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汽油环保代替品 内燃机这次有救了!除了有点贵没啥缺点?

2023年03月23日 10:42:01
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来源:玩车教授

“燃油车终将灭绝”,这似乎是当下汽车市场的主流观点;在大小车企明确电气化发展方向,有的地方甚至明确了“停售燃油车”计划,许多老牌厂商宣布停止研发燃油发动机的大环境之中,燃油汽车似乎确实“没有未来”。

对于普通的日常用车场景来说,纯电动汽车在使用成本与便利性方面的优势的确十分突出,但只要涉及到乐趣层面,无论是车迷还是车企,大家打从心底里都还希望燃油发动机能够在大环保时代继续存活下去。

现在,它可能就获得了这样一个“重获新生”的机会。

为了延续自家燃油跑车的市场寿命,目前保时捷与法拉利两大跑车巨头都在努力研究一种新的环保燃料——E-Fuel。

这两家车企正在努力争取E-Fuel获得更多关注与支持,以使这种新燃料有可能在2035年欧盟停售燃油车之后作为燃油替代方案让车企可以继续销售使用E-Fuel的新车,给搭载活塞式内燃发动机的高性能跑车们找到出路。

那么,这看着非常高大上的E-Fuel到底是一种什么东西呢?

在查阅大量资料之后,教授总算是对E-Fuel有了一个初步了解。

首先,E-Fuel这个名称其实源自Electrofuel“电燃油”,属于一种合成燃料,通过人为化学手段制造而非从自然界直接开采。由此可见,E-Fuel名称里面的那个“E”,就是代表电,而不是别的东西。

作为一种烧着用的燃料,E-Fuel到底是怎么跟电扯上关系的呢?

这就涉及到它的生产方式了。

据了解,目前制造E-Fuel主要需要使用三种“原材料”:二氧化碳或一氧化碳、以及氢气。其中二氧化碳或一氧化碳是直接从工业废气甚至普通空气中采集的,而氢气主要需要通过“电解水”的方式获得。

因此,在制造所需氢气的过程中,电就参与进来了;而且那些还不是普通的用热力发电生产的电能,而是通过风力发电或水力发电获得。

材料备齐之后,就可以通过一系列文科生基本看不太懂的化学效应,在质子交换膜的帮助下将二氧化碳或一氧化碳与氢气融合形成一种化合物——甲醇。

而这甲醇就是当下非常重要的“替代燃料”之一。虽说在海内外共有环保柴油、环保汽油、环保煤油等多种环保燃料,但其实这多种合成燃料的主要组成部分都是甲醇。

而除了甲醇之外,应用范围最广的那就是主要由生物发酵制成的乙醇,国内受到广泛关注的乙醇汽油以及国外纯度更高的乙醇燃料与甲醇一起成为如今最常见的“醇基燃料”,地位不相上下。

不过单从制造过程的整体碳排放数据来说,使用可持续能源制造的E-Fuel显然是非常“完美”的环保燃料。

那是因为甲醇在燃烧的时候虽然也会产生二氧化碳排放,但是在制造E-Fuel的时候使用的二氧化碳和一氧化碳是直接从空气当中获得的,这就相当于把排放出去的废气又重新利用了起来;而其中使用的电和氢气则来自于风能、水能等可持续能源,不会产生额外碳排放。

所以从理论上说E-Fuel的生产和使用过程是可以实现碳中和的,不会产生额外的碳排放,而且甲醇本身在燃烧后不会产生含硫排放物和颗粒物,环保属性拉满了。

因此,许多车坛巨头都在研究如何让甲醇在未来取代终将被“淘汰”的传统汽油和柴油,让内燃发动机的生命延续下去。

比如保时捷在2020年就已经开始大力投资研发E-Fuel技术,而且还给自家投资的E-Fuel工厂设定了年产量5.5亿升的终极目标,而法拉利也在最近正式宣布决定向E-Fuel领域投入大量资金。

在亚洲,现代汽车在去年宣布与沙特阿美和阿卜杜拉国王科技大学达成合作关系,共同研发全新的E-Fuel燃料。

另一边厢,同样会在电气化潮流中受到巨大影响的石油公司也纷纷下场推动E-Fuel技术发展。

比如英国石油公司就已经和电力公司Uniper达成E-Fuel合作项目以共同研究这种环保人工合成燃料;壳牌石油也开始建造自己的电解工厂以开始投身E-Fuel产业。

为了进一步推广E-Fuel,世界一级方程式锦标赛这样的世界顶级赛事已经定下计划,将赛车使用的燃料全部更换为更环保的E-Fuel,以此实现碳中和目标。

而在国内,虽然关于E-Fuel的技术研发和生产并未展开,但关于甲醇作为汽车燃料的应用是走在世界前列的。

尤其是吉利汽车,他们早在2005年就开始研发可以使用甲醇燃料的动力系统,并且在这十多年间累积了过百项技术专利,推出了十多款甲醇动力汽车,其中就包括最新的帝豪醇电混动版本,将甲醇这种环保燃料与时下流行的混合动力技术结合在一起,达到了综合环保属性“拉满”的效果。

为了验证甲醇动力系统的可靠性和耐久性,吉利甚至将自家研发的甲醇动力系统装到专业拉力赛车身上,连续多年参加了大名鼎鼎的达喀尔拉力赛,并且曾经取得全场总成绩第十的好成绩。

虽说目前国内使用的甲醇仍然大部分来自天然开采的化石燃料,但甲醇车型动力系统中的各项技术却是能和E-Fuel基本通用的。

与普通汽油相近的使用体验、相同的燃油加注效率、相对简单的储存条件要求、非常环保的排放物······

种种优势加持下,E-Fuel似乎确实能够成为传统燃油车的救星。

但是在目前,这种环保燃料还需要解决一些直接影响大规模推广应用的关键问题。

首先当然就是产能的问题了。

从采集温室气体到电解水获取氢气,再到合成甲醇,然后还要通过进一步的混合精制将甲醇变成可用的燃料,E-Fuel的整个生产过程工序多且缓慢。据悉目前保时捷在智利最新投资建设的E-Fuel工厂目前年产能只有13万升,这样的产能对于市场上庞大的燃油需求来说差距可真是太大了。

而且,E-Fuel的能源效益还特别低,因为在制造E-Fuel的过程中需要消耗大量的电力用于电解水,所以E-Fuel的环保是用大量的电“喂”出来的;相比于只在电力传输过程中出现消耗的纯电动车型,甲醇燃料的能量利用率确实不占优势。

而且,E-Fuel的生产还特别“挑地方”。因为根据E-Fuel的碳中和概念,生产过程中使用的电量需要来自“绿色发电”,也就是风电、水电和光伏电,但所有这几种发电方式都会受到地理环境和气候环境的限制,E-Fuel工厂就只能建立在这些数量仍然较少的绿色发电厂附近。

这导致目前全球范围内已有的E-Fuel工厂仍较为稀少。

这就意味着要想推动E-Fuel产业发展,还需要同步推进大规模风力发电、水力发电和光伏发电设施的建设,那成本相比建一批充电站可要贵多了。

还有一点就是价格问题了,按照目前的情况看,E-Fuel的售价可比普通汽油贵得多。

复杂工序、低产能、生产条件限制等多这种因素共同带来了另外一个问题:高昂的制造成本,这也是影响E-Fuel普及的一个巨大阻力。

据了解目前欧洲市场每公升E-Fuel的制造成本大概在10欧元左右,按目前的汇率换算一下就相当于人民币73.3元,而且这还只是制造成本!

倘若算上运输成本和销售利润,市场售价突破100块钱人民币那可是轻轻松松。100块钱一升的燃料,有多少人能消费得起嘛~也怪不得都是保时捷、法拉利这样的顶级跑车厂商在推动这种燃料的发展了。

当然,肯定也会有小伙伴说:怎么俺们家内旮旯甲醇只要几块钱一升,比92汽油还便宜很多呢?教授你这是在骗我吧?

的确,国内的车用甲醇燃料价格非常便宜,但那些甲醇燃料都是焦化工业中的化工副产品,其根本来源是煤炭,生产过程本身就并不环保,与E-Fuel相比难以达成碳中和的目标。

所以说,环保是有代价的,在甲醇燃料这个话题里,环保的代价就是价格从几块钱一升涨到上百块钱一升。

当然,目前海内外众多企业仍在努力优化E-Fuel的制造工艺,力图提升生产效率、压低生产成本。但即便是可以预期的理想产能状态下,E-Fuel的制造成本也预计要在2欧元每升,大约相当于14.7元人民币,零售价格估计会接近20元。

这依然是一个难以负担的高价格。

而且,哪怕E-Fuel的价格成功控制在与汽油相近的水平,要想大面积推广使用也还要面临一个终极问题——汽车本身的适用性。

早些时候国内全面推行国六B标准汽油,网友们都被谣传的“国六B汽油都加了乙醇”这个说法吓到,因为乙醇是一种有机溶剂,它会对发动机油路、密封胶圈等橡胶部件造成腐蚀,缩短这些部件的使用寿命。

因此一般的汽车只能使用乙醇含量在15%以下的乙醇汽油。

而E-Fuel(甲醇)同样具有类似的特性,它不仅会加速橡胶部件的老化,甚至还存在冷启动效果差、对压缩比要求更高等特性。

因此要想使用E-Fuel,除了在燃料中加入添加剂以改善它的燃烧效果之外,还需要对油路、发动机压缩比、发动机控制电脑等等部件进行专门的改造。

如果真想推行E-Fuel,没有车企的广泛技术支持也是难以成功的。

教授总结

不过幸运的是,虽说目前电动车来势汹汹,但传统燃油车和混合动力车仍然是市场上的主流产品。

加油的便利暂时是纯电动车无法比拟的,而对于经典车爱好者和性能车、跑车玩家来说,发动机运转时发出的阵阵声浪也是汽车魅力的重要体现。

如今,距离2035年欧盟禁售燃油车还有12年的时间,而世界上还有很多国家和地区并未明确要禁售燃油车。

在接下来的时间里,仍会有大量崭新的燃油车驶上道路,而它们,连同已经在使用中的大量燃油车,不可能在一夜间被完全淘汰,而且这样的大面积淘汰也完全不符合环保理念。

因此在可见的未来,燃油车是一定不会“消亡”的,而且将会继续存在一段时间;而倘若E-Fuel产业能在这12年时间里取得显著突破,那么燃油车的寿命将变得很长很长,甚至像胶片相机和黑胶唱片那样一直存在下去。

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