第19版:节能环保

中国能源报 2021年05月03日 星期一

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用能升级:交通脱碳“杀手锏”

■本报实习记者 杨梓 《 中国能源报 》( 2021年05月03日   第 19 版)

  减碳目标下,交通行业的用能变革之路备受关注。

  “碳达峰、碳中和目标将为经济社会可持续发展带来深远影响,能源和交通领域碳达峰、碳中和目标的实现是重中之重。”在日前召开的第二届世界内燃机大会上,中国科学技术协会主席万钢在致辞中表示。

  碳减排倒逼行业加速革新

  交通运输业是全球第二大碳排放源,也是各国碳中和行动的焦点。面对排放要求升级和新能源汽车的挑战,传统内燃机如何节能减排成为焦点话题。

  国际内燃机学会主席金东寒认为,未来很长一段时间,内燃机仍将作为陆上交通、船舶运输和工程机械的主流动力,也是实现交通运输业节能减排以及碳减排最具潜力的产品。

  中国汽车工程学会常务副理事长兼秘书长张进华表达了类似观点。他指出,近年来,为应对环境和能源挑战,汽车能源动力系统正进行深刻变革,特别是碳达峰、碳中和目标,进一步加快了汽车能源动力系统电动化转型的进程。不过在他看来,这是一个渐进过程,在相当长的时期内,内燃机将是汽车产业节能降碳的主要贡献者。

  “面对汽车产业百年未遇的大变革,我国政府在加速内燃机转型升级的同时,也在积极推动新能源汽车的技术创新、示范应用,以及规模化市场推广。”万钢表示,目前我国一些汽车和内燃机企业已经应用自主研发的基础技术,推动内燃机与电动化、智能化趋势深度融合,助力内燃机稳定、高效、低排放运行。同时,研发了新型插电、增程式混合动力系统,实现了高效和低碳目标,取得了显著的市场成效。

  万钢进一步表示,今后一段时间,氢能和燃料电池发动机将是重要发展方向,要深入研究燃料电池发动机与传统内燃机在原理、结构、工程和技术等方面的差异性和相似性,结合燃料电池发动机的需求,对内燃机共轨喷射、进气增压等成熟技术进行再研发、再应用,提高燃料电池发动机的研发质量和应用水平。

  提高内燃机热效率是当前最现实选择

  中国船舶集团有限公司第七一一研究所所长董建福表示,距离2030年碳达峰目标只剩10年时间,为确保这一目标实现,对碳排放贡献较大的内燃机行业必须有很明显的技术进步。

  业内人士普遍认为,提高内燃机热效率是目前实现燃油车节能减排的重要途径之一。

  “效率提高本身就是减排,因为很多碳排放正是由于燃烧不充分、效率不高造成的。”董建福指出。

  记者了解到,目前乘用车汽油机产品的有效热效率,已由20年前的30%左右提高到当前的40%-42%,并正向45%-50%迈进,特别是重型内燃机的热效率也屡创新高。“未来我国柴油机热效率肯定会提到50%。”在天津大学教授尧命发看来,柴油机热效率提升到55%是完全可能的。记者了解到,去年9月16日,潍柴动力已发布全球首款突破50%热效率的商业化柴油机。

  “高效率带来了低能耗,是节能降碳最现实的手段。目前我国内燃机产业的一些领军企业已经走在世界前列,对实现我国能源和交通领域的节能减排降碳和应对气候变化,发挥了引领和带动作用。”万钢表示。

  可再生燃料大有可为

  “零碳一定是全产业链的,而非只是用能终端的零碳。所谓的碳中和也是这个概念。”董建福表示。

  在中国工程院院士黄震看来,在碳达峰、碳中和目标下,中短期内,内燃机要不断提高热效率,走低碳、清洁发展之路。而从中长期来看,必须依靠变革性的燃料技术,利用可再生燃料使内燃机成为碳中性和零碳动力。

  “未来交通业的动力标准,是电力零碳化和燃料零碳化。”黄震表示,可再生燃料是未来的发展趋势。“可再生能源发电制氢,然后和捕集的二氧化碳合成甲醇、二甲醚,形成完全碳中性的燃料,可实现燃料合成、燃烧、碳排放、燃料合成的碳元素有效循环。”

  据了解,冰岛已建成了世界上第一座基于CO2循环利用的商业化甲醇厂,甲醇年产能已达4000吨;中科院大连化物所也在做类似项目,该项目由太阳能光伏发电、电解水制氢、二氧化碳加氢合成甲醇三个基本单元构成,达产后可每年生产“液态阳光”——甲醇1440吨。

  张进华表示:“到2035年,混合动力将是内燃机的主要形式,基于内燃机的乘用车平均能耗将低于4L/100km,新型低碳甚至零碳燃料的使用比例将逐步提高。”

  此外,可再生能源发电成本的快速下降,也为之后通过绿电合成可再生燃料提供了可能。黄震认为,通过绿电做可再生燃料也可解决可再生能源的储能问题,可实现“源储荷”离线可再生能源利用,实现二氧化碳净零排放,是一项极具潜力的变革性技术。

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