乙醇燃料汽车

    

    乙醇汽车是使用车用乙醇汽油作为主要动力燃料的汽车。一直以来,生物乙醇燃料备受争议,因为有人批评大规模使用乙醇作为燃料,会导致食品价格上涨,此外,传统制造乙醇过程中会消耗很多能源,因此,从“油井到车轮”的全过程来看,乙醇燃料并不环保。但是,通用汽车打算结束这种争论,在2008年北美车展上,通用汽车大打“E85牌”,推出了多款E85乙醇燃料车,同时,作为推动车用能源多样化的战略手段,正式宣布与美国Cosk-ata能源公司携手,在乙醇燃料技术领域内开展合作。

    事实上,通用汽车在乙醇以及乙醇燃料汽车技术研发领域中,一直走在业界的最前列。通用汽车20多年前就已经致力于乙醇燃料技术的研发,并通过和众多乙醇燃料生产商的合作,开发可以使用乙醇燃料的汽车产品。另外,通用汽车也是第一个在美国大规模应用EIO燃料(90%汽油和10%乙醇的混合燃料)的汽车制造商。20世纪90年代初期,通用和福特两家汽车公司开始研制“灵活燃料”发动机,既可以用汽油,又可以用乙醇。

    2002年,福特汽车公司公布了巴西首款汽油－乙醇双燃料车,通用汽车公司在2003年将第一款“灵活燃料”汽车投向了市场。

    目前,通用在全球已经销售了250万辆可以使用E85的车辆(同时也可以使用汽油),而在巴西,通用售出的90%以上的汽车可以使用100%的乙醇燃料,此类车型的保有量达到了100万辆。通用汽车还承诺,在2010年前,将使公司每年在北美生产的一半汽车都将适用E85。

    所谓E85就是由85%的乙醇和15%的汽油混合而成的乙醇燃料。在世界能源需求持续快速增长的背景下,乙醇成为不可再生的矿物燃料的可行替代品。通用汽车预测,从2007年到2020年,运输行业使用E85所减少的二氧化碳总排放量将超过10亿吨,从2020年起每年将减少2亿吨。

    1.通用汽车燃料乙醇概况

    通用汽车在乙醇以及燃料乙醇汽车技术研发领域中,一直走在业界的最前列。通用汽车20多年前就已经致力于燃料乙醇技术的研发,并通过和众多燃料乙醇生产商的合作,开发可以使用燃料乙醇的汽车产品。另外,通用汽车也是第一个在美国大规模应用E10燃料的汽车制造商。

    现在,通用汽车是最大的E85灵活燃料汽车制造商,目前全球在使用中的E85燃料乙醇汽车已超过了300万辆。在巴西,通用售出的90%以上的汽车可以使用100%的燃料乙醇,此类车型的保有量达到了100万辆。此前通用汽车还承诺在2010年,使公司每年在北美生产的可灵活使用不同燃料的汽车产品数量增加一倍,由40万辆增加至80万辆,2012年,通用汽车在北美生产的一半汽车都将可以使用E85。

    在2008年北美车展上,通用汽车大打“E85牌”,推出了多款E85燃料乙醇车;同时,作为推动车用能源多样化的战略手段,正式宣布与美国Coskata能源公司携手,在燃料乙醇技术领域内开展合作。

    美国Coskata能源公司2006年由一位风险投资家及化工技术人员创立,与其他生产燃料乙醇工厂不同的是,Coskata可以利用包括废旧轮胎、城市垃圾及农作物废弃物等在内的各种有机碳原料来生产燃料乙醇。一直以来,燃料乙醇备受争议,因为有人批评大规模使用乙醇作为燃料,会导致粮食价格上涨,此外,传统的制造乙醇过程中会消耗很多能源。而Coskata公司的创新技术,先是应用常规的汽化技术将垃圾等废弃物原料转变为合成气,随后把制成的合成气送人生物反应器中与微生物反应生成乙醇,最后再采用膜技术将乙醇和水分离开,如图4-21、图4-22所示,不仅减少了对传统农作物的依赖,并且在生产制作过程中消耗的能量和对环境造成的污染也大大地降低。

    

图4-21　Coskata获得燃料乙醇的方法

    

图4-22　Coskata获得燃料乙醇的原料

    2.福特汽车燃料乙醇概况

    福特在燃料乙醇的运用方面,也一直走在前列。从1996年以来,福特已经生产了200多万辆以E85和汽油任意混合比燃料的灵活燃料汽车。作为混合动力技术和燃料乙醇技术的领先者,福特第一个想到把它们结合到一起。

    在2006年的华盛顿车展上,福特推出了E85 Escape混合动力车,它是世界第一款使用燃料乙醇的混合动力车。E85 Escape混合动力车比燃烧汽油的Escape混合动力车的温室气体排放量少25%,同时能降低对石油的依赖。福特推出E85 Escape混合动力车并非用来展示,而是即刻投入到实际运行当中,一共生产了20辆,供美国六个州的政府车队使用,而前三辆车分别交付美国能源部门、可再生燃料协会和乙醇联合会理事会使用,如图4-23、图4-24所示。

    

图4-23　福克斯E85燃料乙醇汽车

福特E85 Escape混合动力车比燃烧汽油的Escape混合动力车的温室气体排放量少25%,同时能降低对石油的依赖。这也是首台直接上路运行的E85燃料混合动力车型

    

图4-24　福特F－250 Super Chief概念车

图2006年福特推出的F－250 Super Chief概念车,配备除汽油外,还可以使用乙醇及氢燃料的发动机“TRI－FLEX”;一次加满汽油、E85燃料或氢以后,行驶里程可达805km。使用氢燃料行驶,燃效可提高12%、CO2排放可减少99%;使用E85燃料行驶,燃效可提高10%,CO 2排放可减少75%

    福特也是欧洲燃料乙醇汽车的最主要制造商之一,早在2001年,他们就正式生产了第一辆低CO2排放的燃料乙醇车。2005年,新一代福克斯推出以后,福特就与欧洲的乙醇企业以及瑞典政府合作开发了福克斯的燃料乙醇版本。采用燃料乙醇E85的福克斯,在价格上与普通汽油车基本持平,而且由于环保性能高、燃油经济性好,政府还有额外的税收优惠政策,因此这款车型具有很强的竞争力。福克斯的1.8L发动机,经过一些改良后即可很好的支持E85燃料:首先,发动机的气门和气门座,都改用特殊强化材料制成,以保证发动机工作时,气门机构可以承受足够的冲击;其次,燃料乙醇和普通汽油的燃点不同,新发动机采用了可调的新式点火方式,这样就可以适应各种燃料的不同要求;最后,燃料乙醇不像汽油那样容易受到低温的影响,因此一旦温度降低到－15℃,发动机气缸体就可以进行预热,比普通汽油车更容易启动。除了福克斯以外,福特在欧洲许多畅销车型,比如蒙迪欧、C－MAX、Galaxy等车型,都有E85版本。

    3.萨博汽车燃料乙醇概况

    依托于政府的大力支持,瑞典对于燃料乙醇的运用在欧洲显得十分活跃,萨博汽车就是其中典型的代表。2004年的巴黎车展上,萨博推出了一款可同时使用汽油和燃料乙醇的2.0L涡轮增压发动机。该发动机可以将两者掺和在一起使用,发动机的管理系统可以自动作调整。这种可以使用灵活燃料的发动机最大功率输出比同规格的汽油发动机要高出20%,且车辆在中、高负荷状态下的油耗表现更好。

    2006年斯德哥尔摩车展上,萨博推出了使用100%燃料乙醇的混合动力概念车(见图4-25)。该车强大的动力来自191k W 2.0L燃料乙醇涡轮发动机和总共53k W电动机,最大转矩375N·m。功率和转矩分别比普通的汽油发动机高出24%和25%。配有一前一后电动系统,前置15k W电动机/发电机安装在飞轮与变速器之间,集成了发电机功能,能够产生15k W功率和120N·m转矩,将动力传输给前轮,后置38k W电动机负责驱动后轮。前后驱动系统的使用提升了启动时的加速效果和行驶中的动力输出,在没有增加燃油消耗的情况下动力提升了28%,0～100km/h加速只需要6.9s。而同排量汽油发动机的加速时间为8.8s。这台车还集成了停车/起步系统,可以节省燃油5%～7%。在50km/h以下时可以使用纯电动驱动,行驶距离10～20km,电量过低或超过50km/h时发动机自动重新启动。

    

图4-25　萨博E100燃料乙醇混合动力概念车

    从2007年开始,萨博推出的所有四款概念车全部采用燃料乙醇作为发动机动力源,表达了该品牌对于这种燃料的重视,包括2007年日内瓦车展上的BioPower 100、2008年北美车展上的9－4X BioPower概念车、2008年日内瓦车展上的9－X Bio Hybrid概念车和2008年巴黎车展上的9－X Air概念车。