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希望、坎坷与争议:甲醇货车在中国

经历了一年又一年的试点,甲醇燃料的推广究竟遇到了什么障碍?冯灏分析报道。

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奔跑在中国大地上的长途货车们一直是交通排放的大头。图片来源:Sheila

货运卡车似乎正在成为汽车行业变革的新前沿。本月早些时候,电动车巨头特斯拉的首席执行官伊隆·马斯克在个人推特上宣布,将于10月26日展示其新款电动货车

业界人士猜测,特斯拉需要为电动货车提供电池替换或超快充电服务,才能满足其实际驾驶的需求。而据研究者估算,这样的电动货车,仅一块电池的价格就能赶上一辆柴油货车。

在地球的另一边,中国则已经花费近40年的时间对货运卡车进行另一种清洁改造,那就是用排放低得多的燃料甲醇替换柴油。

然而,尽管试点了一年又一年,甚至燃料甲醇的国家标准早在8年前就已经发布,但时至今日,奔跑在中国大地上的长途货车们还是没有烧上甲醇,也还是交通排放的大头。中国推广甲醇卡车究竟遇到了什么障碍?电气化和甲醇燃料替代,货车的改造到底该走哪条路?

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移动的大型排放源

货运卡车的确应该成为减排先锋。尽管污染物传输距离可达数百公里的燃煤被普遍认为是中国空气污染的罪魁祸首,但
官方最新公布的数据证实,数量相对较小的柴油车对于中国空气污染的贡献亦不容忽视。

以北京为例,2014年北京市环保厅的研究认为机动车是本地PM2.5最大来源,近三分之一的PM2.5都直接或间接来自机动车排放。而在2016年约2.95亿辆的全国汽车保有量中只占十分之一的柴油车,贡献了所有机动车氮氧化物排放量的68.7%,一次性颗粒物排放更是占到了99%以上。

载重大,运程长的重型货运车是柴油车的绝对主力,而对于这类车的排放管控,中国目前主要的应对方式是车内加装减排设备,并严加抽查监管。然而,这套繁琐的管控体系在现实操作中却被证实效率低下。

2015年引发了巨大公众关注的空气污染调查片《
穹顶之下》中,跟随执法人员随机抽查的央视前知名记者柴静发现,大量柴油汽车虽然贴了国Ⅳ标准的环保标,但是基本上没有排放控制措施。而一辆没有排放控制措施的车辆,仅颗粒物的排放,就是国Ⅳ车的500倍。

北京市环保局机动车排放管理处处长李昆生表示,“大面积造假,或者说的更严重一点,全面造假,这是行业的秘密”。

目前监管部门对此采取的手段是继续加大筛查和检测的力度,但也有一种声音认为,用燃料甲醇替代柴油,通过技术手段一劳永逸地解决问题,是更好的解决方案。

甲醇燃料的优势

柴油车的监管困境是全球难题。柴油发动机尾气的两大特征污染物——细颗粒物(PM)和氮氧化物(NOx)——的形成和浓度存在此消彼长(trade-off)关系,如果提高发动机内的燃料燃烧温度,则容易产生氮氧化物;相反,如果降低温度,则颗粒物便会增加。

目前通用的技术手段是通过大幅提高发动机温度,把颗粒物水平降下来;到之后的尾气后处理阶段,再通过往排气管里面喷射尿素,将超标的氮氧化物还原成无污染的氮气和水蒸气。


喷射尿素不影响发动机动力,仅是改善尾气中氮氧化物(NOx)排放,部分车主因为喷尿素会增加运行费用,选择不加或少加尿素,还有车主通过改变温度传感器的位置欺骗尿素喷射系统以少喷或不喷尿素。欧美国家的一些车主为减少尿素喷射除了有以上行为外,还有加装欺骗机载诊断系统的装置来达到目标。更有甚者,一些汽车知名的制造商通过改变发动机内部的控制策略来实现此目的,如大众门和通用门等事件。

把消除氮氧化物的任务全部交给尿素,给排放监管带来了不小的难题。

甲醇燃料的优势在于,其燃烧过程自身就相对清洁,相较于含碳量高达10-22个的柴油,甲醇只含一个碳,因此产生的二氧化碳和颗粒物都远低于柴油。

而从对更难对付的氮氧化物的控制来看,甲醇燃烧过程所需的空气不到柴油的一半,所吸收的热量却是柴油的4.3倍。
因此,用甲醇替代汽油,既降低了燃烧环境的温度,又减少了来自空气的氮元素,可以大幅减少氮氧化物的产生。



试点走在世界前列

事实上,早在七十年代末中国已经开始尝试用甲醇燃料作为汽油的替代物。近年来,甲醇燃料蒸发性不好、不易着火、与柴油不互溶以及具有一定的腐蚀性等技术难点逐渐得到了攻克。

 

政策似乎也紧随步伐。2009年,中央层面管理行业标准化的中国标准化管理委员会正式批准颁布车用甲醇汽油标准(包括100%甲醇燃料,和被称为M85的85%甲醇15%汽油混合燃料),甲醇汽油有了“合法”身份。

在国家标准出台之后,各地纷纷上马甲醇制备工厂,甲醇燃料曾被认为将可以替代10%的汽油。2012年,工业和信息化部又决定在山西省、上海市和陕西省开展试点工作,此后,贵州和甘肃两省也被纳入试点范围。

美国能源专家Michael Krancer曾以中国发展甲醇汽车的成功经验为例子,撰文希望美国也能对本国的相关产业给予更多重视。

此外,甲醇的价格也相对便宜。中国内燃机工业协会副秘书长魏安力为中外对话算了一笔账,针对跑长途的重型卡车,加装甲醇系统的费用大概是2万-2.5万块钱,而甲醇燃料的现价每升仅为3元,几乎是柴油价格的一半。按照年平均行驶20万公里计算,在4个月到半年就可以回收加装的成本。

但实际上,虽然中国国内的试点工作开展了几十年,各种颇具说服力的运营试验和检测数据有了几大本,但甲醇汽车的市场化仍然步履维艰,这是为什么呢?

管理体制分散带来合法性问题

甲醇作为新能源,属于发改委能源局的职权范围,推广和制定标准都要得到能源局的认可才行,但能源局迟迟没有态度。
天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室教授姚春德告诉中外对话,目前工信部的标准是针对车制定的,即车如何适应既有的甲醇,而非甲醇作为燃料如何适应车,而这个标准只有能源局才能定。

这也给甲醇这个新生事物进入实际市场带来了合法性问题。由于甲醇替代需要对柴油机的发动机进行改造,加装一套甲醇燃料箱,但根据《道路交通安全法》第十六条第一款,任何单位或者个人不得拼装机动车或者擅自改变机动车已登记的结构、构造或者特征。那么,甲醇车的改装不仅没有标准,也没有合法性。工信部、交通部和科技部都推脱说自己没有资格,地方试点城市和汽车产业链相关企业表示有心着急,无力改变。

也因为管理政策的缺位,甲醇燃料汽车无法享受中国对新能源汽车的慷慨补贴。根据工信部对于新能源汽车的定义,新能源汽车涵括的纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车,都以电力系统驱动,而其他替代能源驱动的类型没有列入,并不享受相应的优惠政策。

政策支持力度小,导致社会资本对甲醇汽车的投资热情远不如电动汽车。原国家机械工业部部长何光远就曾表示:“无论在政策上还是在资金上,如果我们能够拿出像支持电动汽车十分之一、甚至百分之一的力度来支持甲醇汽车推广,其发展情况相比现在会好很多”。

和乘用车一样大力推广电气化,还是下定决心发展甲醇燃料卡车,还是另辟蹊径采取其他变革方案?留给正在研究淘汰传统燃料汽车的中国的时间不多了。

甲醇,真的更清洁吗?

当然,假使中国最终选择对重型货车禁行甲醇燃料替代,甲醇制备过程的环保性也有其争议。由于石油储量有限,中国的甲醇制备主要依托于煤化工,而这一行业一直因其高碳排、高耗水、高污染的属性饱受争议。


绿色和平气候与能源项目主任甘奕维表示,“用煤制燃料去应对气候变化或者减少排放,可以说是个伪命题”。如果单看产品所带来的温室气体,甲醇或者其他任何形式的煤制燃料,确实相比直接用煤炭清洁。但综合考虑制备过程消耗的能量、全生命周期的排放,那其经济性和环保性都比不上石化。归根结底,一旦使用了煤炭,那么碳排放和污染就难以避免。

根据绿色和平2017年发布的《中国煤化工行业“十三五”期间碳排放量估算研究》,煤化工行业持续增加的碳排强度给中国碳减排目标的实现带来了不小的负担。根据该估算结果,中国煤化工行业在2020年贡献的碳排放量将达到4.09亿吨/年,这一数值比2015年中国煤化工碳排放总量9千万吨/年增长了近四倍。

但魏安力对此表示,如果去参观甲醇制备的工厂,就会发现其生产过程非常清洁。其产生的二氧化碳浓度非常高,可以达到94%以上,完全具备回收的条件;另外,粉尘等排放物也会收集作为建材再利用。

但这同样意味着,甲醇作为车用燃料的环保性要建立在完善的循环处理设备以及高科技的碳捕集技术的基础上,否则,就只是把末端排放提前到了制备阶段。

 

[实习生李进学对本文亦有贡献]

 

 

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