甲醇汽车大发展还要等多久?

车百智库 2024-04-22 17:11:29

无意间,看到两条旧闻。

第一条,2023年11月22日,全球最大的航运公司马士基与金风科技子公司签署了一份年产50万吨风电生产甲醇协议,作为首批12艘大型甲醇双动力船舶的燃料。马士基旗下有600多艘船只,到2040年,所有船运业务都要实现温室气体净零排放。这是全球航运业首份大规模绿色甲醇采购订单。

第二条,2023年1月17日,一艘名为“Cajun Sun”号的5万吨级甲醇双燃料运输船,从美国路易斯安那州盖斯马尔出发,于2月4日抵达比利时安特卫普。在18天跨大西洋航行中,该船使用80:20比例生物基甲醇与天然气基甲醇混合燃料,实现了全生命周期温室气体净零排放。该船船东是商船三井,租赁给梅赛尼斯运营。

梅赛尼斯是全球最大甲醇生产商和供应商,旗下有19艘甲醇双燃料船。据其统计,目前全球共有25艘甲醇动力船运营,预计2028年超过200艘。

为什么甲醇燃料船在欧洲火起来?因为国际海事组织和欧盟推出了温室气体减排法规。

2023年7月7日,国际海事组织通过2023年船舶温室气体减排战略,规定到2030年、2040年,海运船舶的零/近零温室气体排放燃料使用占比和海运温室气体年度排放的总量指标。同年,欧盟理事会通过应对气候变化五项立法,规定从2024年开始,欧盟碳排放交易体系将覆盖海运环节。这意味着欧盟航线上的船舶碳排放必须达标。

海运船舶的主要燃料是重油。重油是原油提取汽油、柴油后的剩余重质油,又被称为渣油,价格比车用汽柴油低一半多。对使用此种燃料的船舶而言,在原有动力上更换低污染、无污染替代燃料,是最经济的选择。可用的替代燃料包括氢、氨、醇等,马士基和梅赛尼斯都选择了甲醇。

权威数据显示,用甲醇替代重油,可减少二氧化碳排放7%、硫氧化物排放99%,氮氧化物排放60%。那么,正处在燃油向新能源转型,却遇到充电、换电、氢燃料电池技术都有短板的重卡,是否也可以选择甲醇?

“甲醇部长”曾上书国家最高领导

甲醇作为车用燃料由来已久,20世纪70年代爆发的石油危机,促使汽车强国寻找替代燃料,甲醇是重点之一。随着汽油价格回落,甲醇热也降了温。

我国对替代燃料的研究基本与国外同步,甲醇汽车的推广则启动于2005年,始作俑者是原机械工业部部长何光远(1993年-1996年)。他离休后进行多年调研,认定甲醇是最符合国情的“推动煤基醇醚燃料替代汽柴油”的燃料。

2005年11月,何光远与曾任湖南省省委书记的王茂林、曾任化工部副部长的谭竹洲、曾任山西省副省长的彭致、曾任清华大学副校长的中国工程院院士倪维斗等7人,联名上书党中央、国务院主要领导,以推广煤基醇醚燃料是我国资源可持续发展的需要,是环境可持续发展的需要,发展醇醚燃料及醇醚汽车符合国家长远利益为要点;以我国已经具备利用高硫煤生产甲醇作为车用燃料的主要替代品的能力;使用甲醇燃料和甲醇汽车发动机的技术问题已经基本解决为依据,提出选择6个省的25个城市进行甲醇汽车,甲醇、乙醇燃料替代石油的试点示范,形成甲醇汽车国家标准,3~5年内形成规模甲醇燃料替代能力的建议。

建议很快被采纳。发改委组织5个专家组经过1年反复论证后,做出甲醇可以作为替代燃料在富煤地区推广的结论。2012年,工信部、发改委等7部门联合印发《关于开展甲醇汽车试点工作的通知》,确定山西等5省的10个城市开展甲醇汽车试点。2019年,工信部等部门又印发了《关于在部分地区开展甲醇汽车应用的指导意见》,决定在贵州、山西、陕西、甘肃等地区加大甲醇汽车推广力度。

截至目前,工信部已分18批公告发布包括吉利、东风、陕汽、重汽在内的9家甲醇汽车生产企业和47款甲醇汽车,基本形成了包括甲醇汽车和专用零部件的制造体系。由于至今仍在坚持推广甲醇汽车,何光远得到了“甲醇部长”的称号。

甲醇可以平衡“不可能三角”定理

在中国电动汽车百人会举办的《低碳交通与甲醇商用车推广应用研讨会》上,工信部甲醇汽车推广应用专家指导委员会秘书长魏安力,将著名经济学家罗伯特•蒙代尔的经济“不可能三角”定理引申到汽车能源领域:能源的清洁低碳、稳定安全的供应、低廉的价格,三者不可能同时获得。比如汽柴油虽然加油方便、快捷,但排放污染大、价格高;电虽然清洁、价格低,但汽车动力电池成本高、不安全,续驶里程短、充电时间长、换电不方便;氢燃料虽然无污染,也如加汽油一样简单快捷,但制、储、运、加诸环节技术难度大、成本高,安全也是大问题。

魏安力认为,在重卡充电、换电、氢能三条技术路线都有技术短板难于发展的情况下,甲醇是平衡“不可能三角”实现“碳中和”目标,保证重卡燃料安全稳定供应、排放清洁低碳、价格低廉的替代燃料。

资料显示,甲醇的含氢量是12.5%,含氧量是50%,充分燃烧后,只产生二氧化碳和水。具体到汽车,甲醇燃料有三大优点:减少排放污染、替代燃油降低石油对外依存度、改造内燃机和加注站的成本低。它还是可替代汽柴油燃料中唯一一种常温常压下为液态的燃料,这使其在生产、运输、加注、使用等环节的成本更低、更便捷、更安全。

中国是全球最大的甲醇生产和消费国。国海证券报告显示,2023年,我国甲醇产能10455万吨,产量为7369.20万吨,占全球甲醇总产量的65%。基于我国富煤、少气、贫油的资源特征,能源多元化是必由之路。

甲醇汽车产业进入快速增长通道

清华大学车辆及运载学院教授、航空发动机研究院副院长帅石金,研究的是e-fuel(可再生电力转换的能源)新能源内燃机。他表示,在现有柴油内燃机技术基础上,可以开发出使用不同燃料的天然气、生物柴油、氢、甲醇、二甲醚、柴氨、氨氢等内燃机。其中氢内燃机、甲醇内燃机、氨内燃机,可以实现全生命周期的零排放。

天津大学内燃机国家重点实验室教授姚春德研究的是采用压燃技术的柴油和甲醇混合燃料发动机。2015年和2022年,他的科研成果“柴油甲醇二元燃料技术”“船用中高速甲醇/ 柴油双燃料发动机技术”先后通过工信部组织的鉴定。鉴定委员会认为,该两项技术突破了在柴油机上燃用甲醇的技术障碍,在汽车上实现了35%甲醇对柴油的高比例替代;在船舶上实现了甲醇对柴油最高比例达78%的替代,均满足国Ⅳ、国Ⅴ排放标准要求。

如今,姚春德团队开发的近200辆DMCC双燃料内燃机重卡在国内14省2市得到应用,发动机生产成本与柴油车持平,减少柴油消耗30%,减少CO2排放20%。

据吉利远程新能源商用车集团重卡产品工程院副院长苏茂辉介绍,吉利聚焦纯电+醇氢两大技术路线,深耕甲醇燃料汽车18年,历经4代产品升级,研发20余款甲醇全新或改进车型,市场保有量达2.7万辆,运行150亿公里,产品分布在山西、陕西、新疆、甘肃、四川、云南、海南等10余省。福田、重汽、一汽等企业都开发出相关产品,我国甲醇汽车产业已进入快速增长通道。

目前,作为一项储备技术,远程正在开发将甲醇重卡排放的二氧化碳实时捕捉回收下来,通过吉利集团的二氧化碳加氢技术合成甲醇,供甲醇重卡循环使用,实现近零碳排放的技术。

应用远景可期

作为重要的替代能源,我国在绿色甲醇制备、基础设施建设、政策支持体系、汽车领域应用等方面,都有了充分的技术和实践积累,示范推广取得了预期的成果。工信部甲醇汽车试点运行数据显示,与汽油车相比,甲醇汽车能效提高约21%,二氧化碳(CO2)排放减少约26%。

但起步早却没得到大范围推广,主要原因有两条。一是甲醇技术未能进入新能源汽车“三纵三横”技术序列,委身清洁能源汽车队伍,在发展新能源汽车和清洁能源汽车的权衡中失重。

二是遇到了与电动车、氢燃料车相同的困扰,就是一步到位用绿电、绿氢、绿醇,还是先用灰电、灰氢、灰醇,再过渡到绿电、绿氢、绿醇?制取甲醇的原料有天然气、煤炭、焦炉气,我国的甲醇原料以煤炭为主,实验数据显示,化石原料甲醇的排放与柴油车差别不大,可再生能源制取的绿醇减排效果十分明显,但成本又比柴油高。在盈利第一的商用车领域,挣不到钱的车没有市场。

甲醇汽车的推广在旷日持久的争论和犹豫中放慢了步伐,不过情况正在好转。2021年工信部发布《十四五工业绿色发展规划》,提出促进甲醇等替代燃料汽车推广。2023年,工信部《汽车产业绿色低碳发展路线图》提出,探索实施绿氢、绿氨、绿色甲醇等低碳、零碳燃料推广应用工程。对重卡用能的争论,也基本统一到宜电则电、宜氢则氢、宜醇则醇、宜氨则氨、宜油则油上来。随着我国风电、光电产能的快速增长和碳捕集技术的进步,绿电制氢+捕集二氧化碳=甲醇;风电、光电就地制氢+就近捕集工业企业排放的二氧化碳成为可能,这将大大降低甲醇的成本,使破除能源“不可能三角”定理的愿望得以真正实现。

2023年,由河南省顺成集团、吉利控股集团等共同出资建设的中国首套、全球首个10万吨级绿色甲醇工厂投产。项目综合利用焦炉气副产氢气与捕集的工业尾气二氧化碳合成绿色甲醇。

在投产仪式上,吉利控股集团董事长李书福说,假如国内三分之一的车辆使用绿色甲醇燃料,就能减少8000万吨石油进口,回收1.32亿吨二氧化碳。

姚春德指出,我国保有1000多万辆重卡,两千多万辆工程机械,一年新增柴油商用车100多万台,使用甲醇燃料,对在用柴油车改造非常有利。

魏安力认为,未来我国能源体系的结构,首先是新型电力系统,电能成为主要终端用能,绿电占比实现大幅提升;其次是新的二次能源系统,在难以电气化的领域和环节,以氢能、氨能、甲醇等二次能源为载体;

第三是必要的化石能源系统,尽量通过CCUS(二氧化碳捕集、利用与封存)等技术实现零碳或近零排放。

参加《低碳交通与甲醇商用车推广应用研讨会》的代表们的意见是,作为新能源汽车的补充,甲醇汽车产业已经具备了大发展的基础,只待政策的东风再助一把力了。

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  • 2024-04-22 22:52

    这应该是最简捷可行、成本最低的技术路径。

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