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合成燃料被称为内燃机最后的救星,绿色属性还有待商榷

文章作者:作者 人气:发表时间:2023-11-02 11:07:56

虽然业界认为,合成燃料可以成为汽柴油的绿色替代品,但针对其成本高、能效低且并不绿色的争议仍不绝于耳。

今年10月,围绕电子燃料诞生了两笔颇受关注的合作:其一,沙特阿美与沙特主权财富基金沙特公共投资基金子公司NEOM将合作建造一座电子燃料示范工厂,通过可再生能源制氢和碳捕获技术实现低碳合成汽油商业生产。其二,智利燃料生产商HIF Global与日本能源公司引能仕株式会社达成协议,将向后者供应绿色氢基电子燃料。作为一种合成燃料,电子燃料站上风口,体现出合成燃料的发展现状。

人工合成燃油是指通过化学反应或生物技术手段,将非化石能源(如生物质、废弃物等)转化为可用于替代传统石油燃料的液体燃料。其制备过程主要包括原料选择、催化剂设计和反应工艺优化等环节。通过合理的反应条件和工艺控制,可以获得具有高能量密度、低排放和可再生性的人工合成燃油。

1、合成燃料的开发

搞合成燃料的是一个叫Stellantis的集团,听名字大家可能不熟悉,但是说到它旗下的众多汽车品牌,大家就知道了,如雪铁龙、菲亚特、玛莎拉蒂等,覆盖全球多个市场。主要业务包括汽车制造、销售和相关服务。近日,通过Stellantis集团官网的新闻稿,我们可以看出这个世界第四大的汽车集团将会有些许大动作。

合成燃料被称为内燃机最后的救星,绿色属性还有待商榷

Stellantis集团将与位于沙特世界领先的综合能源和化学品公司Aramco携手展开合作,旨在寻求创新的低碳能源解决方案。

两个集团合作开发低碳合成燃料,他们目前正建设示范工厂,以进一步研究和展示这种创新的低碳合成燃料技术。不仅如此,Aramco还与F1车队和赛事合作,进一步测试低碳燃料作为减少内燃机车辆碳排放的潜力解决方案。

他们推出的合成燃料经过预计,如果在欧洲大约2800万辆Stellantis集团旗下的车辆中广泛使用这种合成燃料,从2025年到2050年,欧洲有望减少多达4亿吨二氧化碳排放。

这一合作是Stellantis集团实现2030年将碳足迹减少一半,并在2038年实现碳净零的长期战略计划中的重要一步。

2、绿色属性有待商榷

虽然合成燃料在燃烧时也会产生二氧化碳,但由于在合成过程中吸收了二氧化碳,因此,合成燃料被认为是一种碳中和的新燃料。

日本成蹊大学理工系教授里川重夫表示,作为化学物质,合成燃料与汽油成分相同。以电子燃料为例,其抗爆震性和动力性基本能达到98号汽油水准,但有害物质排放却大大降低。

不过,合成燃料是否真的“绿色、清洁”,仍然有待商榷。反对者认为,合成燃料本质上仍是化石基燃料,生产过程也是能源密集型,且成本和效率均不具优势,完全没有存在的必要。

国际清洁运输委员会研究发现,因水在电解、合成及燃料燃烧时会产生能量损失,合成燃料汽车存在能源使用效率低的问题。在使用等量再生能源的情况下,电动汽车续航距离要比合成燃料汽车长5倍。

欧盟非政府组织运输与环境联合会则指出,合成燃料汽车虽然碳排放量会降低,但会排放致癌物二氧化氮,直接降低了其作为清洁燃料的绿色属性。

“多年来,合成燃料尤其是电子燃料一直强调其‘清洁高效’,但实际上并非如此。合成燃料不应该被认为是零排放的燃料,因为其排放的是二氧化碳以外的其它污染物。”运输与环境联合会政策经理亚历克斯·凯恩斯坦言。

3、内燃机最后的救星?

内燃机就是我们常见的汽车引擎,但内燃机的热效率受到热力学的限制,热力学第二定律指出,热不可能自动地从低温物体传递到高温物体,而不需要外界做功。这意味着在能量转换的过程中,总会有一部分热量被散失,无法完全转化为有用的功。

合成燃料被称为内燃机最后的救星,绿色属性还有待商榷

自从内燃机发明以来,一百多年过去了,内燃机热效率的物理上限依旧只能达到50%左右,而电动车的电机通过电能直接转换为机械能,避免了中间的热转化过程。这种直接转化的方式使得电动车在能源利用上更为高效,普通的电车都能做到90%以上的效率。

内燃机真的会被替代吗?先说结论,内燃机确实会被替代。随着当下全球变暖的影响,世界各国的环保意识和排放要求都在增加,内燃机燃烧化石燃料产生的尾气排放对环境和健康造成负面影响。各国政府和国际组织对尾气排放制定了更严格的标准,这促使汽车制造商寻找更清洁、低排放的替代方案。

用户需求和偏好的改变,越来越多的消费者更加注重环保和可持续性,更倾向于选择电动汽车,这种消费趋势也会影响内燃机市场需求,而且电车的使用成本也比燃油便宜了太多。

这样一对比,很多人认为内燃机已经“廉颇老矣”似乎根本没有什么发展的必要了,而我们作为时代的亲历者好像快要见证引擎咆哮的落幕。但事实真的是这样吗?

尽管内燃机可能会逐步被替代,但它仍然在当前交通系统中扮演着重要角色。替代内燃机需要时间,并且需要技术、基础设施和政策的共同努力。综合考虑未来的技术发展、市场需求和环保要求,内燃机可能会逐渐减少,但一定不会完全消失!

那么Stellantis集团的合成燃料真的是内燃机的救星吗?对此,笔者觉得:是救星,但也不完全是。为什么是呢?因为合成燃料确实在碳排放方面顺应了政策,给了内燃机一息喘息,也给了内燃机希望。

既然这样,那我为什么说它又不是救星呢?Stellantis集团布了一个很大的局,自2014年以来,他们销售的欧洲车辆中的24种发动机系列(相当于道路上行驶的2800万辆汽车)已经展现出与即插式eFuel配方兼容的潜力,无需任何动力总成的修改,就可以使用他们的合成燃料。

但是仔细一看,我们就能知道这将会是某种程度上的垄断。这种燃料目前只支持在他们的生产的内燃机上使用,如果非要算是救星,那也只是救了他们的自家的内燃机。其他车企只能被迫购买使用他们的技术。在资本至上的西方,这并不算救了所有的内燃机。而且他们还在开发新型的内燃机。

但不可否认的是,合成燃料的开发一定在某种程度上为内燃机“续命”了较长时间。

4、仍需克服高成本缺点

油价网指出,合成燃料有望成为燃料市场规则改变者,其高热值、低污染等特性,尤其可以在脱碳难、电动化转型难的领域发挥重要作用。

国际能源署指出,到2050年,合成燃料对运输和工业的脱碳至关重要,尤其是在难以电气化的行业。艾尔西汽车市场咨询公司预计,到2026年,全球合成燃料产量将增至76亿升,2028年将达到189亿升,届时将占航空燃料总需求的5.5%,而面向汽车的供应量则可能较为有限。

除了绿色属性存疑,能否实现低价量产,也是合成燃料发展的主要阻碍。日产汽车首席运营官阿西瓦尼·古普塔坦言,高成本和商业化是合成燃料发展的两大难关。

根据日本经济产业省估计,在日本生产1升合成燃料成本约为700日元(约合4.65美元),是目前日本汽油零售价格的4倍多,加上合成燃料能量转换效率相对较低,商业前景并不乐观。

合成燃料是一种环保、可再生的能源,减少对传统石油的依赖,降低温室气体排放。尽管合成燃料有潜力,但其制备和应用仍面临技术挑战,包括高效电解制氢、合成燃料的储存与运输等,需要不断的研究和创新。

未来,内燃机技术将继续发展,通过技术升级、合成燃料的应用等方式,内燃机将逐步适应市场需求,提高其效率和环保性,以确保其在新能源时代的持续竞争力。

内燃机终究会死,就算更换了合成燃料实现了零碳排。让内燃机死亡的不是不环保,而是地球上的物理环境限制了内燃机的攻略。内燃机50%的效率对比电机90%以上的效率,被淘汰的那天终将来临。