e-fuel-电力合成汽柴油或将让禁燃时间表无限期推延
发布时间: 2022-10-19
欧盟2035年禁用燃油车法规近期“带条件通过”。
从2035年起,欧盟禁止内燃机汽车,但将在2026年评估是否给使用合成燃料(e-fuel)的汽车或油电混合动力车“开绿灯”。
那么德国强烈坚持的e-fuel到底是什么呢?为什么德国要强烈坚持呢?
这可能是保时捷、宾利等奢华品牌的阳谋最终得逞了。(纯属个人臆测,不构成任何参考)
/e-fuel简介/
E-fuel(电力合成燃料)是“Electrofuel”的简称。
E-Fuels通常指的是可以将水电解生成的绿色H2和捕捉的CO2通过催化反应进而合成的一种液体碳氢链燃料,如合成甲醇、合成汽油、合成煤油和合成柴油等。

2007年11月,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的F.JeffreyMartin和WilliamL.Kubic提出了“绿色自由(GreenFreedom)”概念,即用二氧化碳与氢合成可燃的化学产品。可以想象,理论上电燃料是可再生的、完全碳中和的化石燃料替代品。
内燃机可以直接使用的电力合成液体燃料(e-fuel)包括直接合成甲醇、甲醇制汽油(MTG)、Fischer–Tropsch合成柴油等。
目前以欧洲为中心进行了再生能源合成燃料的研究开发。汽车行业中的车企、零部件企业以及一些能源企业在尝试将二氧化碳与氢合成的新型燃料进行商业化。

e-fuel燃烧时会释放二氧化碳,但由于二氧化碳在生产过程中会被结合,其生产是气候中和的。这就是目前有些人主张使用e-fuel的理论基础,“与其让发动机脱碳,不如让燃料本身脱碳”,实现能源整个生命周期的碳中和,而非车辆及内燃机使用期间的碳中和。

/e-fuel的优缺点/
e-fuel的优势:•内燃机使用e-fuel燃料的最大好处是不用改变现有燃料供给基础设施以及现有内燃机制造产业链。最大限度地保留同内燃机相关的产业供应链,无需布局新的充电站和加氢站就可以实现碳中和。•e-fuel与同等的化石燃料相比,可显著减少二氧化碳排放量。•与电池相比,e-fuel具有更高的能量密度。•与电力相比,液体e-fuel更易于储存和运输(且相对便宜)。•现有的基础设施可继续用于运输和储存。•一些e-fuel是化学纯碳氢化合物,可在整个运输过程中立即部署,发动机设计无重大变化。
e-fuel的缺点/障碍:•生产e-fuel时固有的热力学转换效率低下,这导致需要大量新的可再生能源发电厂。•电池电动汽车的整体用电能效比内燃机中的e-fuel高4-6倍。•目前该技术的低规模,仍处于试点/演示规模。•部署该技术需要非常高的资本成本。•可再生电力是低碳e-fuel有助于减少温室气体排放的先决条件。因此有必要大幅增加可再生能源发电量。•e-fuel内燃机面临的最大挑战是燃料成本高问题。由于e-fuel燃料制备要以绿氢为基础,与传统化石燃料相比,e-fuel的生产成本较高。
/e-fuel生产现状/
目前全球范围只有极少数e-fuel(GtL)规模化生产实例,总体上目前e-fuel价格是市售燃料的数倍甚至数十倍,其中电解制H2价格主导e-fuel成本。目前,e-fuel成本相对较高(高达7欧元/升)。一些研究者预测2050年约1-3欧元/升(不含税),比化石燃料高出一到三倍。部分再生能源合成燃料项目示例

冰岛,国际碳循环利用组织(CRI)正在从地热发电中捕获二氧化碳,并使其与电解可再生氢气发生反应生成可再生甲醇。CRI已与吉利控股和资信实业有限公司合作,在中国推广和建立可再生甲醇生产设施。
/e-fuel在EU汽车行业前景/
未来绿氢制造的大规模推广,以及碳税等政策的制定,有可能大幅降低e-fuel价格,使其具有市场竞争优势。目前比较受关注的e-fuel燃料包括直接合成甲醇、甲醇合成汽油、Fischer–Tropsch合成柴油等。

e-fuel的主要支持者包括博世、奥迪、保时捷、宾利和欧洲石油游说团体FuelsEurope在内的石油和汽车行业的一些组织。德国政府和汽车工业已经启动了C3,即ClosedCarbonCycle(封闭碳循环)的缩写,以研究e-methanol作为低碳流动性基础的可行性。与此同时,HDV、航运和航空倡导者表示,e-fuel可能是各自行业的可行解决方案,事实上,它可能是这些行业最可行的长期替代燃料和脱碳方案。
之前的一些研究预计e-fuele-fuel在短期(2030年)内不会在满足运输部门需求方面发挥重大作用,到2050年e-fuel可以为运输部门做出贡献,从0-5000万吨油当量/年(Mtoe/a)(欧盟预期运输需求的0-30%),主要集中在航空、海运和长途公路运输领域。

/日本碳再循环技术路线图/
日本经济产业省2021年7月发布的《碳循环利用技术路线》修订版,技术路线图中液体燃料包括了由CO2和可再生能源衍生氢制造的e-fuel。

日本碳循环利用技术路线图概要

再生能源合成燃料开发路线图
日本计划到2030年为止实施一定规模的实证试验以发现和解决面向商业化的课题,计划在2040年前作实现合成燃料社会商业化应用。
/卡车技术前线观点/
如果周围的人都开特(Wei)斯(Xiao)拉(Li)上下班了,成功的你愿意购买一辆轰鸣的大排量超跑以彰显自己与众不同的品味吗?
德国及其部分企业坚持应用e-fuel当然也是出于经济与商业目的。如果能实现碳中和,那么e-fuel将为部分车企及现有石化能源企业带来积极的商业影响。e-fuel的应用还是要取决于其碳中和效果以及电池电动和氢燃料电池技术应用的发展情况。
E-fuel的碳中和特性还需进一步确认。
e-fuel必须克服阻碍其广泛采用的挑战。几乎在所有情况下,生产成本和基础设施成本都是主要问题。
可再生能源供应及其价格是e-fuel可变成本的主要决定因素。获得可持续且价格合理的可再生能源对于e-fuel生产设施的经济运行至关重要。
e-fuel还必须与其他低二氧化碳替代品竞争。生物燃料和电池在这方面处于领先地位,上市时间更长。
随着e-fuel技术的成熟和生产规模的增加,成本将会下降。
e-fuel内燃机的应用场景主要是难以电动化或对燃料价格不敏感的交通动力装置,如长途车用动力、船舶动力以及航空动力等。
为了满足碳中和要求,内燃机需要准备在未来5-10年能够燃烧e-fuel这样的碳中和燃料。
来源:中国内燃机学会