能量密度远超电池,甲醇燃料车能像电动车一样火起来吗?

新车新技术 2022-07-05 11:43:56

最近,吉利帝豪的醇电混动版在贵阳正式上市,这是全球首款甲醇混合动力轿车。

说到甲醇混动,很多人并不了解,它和汽油混动车有什么不同,是不是像氢燃料电池车那样是一种全新的动力路径呢?

甲醇汽车比混动更有意义?

事实上,甲醇混动的原理和普通混动基本相同,只是将燃料形式从汽油成了甲醇罢了,并不像氢燃料电池技术那样高不可攀。其实从售价就可以看到,丰田氢燃料电池车Mirai售价约合人民币44.5万元-50.5万元,而帝豪醇电混动版12.98万元的售价,和雷神混动版基本持平。

具体来说,帝豪醇电混动基本和吉利雷神混动的结构和逻辑并无二致,整套系统由热效率达到41.5%的1.8L醇电混动专用发动机+三挡DHT电驱变速器+电池电机组成。

得益于“以电为主”的混动逻辑,帝豪醇电混动版的百公里醇耗低至9.2L。虽然看起来比汽车混动车用的燃料更多,但甲醇的单价比汽油便宜。M100车用甲醇燃料的价格为3元/L,换算下来,帝豪醇电混动版的每公里出行成本不到0.3元。

可以看到,对用户而言,甲醇混动的经济型优势十分明显。而站在国家角度,甲醇混动比汽油混动也有更有战略意义。

汽车作为能耗大户,其动力路径的选择与所在市场的能源结构有着密切的关系。像日本发电资源、动力电池所用的金属资源都依赖进口,并不适合发展纯电动车。所以我们看到丰田、本田并不热衷于造电动车,反而依托日本强大的制氢产业专注研发氢燃料汽车。

而我国的能源结构有“缺油、少气、富煤”的特点,原油对外依存度70%以上,天然气高达40%以上,而煤炭不到7%。因此,依靠以煤电为主的电力体系,推广PHEV和电动车能够让我国降低能源进口量,提高能源安全。而近年来,碳中和概念的提出,对煤电能源又提出了考验,因为即便是零排放的电动车得到大面积普及,发电端的碳排放依旧很高。

像我国这种高碳高煤的能源体系要实现碳中和,必须实现煤炭的清洁高效利用,推动煤炭产业低碳化发展。而煤制甲醇生产就是有效途径之一,不同于煤发电时直接燃烧、直接排放的方式,煤制甲醇工艺过程全封闭,生产过程绿色环保,三废均得到合理收集和利用,能源利用达到极大化。同时,使用车用甲醇燃料尾气排放CO、HC和NOX比国标汽油降低50-70%、30-50%和10-20%。简言之,使用煤炭生产甲醇比直接发电更环保、甲醇燃料使用时比汽油车更环保。因此,甲醇汽车对碳中和的贡献比混动车、电动车都要更大。

作为煤炭产业大省的贵州,已通过市场化方式推广甲醇汽车17000辆,全省投入运营甲醇燃料加注站超过60座,年消耗甲醇约25万吨,替代汽油约15万吨。其中,省会城市贵阳的甲醇出租车的投运量居全球第一,甲醇汽车和甲醇燃料加注站数量全国第一。贵阳已成为全球甲醇燃料和甲醇汽车市场化推广最成功、规模最大、覆盖区域最广的城市,并由此形成了以出租车为末端的甲醇经济产业链。

放眼全国,我们已经拥有十分发达的甲醇产业。2021 年全年,我国甲醇总产量达到 7816. 38 万吨,占全球总产量的60%。成熟的产业体系为大规模使用甲醇燃料汽车提供了可能,而这也是吉利早早地涉足甲醇汽车的原因。如今,雷神混动构型的诞生进一步提高了燃料利用率,因此吉利选择此时推出了更适合普通消费者的甲醇燃料家轿。

推广甲醇汽车总共分几步?

甲醇燃料虽好,但甲醇汽车距离大部分消费者还有很长的距离。

首先是甲醇独特的化学性质。高纯度的精醇在100°C以下对金属几乎是没有腐蚀性,但添加了各种有机酸的甲醇燃料在高温燃烧时,腐蚀性会大大提高。因为甲醇本身会发生自由基反应,生成的氧化产物甲酸会对发动机的汽缸壁造成腐蚀。同时,甲醇吸水性很强,在存储和运输过程中会吸收少量的水分,进一步加剧了其腐蚀性。此外,燃料甲醇在不完全燃烧过程中,还会生成少量的醛、酸等有机腐蚀性物质。这些化学特性要求发动机的气缸、气缸壁、燃料管路都要进行耐腐蚀设计。

与此同时,低温下,液化的甲醇燃料容易污染机油出现乳化变质问题;不完全燃烧的甲醇污染排放比汽油还要高,需要更高效的动力系统和尾气处理装置。

当然,吉利汽车从2005年就开始涉足甲醇燃料汽车,如今已经掌握了低温冷启动、专用添加剂开发、耐甲醇材料开发、排放控制、甲醇电喷控制系统、甲醇发动机开发等多项关键技术,拥有专利200余件,上述这些问题都已经得到解决,并有了帝豪搭载的这台甲醇专用发动机。值得一提的是,在商用车领域,吉利已有20余款甲醇燃料车型,累计行驶里程接近100亿公里,在可靠性方面也有了足够的积累。

车的问题得到解决并不意味着我们就可以购买甲醇车了,因为你可能找不到加醇站。虽然我国甲醇制造能力很强,但多用于工业制造上,为民用车服务的加醇站非常少。这次帝豪甲醇混动版上市地选择了贵阳,因为这里是全国甲醇产业和甲醇车应用最发达的城市。即便如此,贵阳的加醇站也仅为60+座,而加油站有近300座。其他城市就更少了,像上海、山东几乎没有车用甲醇加注站。

最后是甲醇较低的能量密度给车辆结构设计带来了挑战。汽油的能量密度可以40MJ/Kg,按照帝豪雷神混动版的3.8L的百公里油耗计算,只需要一个27L的小油箱就可以跑700公里。而甲醇混动版百公里醇耗为9.2L,700公里续航需要65L的油箱,一般中型SUV或硬派越野车才会有这么大的油箱,放在体型较小的家轿上会很难布置,这对主机厂的开发能力提出了更高的要求。

说到这里,很多人可能对甲醇燃料汽车依然没有兴趣,我也是如此。不过在几年前,我们对电动车的态度不也是这样吗?新鲜事物的普及总是需要时间,电动车推广政策颁布8年来,续航短、充电难的问题依旧没有得到根本性解决,但人们对电动车的接受度已经越来越高。甲醇汽车作为一种汽车新形态,补能体系的建设、技术的进步都更加需要时间。相信在国家能源安全面前,这些问题终究会得到解决。

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