动。造型还有一点很大的变化是增加了西子蓝车身颜色,这种色彩比较有年轻气息,估计能吸引不少年轻消费者喜欢。全新腾势N7的智能座舱也有不少亮点。首先是车机系统方面,全新腾势N7配备DiLink系统,还有6nm制程芯片、5G智能网联系统、智慧六联屏等设计。同时新车的全场景智能语音系统也新增语音快捷指令、多车畅联、腾势宝盒、腾势声活等多个功能,所以用户向车辆发送命令,并执行相应的功能可以更加便捷高效。(36氪AUTO)

东风品牌发布马赫电混PHREV
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2024年3月30日,作为中国四大汽车集团之一的东风汽车集团,就在北京国家网球中心正式发布了集团最新的研发成果——东风马赫电混PHREV,与之同期发布的还有东风风神新能源转型战略下的全新车型——东风风神L7。马赫电混PHREV在许多技术上做了研发革新,其中最关键的有两点,其一就是用简单的结构将功率分流和串并联的优势合二为一,其二就是将专用发动机的热效率做到了45.18%。具体来看,马赫电混PHREV通过一个行星排、两对定轴齿轮、两套同步器实现了多挡串并联和双模功率分流,这样的结构使得这套动力系统能够同时支持驻车发电、纯电驱动、能量回收、串联驱动、多挡直驱、多挡并联,以及独有的双模功率分流,共计7种能量管理模式,同时其衍生出来的工作模式则达到了26种。至于具体的能耗,则可以参考首搭东风马赫电混PHREV的车型东风风神L7,这台车能够输出265kW的最大功率以及615N·m的峰值扭矩,零百加速能够进入6秒级。(36氪AUTO)

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