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欧洲EV转型梦醒,合成燃料混合动力更现实

2023/05/16

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日经BP精选

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      2035年以后仍允许发动机车的新车销售——一直坚持纯电动汽车(EV)路线的欧洲突然改变了方针。因行驶时不排放二氧化碳而被欧洲等国家视为“环保车”大力推进的“向EV转型”政策,显示出突然停止的可能性。以向EV转型为前提推出研究开发和设备投资计划的企业,也出现重新考虑计划的必要。

 

图1 合成液体燃料“e-fuel”

这种燃料阻止了欧洲通过2035年以后禁止销售发动机车新车的法案。如果使用这种燃料,发动机车也能实现碳中和。(图片:奥迪)

 

      2021年7月,欧盟委员会发布一揽子政策“FIT for 55”。提出2030年使二氧化碳排放量比2021年减少55%的目标。当时欧盟委员会在汽车领域提出的方案是,2035年以后在欧洲区域内作为新车销售的所有乘用车及小型商用车(厢式货车)都要改为ZEV(零排放车)。这是从实质意义上将可以销售的汽车限定为EV和燃料电池车(FCV)的方针。后来,欧洲议会和欧盟理事会(部长理事会)于2022年10月就基于该方案的法案达成一致,2023年2月欧洲议会通过了该法案。经过这一系列过程之后,全世界的很多媒体将欧洲地区“2035年以后禁止销售发动机车”的对策当作一项决策进行了报道。

 

      但是,在欧盟理事会批准该法案之前,德国、意大利、波兰表明了反对态度。因此,法案无望获得通过。其原因是欧洲通过一项法律时,必须满足两个条件,分别为得到欧盟27个成员国中15个以上国家的同意,以及覆盖65%以上的人口。欧盟理事会推迟了批准决议的时间并展开讨论,2023年3月25日,欧盟委员会和德国政府就“有条件地”允许2035年以后继续进行发动机车的新车销售达成协议。

 

      这个条件是使用合成液体燃料“e-fuel”(图1)。

 

  e-fuel是条件

 

      e-fuel是使用二氧化碳和氢气以人工方式制造的燃料。使用空气中的二氧化碳,以及用可再生能源电力对水进行电解得到的氢气。作为碳中和(温室气体净排放为零)燃料而备受期待。

 

图2 e-fuel的制造方法

通过对工厂等排放的二氧化碳,以及使用水力发电提供的可再生能源电力对水进行电解所得到的氢气进行合成,来制造e-fuel。(数据来源:《实现碳中和的汽车与能源产业应有的“经营和开发”》中的图21 (p.49))

 

      例如,德国奥迪与德国Sunfire合作,从2017年开始推进e-fuel的开发(图2)。“由于特性与现有的汽油和轻油同等,可以进行混合,还有望削减已销售车辆的二氧化碳。使用水力发电(可再生能源),对高温下变成蒸汽的水进行电解来制造氢气。方法是先将氢气和空气中的二氧化碳放入逆水煤气变换反应器内,使二氧化碳和氢气发生反应,生成合成气体(CO2 + H2→CO + H2O 吸热反应),再运用费托(Fischer-Tropsch)反应来制备链式碳氢化合物(CO + (2 + 1/n) H2→1/nCnH2n + 2 + H2O  放热反应),最终制造出e-fuel(引用自《实现碳中和的汽车与能源产业应有的“经营和开发”》,藤村俊夫著,日经BP)。

  

      课题在于成本过高。经过制备氢气、生成一氧化碳、制备链式碳氢化合物这一过程之后,能量转换效率会降低。因此,每升的价格为500日元(约合人民币25.77元)左右,比汽油和轻油的当前价格高出许多。

  

     但在日本,除了丰田、本田、日产汽车等汽车制造商之外,ENEOS等能源相关企业也在推进合成燃料的开发,另一方面,今后使用限制会更加严格的化石燃料的价格可能会上涨。

 

     对于e-fuel开发来说,此次达成协议是一股强劲的东风。原因是除了新车之外,还对已售汽车有效。不仅如此,对于此前一直被EV推进派阻碍的混合动力车(HEV)的开发来说,也有可能成为东风。

 

 认为混合动力车开发速度会加快的理由

 

      原因是混合动力车(HEV)的燃料消耗量低。e-fuel通过大量生产来获得量产效果,预计未来价格将会下降,但在此之前的开发及量产设备的构建需要巨额投资。因此,如果使用更小规模的设备开始量产e-fuel,那么能源相关企业的负担就会减小。要满足这一条件,燃料消耗量比发动机车大幅减少的混合动力车更为适合。

 

图3 日产汽车开发的电动动力传动系统(试制单元)

右边是e-POWER用电动动力传动系统。将马达、逆变器、减速器、发电机、增速器5个组件合成了一个模块。左边是EV用电动驱动桥。由马达、逆变器、减速器3个部分组成。日产通过主要驱动零部件的通用化和单元的模块化提高生产效率,使动力传动系统的成本比2019年降低约30%。打算通过这种方法使配备e-POWER的车辆成本到2026年降至与发动机车同等的水平。(图片:日产汽车)

 

      而且,在动力传动系统方面提出全方位(Multi pathway)开发路线的丰田,以及将EV和混合动力车视为开发支柱的日产汽车都在积极推进旨在降低混合动力车成本的开发。例如,日产汽车提出的目标是,到2026年将装有串联混合动力传动系统“e-POWER”的混合动力车的价格降至与发动机车同等的水平(图3)。

 

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