节能减排全球共识新能源汽车多路出击

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甲醇
甲醇是从天然气、石油和煤炭中提取的,其中一半以上来自天然气。甲 醇具有高辛烷值、低发热量、低污染和无排烟等特点。甲醇燃烧完全,可减少 20%~50%HC的排放,设计先进的发动机甚至可减少90%。同时,颗粒物及NOX 排放也很低。此外,其挥发性低,加油和行驶过程中蒸发损失也小。目前,商用 甲醇主要为M85(80%甲醇+15%汽油)和M100,M100性能优于M85,具有更大的 环境优越性。但是甲醇也具有毒性大、有腐蚀性等缺点,并且由于其生产过程是 从能源的一种状态转换到另一种状态,能源利用率低。
燃料乙醇
燃料乙醇作为燃烧清洁的高辛烷值燃料,是一种成熟和安全且可再生的能源。它有三大好处:容易获得、经济和清洁。 乙醇主要从甘蔗和甜菜中提取,原材料还可以是一些谷物或者生物材料,比如森林中的废弃物等,这决定了乙醇的生产可以 在世界范围内快速扩展。资料表明,1991年全球乙醇燃料产量达到150亿升,到2003年年产量达到近300亿升,而且产量还 在进一步扩大。与石化能源相比,乙醇的购买价格较为稳定,运营成本增加不多。乙醇作为常温常压下的液体燃料,不需 要像CNG那样的加气罐,无需过多基础设施投资,易于操作。使用乙醇燃料的巴士排放可以达到欧V及EEV标准,还能减少 90%以上的二氧化碳排放。
目前,发展煤基燃料的主要困难在于资金问题,投资建立生产工厂的成本过高,并且该工艺对煤质要求十分苛刻。煤是 不可再生资源,而且也是重要的化工原料。对于用煤生产的代用燃料来说,虽然目前煤资源不如石油紧缺,但如果大量转向 这类代用燃料,就必然造成新的紧缺,而且依然存在资源枯竭的阴影,不是一个长期的解决办法。
生物柴油比例 B10~B20 B5~B20 B30 B5~B30 B20~B100 B100 B100 B2~B5 B100 B2~B100 B5~B20 B20 B2~B100 B5~B20 B5
原料 大豆 油菜籽、豆油、动物脂肪 废弃食用油 各种植物油 各种植物油 油菜籽、废油脂 向日葵、大豆 蓖麻油 动物脂肪 各种植物油 各种植物油 大豆 桐油、动物脂肪 地沟油、回收食用油和豆油 棕榈油
煤基燃料(CTL)
煤直接液化(CTL-CDD)是将煤在高温高压条件下,通过催化加氢直接液化合成液态烃类化合物,再精制后制取汽油、柴 油,并且对汽车发动机不作任何改动即可使用。
煤间接液化(CTL-FTD)是将煤先气化生成合成气,再通过费托(F-T)合成转化为烃类化合物。其反应条件比直接液化温 和,油品质量优于直接液化产品,也可直接与当前石油路线的输配系统配套。
当重卡在高速公路上进 入匀速行驶状态,发动机开 始为车载蓄能器充电。刹车 制动时,车辆的动能则通过 液压系统被蓄能器收集和储 存。据悉,阿文美驰的这套 混合动力系统能提高车辆运 营效能25%左右。
LINK 美国混合动力公交车应用现状
美国是全球应用混合动力大客车最多的国家,且应用的混合动力产品和技术含量居全球领先地位。目前保有量在3000台左右,其中90% 用于城市公交车。 1. 串联和并联大约各占50%,平均节油率为20~40%。 2. 美国混合动力技术和产品主要由艾里逊、伊顿、BAE等公司提供。 3. 美国在未来几年公交车的更新与购置,其中50%为混合动力汽车,另外50%为天然气车。 4. 美国从1996年开始试验使用混合动力汽车,迄今已有12年的历史,从2003年开始小批量投入,从2007年开始大批量投入。 5. 目前美国使用的混合动力车为第三代产品。 6. 美国的混合动力产品价格大约在12~20万美元之间,新型混合动力汽车约为50万美元(传统公交车价格为30万美元),购车款由联 邦政府和地方政府共同承担。 7. 可靠性指标平均无故障里程大于8000~10000公里。 8. 排放污染物NOX平均降低15~30%;CO平均降低30~50%;PM平均降低50~80%;THC平均降低50~60%。
混联式混合动力:混联式装置包含了串联式和并联式的特点。动力系统包括 发动机、发电机和电动机。根据助力装置不同,它又分为发动机为主和电机为主 两种。以发动机为主的形式中,发动机作为主动力源,电机为辅助动力源;以电 机为主的形式中,发动机作为辅助动力源,电机为主动力源。该结构的优点是控 制方便,在燃油利用效率不太高的城市路况时基本上靠电动机驱动,可实现零排 放,缺点是结构比较复杂。
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采用何种节能与 新能源产品,不仅应 考虑技术上的成熟与 否,更应当取决于当 地的资源分布状况。
LINK
欧洲是世界上生物柴油发展最快的地 区,预计到2010年生物柴油产量将达到 830万吨。日本于1995年开始研究生物柴 油,目前利用废弃食用油生产生物柴油 的能力已达40万吨/年。美国、巴西、印 度、泰国、韩国、加拿大、澳大利亚等国 家也在大力发展生物柴油。美国规划2011 年生产生物柴油155万吨,2016年达到 330万吨。
节能减排 全球共识 新能源汽车 多路出击
文/本刊记者 蔡海霄 王 宇
随着世界经济的发展,能源危机的日趋严重,发展节能与新能源汽车便直接代表了未来汽车工业的发展方向。 目前在我国,混合动力、纯电动、燃料电池三种新能源汽车都相继投入示范运行,取得了喜人的成绩。特别是结 合着“绿色奥运”的契机,新能源客车在北京、广州等地正式投入商业运营,极大鼓舞了新能源客车的研发热情,在 行业内引起新的竞争热潮。 迈入2009年,伴随着《关于开展节能与新能源汽车示范推广工作试点工作的通知》的发布,以及相应的购买新 能源汽车财政补贴方案的颁布,明确了政府将通过补贴消费者做大市场的模式,鼓励企业生产、研发节能与新能源汽 车,此举必将推动我国发展节能与新能源汽车迈上新台阶 26 TRANSPOWORLD 2009 No.8 (Apr)
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万国ProStar型混合动力 重卡拖头配备阿文美驰双模 混合动力系统和康明斯ISX 全电控发动机。其主要特点 是低速、高负荷状态下车辆 主要靠车载电机驱动,比如 起步加速的时候。据称这是 北美第一个采用双模柴电混 合驱动的重卡拖头。
拖头起步之后,机械传 动系统和电机一起工作,把 重卡加速到高速公路行驶速 度,然后系统自动切换到柴 油机驱动状态。此外,在高 速行驶状态下电机也可以切 入到驱动系统中,以提供额 外的动力,比如在卡车爬坡 的时候。
目前中国乙醇燃料还处于推广阶段,通过财政补贴的方式采取定点生产、定向供应,东北三省、河南、安徽五个省全 部,另外还有山东、江苏、河北、湖北部分城市在普通汽油中添加10%的乙醇燃料,这无形中就增加了中国汽油的供应量。
由新西兰人皮 特·贝蒂纳和3名船员驾 驶的“环球竞赛号” 高速机动船此行旨在 呼吁使用生物燃料, 减少环境污染,保护 地球的生态环境。 “环球竞赛号”环保 机动船装备两台康明 斯——水星QSC型8.3 升540马力全电控船 用发动机。燃用B100 生物柴油(100%的生 物柴油)的“环球竞 赛号(Earthrace)” 高速环保机动船6月 27日抵达西班牙萨 贡托港,结束了为期 60天23小时49分钟 的环球航程,从而打 破英国高速船“大 东电报号(Cable & Wireless)”10年前创 下的74天20小时58分 钟纪录。
生物柴油
生物柴油以含油植物、动物油脂以及废食用油为原料 制成,目前行业上生物柴油的规模应用普遍在B5(5%的生 物柴油+95%的标准柴油)~ B20(20%的生物柴油+80% 的标准柴油)之间。生物柴油是可再生能源,其硫含量低、 二氧化硫和硫化物的排放低、生物降解性高达98%,并且降 解速率是普通柴油的2倍,可大幅减轻意外泄漏对环境的污 染,对于各种车辆具有良好的适用性,因此各国将其作为新型替代燃料予以高度 重视。
2009年第8期 (4月下) 《交通世界》 27
F专题报道 EATURE 液化石油气(LPG)
LPG的主要成份包括丙烷及少量丁烷、乙烷和极少量戊烷。其辛烷值较高,燃料加工成本比液氢、酒精、汽油、柴油等 便宜,CO、NOX等气体排放量低于汽、柴油车,基本上不排黑烟和颗粒物(PM),且所排气体无臭味,发动机工作噪音低,较 易满足欧3法规要求。有试验表明,在90~120km/h行驶状态下,其能量消耗下降了6%~10%,HC排气污染下降了49%,CO 排放量下降了91%,NOX下降了16%。
据美国EPA报告,NG汽车可以降低40%的HC排放,50% 的CO排放,无排烟,而且排放的HC化合物90%为甲烷类物质, 光化学反应低,并在现有技术基础上还可进一步降低污染物的 排放。
由于天然气(NG)依赖于当地是否能够方便的获取天然气 以及获取的成本,加之液化天然气(LNG)生产成本高、不易 保存等特点,从目前来看,压缩天然气(CNG)比较适合我国 的国情。添加燃料时,只需利用加气机充装到CNG车上,并通 过减压装置减压后进入发动机燃烧使用即可。
加州洛杉矶配备ISL G天然气发动机的铰接式公交车 配备康明斯-西港天然气发动机的依维柯水泥搅拌车-C Plus 285
全球最大的包裹速递公司UPS宣布继续 加大北美代用燃料速递车队的规模,新增300 台天然气送货车,配备康明斯西港B系列5.9 升增强型天然气发动机,200台柴电混合动力 送货车,配备康明斯ISB型6.7升全电控200马 力柴油机。
节能与新能源汽车可用能源的大致种类
F专题报道 EATURE
目前,节能与新能源汽车的可用 能源大致可分为代用燃料、混合动力以 及电力三大类,而由此衍生出的各种汽 车节能与新能源解决方案更是应运而 生……
代用燃料
天然气(NG)
天然气(NG)是一种主要由甲烷组成的气态化石燃料,主 要存在于油田和天然气田,也有少量出于煤层。按使用形式主 要分为:压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)及能量密度很小 的吸附天然气(ANG)。
2009年第8期 (4月下) 《交通世界》 29
混合动力——Hybrid
油电混合动力
在国际上,“Hybrid”混合动力一般多指应用“油电混合动力”系统的汽 车。“Hybrid”的优点在于车辆启动停止时,只靠发电机带动,不达到一定速度, 发动机就不工作,因此便能保证发动机一直保持在最佳工况状态,令动力性更 好、排放量更低。
并联式混合动力:并联式装置的发动机和电动机共同驱动汽车,但发动机与 电动机分属两套系统,可以分别独立地向汽车传动系提供扭矩,在不同的路面上 既可以共同驱动又可以单独驱动。 由于没有单独的发电机,发动机可以直接通过 传动机构驱动车轮,这种装置更接近传统的汽车驱动系统,机械效率损耗与普通 汽车差不多,得到比较广泛的应用。
根据UPS的测算,采用柴电混合动力的 送货车与上一代的柴油车型相比,燃油经济 性有望提升40%,温室气体排放降低90%, 相当于每年节油66万多升并减少二氧化碳排 放近1800吨。
这批车辆均采用伊顿公司的柴电混合动 力驱动系统,适合市区“走走停停”的包裹 运输车行驶模式。系统能够吸收制动废热, 供车辆下次加速时使用。UPS的资料显示, 每台车柴电混合动力送货车能够得到最高 4500美元的税收优惠,天然气车型为25000 美元。
根据欧美国家对卡车、轿车、火 车、公交车、拖拉机和小型轮船应用生 物柴油情况所进行的测试,生物柴油在 保持汽车性能不变的同时,还降低了发 动机的磨损。多数测试显示,20%生物 柴油与80%传统柴油(B20)相混合的使 用效果最好。
为了让生物柴油获得大众的认可和接 受,德国、法国、意大利、奥地利、比利 时、美国、马来西亚等国,对投放市场的 生物柴油采取了免税或低税率政策,并在 宣传和建设生物柴油加油站、改良生物柴 油生产工艺等方面做了大量的工作。
目前,“Hybrid”混合动力汽车在全球销售了近百万辆,最近两年的上升幅 度更是非常迅猛。由于混合动力汽车的关键在于混合动力系统,它的性能直接关 系到混合动力汽车的整车性能,因此虽然混合动力汽车都是由内燃机和电动机组 成,但在技术上还是有所区别的:
串联式混合动力:串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组 成,它们之间用串联方式组成SHEV动力单元系统,发动机驱动发电机发电,电能 通过控制器输送到电池或电动机,由电动机通过变速机构驱动汽车。小负荷时由 电池驱动电动机驱动车轮,大负荷时由发动机带动发电机发电驱动电动机。
其特点是:1、原料来源广;2、无须改动柴油机,可直接添加使用; 3、运 输、储存、使用方面安全;4、十六烷值高,燃烧性能好于柴油;5、较好的低温 发动机启动性能;6、可得到经济价值较高的副产品。
表1 国外部分国家生物柴油产业概况
国家 美国 德国 日本 法国 意大利 奥地利 保加利亚 巴西 澳大利亚 瑞典 比利时 阿根廷 加拿大 韩国 马来西亚
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