合成燃料为内燃机技术续命,不用淘汰内燃机也能达到碳中和

映萧羽 2021-05-20 17:55:56

也许我们最终不用淘汰内燃机,也能达到碳中和。


越来越多的人开始注意到“合成燃料”,因为有了它,人们不需要开发新的动力系统取代传统燃油发动机,就可以使飞机、轮船、汽车等交通行业更加“绿色”。


合成燃料是汽油、柴油和煤油的碳中和版本,可以为内燃机技术续命 ▼

合成燃料为内燃机技术续命,不用淘汰内燃机也能达到碳中和


合成燃料也称为电燃料、电子燃料。通过将绿氢(来自可再生资源的氢气)和捕捉到的二氧化碳(也可以是其他碳源)进行混合,就能创造出几乎碳中和的燃料,如汽油、柴油和煤油。


一些航空公司、货物运输商和石油公司已经有了生产电子燃料的试点项目,或者正在试验电子燃料和传统燃料的混合物,汽车制造商也在投资这项技术。一些人说,电子燃料可以作为一种更清洁的交通方式,让老旧的燃油乘用车与电动车和混合动力车一起继续在路上行驶。


为内燃机续命


电子燃料的基础技术并不新鲜。近一个世纪前,德国科学家弗朗茨•费舍尔(Franz Fischer)和汉斯·特罗普斯(Hans Tropsch)发明了费舍尔-特罗普斯合成法,将一氧化碳与氢气混合制造合成石油。


支持者认为,合成燃料有许多优点。它们可以与密度和质量相似的传统燃料混合,或者完全取代传统燃料,而不需要改变现有的管道、加油站和发动机。它们还可以方便运输和长期储存。


然而,成本仍然是一个很大的阻碍。


虽然可再生能源的价格已经降到了历史最低点,而且各国政府和企业也都在增加对绿氢和碳捕捉技术的投资,这些都是制造电子燃料所需要的元素,电子燃料也因此获得了新的关注。


但是,根据电子燃料联盟贸易团体的说法,在这个发展的早期阶段,电子燃料的生产成本仍然是传统燃料税前的四到六倍。


许多人说,电子燃料的未来,可能取决于政府是否会增加温室气体排放税,从而使传统燃料价格升高,以及是否会资助和补贴鼓励生产绿氢。


如果他们这样做,石油和天然气公司应该能够提供足够的捕获到的二氧化碳,用来制造电子燃料。即使到了2050年,化石燃料仍将在世界能源结构中占很大一部分,通过建立碳捕获技术,大型石油公司可以继续生产化石燃料,同时响应应对气候变化的呼吁。


合成燃料为内燃机技术续命,不用淘汰内燃机也能达到碳中和


一些石油巨头已经在下赌注了。在西班牙,Repsol SA正在投资6000万欧元,建设一个合成燃料工厂,使用从附近的毕尔巴鄂炼油厂捕获的二氧化碳。该工厂预计于2023年上线,在试验阶段每天将生产50桶电子燃料,然后最终扩大规模,为运输部门提供商业化的电子燃料。


美国石油和天然气巨头埃克森美孚公司也看到了电子燃料的机遇。2021年,它承诺到2025年投资30亿美元,用于碳捕获和储存等低排放技术,约占其计划年度资本支出的3%至4%。该石油巨头2021年开始与保时捷合作,测试用于汽车的电子燃料。


“电子燃料拥有巨大的潜力。”埃克森美孚燃料和润滑油公司战略和规划副总裁安德鲁·马登(Andrew Madden)说,“随着碳捕获技术的成熟,可以在有意义的地方将它们结合起来。”


电子燃料是如何制造的?


电子燃料是利用绿氢和捕获到的二氧化碳或其他碳源制造的合成燃料。它们包括一系列的低碳燃料。


合成燃料为内燃机技术续命,不用淘汰内燃机也能达到碳中和


碳中和轮船和飞机


在短期内,航空和海运公司最可能购买合成燃料,因为他们的业务是碳密集型,很难完全电气化。支持者说,电子燃料能量密度高,它也可能成为长途运输重型卡车的最佳脱碳方案。


2021年1月,荷兰皇家航空公司从阿姆斯特丹到马德里的一趟航班就是采用的合成燃料,这是世界首例。这架飞机将普通燃料与500升荷兰皇家壳牌公司生产的合成煤油混合。


空客公司也在研究合成燃料,因为它在开发世界上第一架零排放的商用飞机,该飞机可能在2035年前投入使用。


2019年,德国汉莎航空公司与德国海德炼油厂签署协议,生产合成煤油并供应给汉堡机场。目的是最早在2024年通过当地产生的风能,用合成煤油取代该机场飞机5%的化石煤油。


该炼油厂的首席执行官认为,电子燃料在化学工业中也有应用,他说电子燃料可以减少塑料工业的碳足迹,以及生产智能手机、笔记本电脑、洗发水瓶和玩具等商品时产生的碳排放。


海德公司首席执行官尤尔根(Jürgen Wollschläger)说:“它们的应用实在是太广泛了,基本上在我们日常使用的所有材料中。”


同时,航运巨头A.P.穆勒马士基公司(A.P. Moller Maersk A/S)将电子甲醇和电子氨视为未来为其船队提供动力的一种方式,并表示他们的客户愿意为绿色航运支付更多费用,因为他们也希望减少其供应链中的排放。


马士基副总裁兼脱碳主管克里斯琴森(Morten Bo Christiansen)说:“我们与客户的对话很有希望。该技术已证明是成熟的,它可以成规模。”


马士基表示,它将在2023年之前拥有第一艘碳中和船,并正在探索用电子甲醇为其提供动力。该公司还与投资公司哥本哈根基础设施伙伴和一些丹麦公司合作,在丹麦西海岸的埃斯比约建设欧洲最大的绿色氨气设施。


汽车领域的辩论


合成燃料为内燃机技术续命,不用淘汰内燃机也能达到碳中和


最近关于电子燃料的讨论主要集中在汽车领域,一些汽车制造商将电子燃料与电动和混合动力技术一起作为实现环保出行的途径。


保时捷2020年表示,它正在智利南部投资大约2000万欧元建设一个合成燃料工厂,那里有丰富的风能。它计划首先在赛车队中测试这些燃料,随后在911等跑车中测试。


该公司预测,电子燃料和化石燃料之间的巨大成本差距可能在未来五年内大幅缩小,这取决于政府税收和补贴。碳税将提高化石燃料的成本,并推动可再生能源的增加,而生产电子燃料中使用的绿氢需要可再生能源。


保时捷公司负责研发的执行委员会成员迈克尔·斯坦纳(Michael Steiner)说:“如果监管机构对碳排放征税,电子燃料有可能成为一种非常有竞争力的去碳化方式。”


斯坦纳说,电子燃料的液体性质使其易于储存,并运输到可再生能源匮乏的城市和地区,或者电网的可及性对电动汽车的大规模发展构成挑战的地区。


一些人指出,电动汽车本身并不是没有环境问题,为提取电池用锂而进行采矿,以及在没有高度发达的回收系统的情况下产生的电池废物,都对环境造成了破坏。


马自达汽车欧洲研发中心的研究和运营总监克里斯蒂安·舒尔茨(Christian Schultze)说,合成燃料可以使旧车更清洁,大大加快二氧化碳的减排速度。


“排放的问题不出在发动机身上,而是出在燃料身上。”他说,“如果我告诉你,我们可以让内燃机变得非常清洁,你为什么要废止内燃机呢?”


然而,批评者说,使用电子燃料的车辆永远不会像电动汽车那样绿色,部分原因是在将电力转化为液体或气体燃料的过程中,会损失大量的能量。


国际清洁运输委员会燃料项目主任斯蒂芬妮·塞尔(Stephanie Searle)说:“在低效的内燃机中燃烧电子燃料,几乎不可能成为比电动汽车更便宜或更实用的交通脱碳解决方案。”


此外,由于可再生能源是低碳电子燃料的基本前提,需要大幅增加可再生能源的生产,以使电子燃料在更大范围内成为现实。


就目前而言,电子燃料的产能非常有限。


促进欧洲可持续交通的非营利组织“运输与环境”的电力和能源经理基尔特(Geert Decock)说,该公司最近想在一辆内燃机汽车上测试电子燃料,但买不到500升的电子燃料。


他说,使该技术成为现实的第一步是扩大加油基础设施的规模。“要准备好输出端,如加氢站、氨气储存设施。”他说,“这就是我们在未来几十年的重点,推出一些基础设施并降低成本。”


来源:汽车商业评论

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