內燃機低碳和零碳技術路徑及關鍵技術

發布時間:2022-01-14 15:00    來源:中國內燃機學會

關鍵詞:低碳 關鍵技術 內燃機 技術路徑 零碳

摘要:中國內燃機學會常務理事、清華大學汽車安全與節能國家重點實驗室/航空發動機研究院副院長帥石金教授團隊撰文:“碳中和背景下內燃機低碳和零碳技術路徑及關鍵技術”, 在分析歐、美、日、中等主要國家和地區的碳中和目標及實現路徑的基礎上,提出內燃機近中期低碳和中遠期實現零碳的技術路徑,對內燃機使用生物質燃料、綠氫、綠氨、綠電合成液體燃料(e-fuel)等碳中和燃料需要解決的關鍵技術進行了解析,對內燃機實現碳中和的技術進行了總結梳理,為實現內燃機碳中和指明了方向。

  內燃機作為一種高效高功率密度的燃料化學能轉化為機械能的熱力機,被廣泛應用于道路交通及非道路移動機械領域,是交通運輸、工程機械、農業機械、國防裝備等領域最重要的動力來源。通過與電動化和智能化技術結合仍有較大的節能提升空間,內燃機相比氫燃料電池動力和電動汽車,產業鏈更完整,技術成熟度更高,成本更低,未來通過燃用碳中和燃料的新能源內燃機,在我國2060年實現碳中和后,仍可以在重型卡車、工程機械、船舶、航空等動力裝備以及混合動力系統中大規模應用,低碳和零碳技術的應用將助力中國能源和交通領域早日實現碳中和。

  中國內燃機學會常務理事、清華大學汽車安全與節能國家重點實驗室/航空發動機研究院副院長帥石金教授團隊撰文:“碳中和背景下內燃機低碳和零碳技術路徑及關鍵技術”, 在分析歐、美、日、中等主要國家和地區的碳中和目標及實現路徑的基礎上,提出內燃機近中期低碳和中遠期實現零碳的技術路徑,對內燃機使用生物質燃料、綠氫、綠氨、綠電合成液體燃料(e-fuel)等碳中和燃料需要解決的關鍵技術進行了解析,對內燃機實現碳中和的技術進行了總結梳理,為實現內燃機碳中和指明了方向。

  文中指出多項研究結果表明,如果從全生命周期分析,目前不同國家和地區的電動車碳排放可能不低于以內燃機為動力的汽車,這與發電能源中煤炭占比較高以及電動車和蓄電池在制造過程中的碳排放明顯高于燃油車和混動車有關。由此說明,在一個國家的發電能源中化石燃料占較大比重時,即使作為理想新能源汽車的電動車也不是低碳或零碳的,只能伴隨著不斷低碳化的電力供應而逐步實現碳中和。在中國現階段可以粗略將混動車HEV(帶有高效汽油機)與電動車BEV 的碳排水平視為同等或略高;至2030 年前后,由于采用低碳燃料(CNG/LNG 等低碳化石燃料)和生物質混合燃料(乙醇汽油、甲酯柴油等),以及內燃機效率的進一步提高,燃油車的碳排放顯著降低;至2040 年前后,隨著各種碳中和燃料的應用(以高比例摻混使用),燃油車碳排放進一步降低;最終在2050 年前后,由于各種碳中和燃料生產技術成熟及成本降低,加之內燃機效率的顯著提高(高達50%~60%),燃油車可以實現零碳排放。盡管這一設想是針對汽車或混動車的,但可以拓展到所有內燃機使用領域,即只要燃料實現了碳中和,則內燃機也就實現了零碳排放。可以說,當內燃機開始使用碳中和燃料時,它也可以稱之為新能源內燃機,它所搭載的汽車也可以稱為新能源汽車。

  為響應“2030碳達峰/2060碳中和”的國家戰略目標,發動機產業鏈、高校、科研機構等核心單位組成強強聯合體,成立了“中國發動機碳中和創新聯盟”以下簡稱聯盟。聯盟將研究探討減碳、控碳技術路線,系統梳理關鍵技術難題,組織上中下游優勢力量,實現自主創新技術突破,創建綠色動力規范標準,促進構建產業發展體系,支撐政府科學決策,催生綠色動力發展政策,共同創造我國綠色動力產業鏈和實現發動機碳中和。

  “中國發動機碳中和創新聯盟”20家核心發起單位:

  1.中國內燃機學會

  2.中國汽車工程學會

  3.中國船級社

  4.中國船舶工業行業協會

  5.中國船舶集團有限公司第七一一研究所

  6.濰柴控股集團有限公司

  7.天津大學

  8.上海交通大學

  9. 清華大學

  10.一汽解放汽車有限公司

  11.東風汽車集團有限公司

  12.廣西玉柴機器集團有限公司

  13.中國石油化工集團公司

  14.中國石油石油化工研究院

  15.吉利控股集團有限公司

  16.安徽江淮汽車集團股份有限公司

  17.云南云內動力集團有限公司

  18.重慶長安汽車股份有限公司

  19.大連理工大學

  20.北京交通大學

  

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(責編:yangbo)
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