乙醇汽车为何静悄悄
2017年08月15日 来源:中国汽车报网 作者:张海天

  今年全国两会期间,政协第十二届全国委员会委员、浙江吉利控股集团董事长李书福就甲醇汽车推广递交的提案引起了政府主管部门的重视,并成立专项小组推进甲醇汽车的发展。而当人们提及甲醇时,普遍还会联想到乙醇,作为生物质能源,乙醇不仅具有可再生性,还能提高汽油辛烷值,提升发动机的抗爆性。然而,乙醇汽油经过多年发展,仍仅限在部分地区使用,其中有哪些原因?在国外风生水起的乙醇汽车在国内发展空间如何?

  日前,由国投生物科技投资有限公司和铁法煤业(集团)有限责任公司共同投资建设的年产30万吨燃料乙醇(指体积浓度达到99.5%以上的无水乙醇)项目在辽宁省调兵山市举行现场推进会,标志着该项目正式进入开工建设阶段。

  作为一种可再生能源,燃料乙醇在石油资源不断减少的大背景下,成为国际上普遍公认可降低环境污染和取代石油燃料的新型能源。然而,燃料乙醇经过多年发展仍然有其使用局限性。据国家能源局2015年发布的数据,当年燃料乙醇的产量为250万吨,共调和乙醇汽油(含10%乙醇的混合汽油)2500吨,但与当年全国汽油总消费量相比,乙醇汽油仅占20%。另一方面,当吉利的甲醇汽车已经胸有成竹地在部分地区进行试点工作时,国内还没有进行过乙醇汽车(指使用单独研发发动机的乙醇汽车)的试点实验,是乙醇汽车相关技术不成熟,还是燃料乙醇产能有限?在优劣势权衡之下,乙醇汽车及燃料乙醇的发展现状以及前景都面临哪些问题?

  ■燃料乙醇优势明显

  燃料乙醇由来已久,其最初大规模发展源自巴西,目的是为应对二十世纪七十年代中期以来几次世界石油危机,减少对石油进口的依赖。经过多年使用和论证,燃料乙醇在巴西的发展日渐成熟,优势逐渐显现。

  首先,燃料乙醇是优质的油品质量改良剂,可有效提升乙醇汽油的含氧量,使得燃料的燃烧更加充分。据悉,目前乙醇汽油在汽车上的运用主要分为两类,一种是使用传统的汽油发动机,燃料乙醇加入量为5~22%;另一种则是使用单独研发的发动机,燃料乙醇加入量为85~100%。据了解,当汽油中的乙醇添加量不超过15%时,对车辆的行驶性能没有明显影响,但尾气中碳氢化合物、氮氧化物和一氧化碳含量明显降低。美国相关研究报告表明,使用含6%乙醇的加州新配方汽油,与常规汽油相比,碳氢化合物排放量可降低5%,一氧化碳排放减少21%~28%,氮氧化物排放减少7%~16%,有毒气体排放降低9%~32%。

  此外,燃料乙醇作为汽油添加剂,可提高汽油的辛烷值(辛烷值是汽油在稀混合气情况下抗爆性的表示单位,辛烷值越高则抗爆性越好)。通常车用汽油的辛烷值一般要求为90、93和97,而高纯度燃料乙醇的辛烷值高达110以上,所以向汽油中加入燃料乙醇可大大提高汽油的辛烷值,有效提高汽油的抗爆性。

  ■乙醇汽车技术已较为成熟

  虽然燃料乙醇在使用方面有其优势,但当人们提到燃料乙醇时,首先想到的问题无外乎使用的便利性、安全性以及对车辆耐久性的考验。

  的确,由于早期材料和制造技术相对落后,乙醇又具有溶胀性、蒸发潜热高以及燃烧后产生水的特点,燃料乙醇在使用中存在诸多问题。据悉,溶胀性会加快橡胶部件,尤其是输油管路的老化,蒸发潜热高则意味着车辆在低温状态下难以启动,而乙醇燃烧后产生的乙酸会使发动机金属零部件生锈。另外,燃料乙醇在部分地区使用存在其他问题。“比如在东北地区,由于乙醇燃烧后产生水很快在路面上结冰,影响路况。”天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室教授姚春德说。

  “但这些问题已经基本得到了解决。”姚春德举例说,“自2000年国家实施乙醇汽油计划之后,目前车辆的相关密封部件都采用耐醇设计。而针对乙醇蒸发潜热高的问题,甲醇汽车以汽油辅助点燃的方式也可供乙醇汽车参考。”

  据了解,从1979年巴西成功研制出首辆完全用含水乙醇作燃料的乙醇汽车以来,经过多年技术改进,巴西生产乙醇汽车的整体技术已相当成熟,其所生产的轻型汽车在动力、功率、加速性能、装载量、行驶速度、一次加乙醇续驶里程等方面已基本达到同类传统汽油车水平。

  ■原料短缺是症结所在

  既然燃料乙醇的制造工艺已经成熟,乙醇汽车的生产难点也有解决方案,那么,国内关于乙醇汽车的发展为何迟迟没有进展?

  “这是由于我国与国外的情况不同。”姚春德介绍,燃料乙醇的生产主要依靠生物质能源,通过粮食发酵获得。巴西和美国是燃料乙醇需求量最大的两个国家,其中,巴西制造燃料乙醇的原料主要来自于甘蔗,而美国主要依靠玉米。“无论是巴西的甘蔗还是美国的玉米,都是在保证国内食用需求的前提下,用多余的部分进行燃料乙醇的制造。”姚春德说,“目前,我国仍然需要进口一部分粮食来解决百姓的基本饮食需求,还没有达到供大于求的水平,以粮食制造燃料乙醇显然不符合我国国情。”据姚春德介绍,国内乙醇制造业的主要原料原来以玉米等粮食原料为主,但2006年以来为保证国家粮食安全,政府开始限制粮食制乙醇的盲目发展,并鼓励用非粮作物原料制造乙醇。

  可用于生产乙醇的非粮作物有甜高粱、木薯、甘蔗、秸秆、废弃木料以及某些城市垃圾。我国目前主要专注于秸秆炼制燃料乙醇的项目,但秸秆中的有用成分是纤维素,纤维素制乙醇工业化难度较大,所以一直未能推广。另有调查数据显示,中美燃料乙醇在生产效率上也有较大差距,目前中国生产1吨乙醇需要3~3.1吨玉米和12吨水,而美国只要2.8吨玉米和1.8吨水,且我国乙醇生产的污染物排放也比美国严重得多。

  据了解,车用甲醇燃料可以通过劣质煤制取,那么,燃料乙醇的生产是否可以绕过生物质能源,通过与甲醇类似的方法获得?“从劣质煤当中可以制得乙醇,但反应的第一步还是先获得甲醇。”姚春德表示,通过劣质煤制乙醇不仅增加了反应步骤,还增加了成本,这种做法不可取。

  据了解,从2002年开始,为刺激陈化粮消耗,国家对燃料乙醇行业给予了原料、税收、补贴等多项优惠政策来促进产业发展:包括对四家定点企业免征5%的消费税,对生产燃料乙醇的增值税实行先征后返,以低于市场的价格调配原料并实行补贴等。2005年后,陈化粮库存基本用完,且玉米、小麦等原料价格猛涨,补贴力度逐渐减小,补贴方式也改为定额补贴。2012年对粮食乙醇的补贴标准进一步下调为500元/吨。2013~2015年,中央财政对粮食制乙醇的补贴标准逐年下降:2013年为300元/吨、2014年为200元/吨、2015年为100元/吨。

  “随着近两年粮食收购政策的改变,陈化粮的问题再一次显现。”姚春德认为,这为国家再次启动燃料乙醇战略发展提供了必要条件,但从规模来看,燃料乙醇短期内的发展将基本保持平稳水平。而在乙醇汽车方面,由于燃料乙醇产量十分有限,所以单独开发乙醇汽车的可能性并不大。

(编辑:陈伟)