发展环保客车的困境与希望
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根据我国实施的环保新标准,欧Ⅲ排放的柴油机、CNG、LPG发动机为动力的城市客车,将成为今后的主导车型。电动城市客车、混合燃料客车目前国内开始试验性运行,预计2008年将开始投入使用。
与柴油发动机相比,CNC、LPG燃气发动机更为环保,而且造价并不高,目前使用安全问题正在逐步解决,相信将来会有大的发展,而且在短期内应该成为解决排放污染的主要手段之一。然而推广这些清洁能源的最大困难是气站的建立,由于安全等因素考虑,这些加气站无法建在市区,同时一个城市要合理建成加气站体系,其投入也非常昂贵,这很大程度上限制了这类客车的推广。另外,目前CNG、LPG等燃气发动机的技术和性能仍需进一步改进,由于性能不稳定在局部地区LPG公交车已经造成了营运费用大幅提高等问题。据悉,比LPG更环保的LNG已经在长沙试验成功,以今天科技的发展速度,这些技术的成熟并可以大量的投入营运不会太远了。
最为理想的是氢燃料电池动力。目前氢燃料电池动力已经受到很大关注,氢燃料有很多让人乐观的特点:排放无污染、能源效率高,其最大的优点就是取之不尽、用之不竭,获取氢最容易的方法就是电解水。目前,燃料电池动力的推广还有很多困难,技术上的障碍、氢能源大量生产和存储、建设供给设施的巨额费用等等。
客车常用的几种环保动力技术
客车的能源供给方式主要包括燃油(柴油、汽油)、燃气(LPG、CNG、LNG)、电力3大类。这几种能源当中,国家认定:LPG、CNG、LNG、电力以及清洁油为清洁能源,其中作为动力源的排放标准依次为电力<CNG/LNG<LPG<普通燃油。
从技术方面而言,当年中国客车企业的研究方向主要是进一步加大对传统燃油车技术的完善,而同时CNG和LPG技术性也正在发展和完善中,电动车技术目前性能还较差,需要进一步完善。从技术长远的发展趋势来看,环保客车生产的目标应是CNG、清洁柴油和电力。从经济的角度看汽车清洁能源的话,考虑到车辆购置成本、气体供应以及气站建设等多个方面,LPG<CNG<电动。综合到中国客车业的现状,到目前为止,众多客车企业开发的产品也还是以LPG为主要方向。
天然气容易组织完全的燃烧,且燃烧时CO2排放少,但由于十六烷值低,不能直接用于压燃式发动机,柴油机应用天然气时多采用喷射柴油引燃天然气的双燃料方案。这种方案的最大优点是微粒排放少,烟度低,但需要两套燃料供给系统而使其结构复杂,燃料供应的调节比较困难。天然气在汽车上使用的需采用高压气瓶来储存,同时建设高压加气站网络需要巨额投资,其续驶里程不如燃油汽车,造成天然气发动机汽车缺乏机动性,但应用天然气对缓解石油危机有着很大的现实意义。CNG应该是将来一段时间客车环保技术发展的主要研究对象。
混合动力,顾名思义是将原动机、电动机、能量储备装置(蓄电池)组合在一起,它们之间的良好匹配和优化控制,可充分发挥内燃机车和电动车的优点,避免各自不足,是当今最具有实际开发意义的低排放、低油耗车型。世界各国其实都在致力于开发先进的混合动力电动车,美国、日本还有欧洲都在近几年有了长足的发展。近些年在国内外各大客车展上我们也看到有混合动力汽车展出。另外,我国的混合动力汽车研究也逐渐进入了实质性阶段。宇通、金龙、深圳五洲龙等企业都已经能够生产此类客车。
虽然燃料电池是未来最有前途的汽车动力源,但目前许多领域的关键技术尚未完全突破。研究人员仍未找到可以完全替代稀有贵金属
Pt 的催化剂,质子交换膜和极板由于技术不成熟也还未能大批量工业化生产,电堆的热管理系统尚处于实验性阶段。另外,氢燃料的制备、存储和运输的基础设施投资巨大,关键技术和成本等方面还存在需要攻克的难关,燃料电池在短期内尚难实现大规模产业化的目标。
其他动力能源。大多数专家坚信,氢气将是未来汽油最可靠的代替品,但氢动力的发展障碍在于必须确保使用的安全性和必须有一套高效的燃料添加装置。
生物燃料。乙醇,一种可替代燃料,将会降低30%的一氧化碳和10%的二氧化碳排放,我国政府在2001年开始推广乙醇燃料的使用。阻碍生物燃料乙醇广泛应用的因素在于它的生产成本过高,大概为传统燃料汽车的4倍。
双酯类柴油。双酯类柴油又称生物柴油,由柴油和向日葵花、油菜籽中的甲基酯混合而成。该燃料通常含有11%的氧来增强燃烧。甲基酯与柴油以30%的比例混合制成的,在技术上和环保方面都达到了理想的水平,颗粒排放能降低22%
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需要指出的是为满足日益严格的要求,上述技术需考虑成本等具体因素的综合采用。未来发动机技术的发展重点是进一步降低NOx和PM的排放量。从国外的发展来看,欧Ⅰ发动机一般通过机内净化措施及优化进气、燃烧过程,采用进气增压技术解决;欧Ⅱ发动机在前述基础上进一步采用中冷技术和EGR、电控燃油泵,部分机型采用氧化型催化器;欧Ⅲ以上发动机在前述基础上为提高喷油压力一般采用电控共轨系统或单体泵、泵喷嘴,EGR也广泛应用,同时采用氧化型催化剂或颗粒过滤器,但前提是必须使用高品质燃油。
满足欧Ⅳ、欧Ⅴ以上标准的机型目前处于研制当中,需进一步进行优化,采用复合型催化剂及降低NOx的措施,这些措施都将大大提高发动机成本。研究代用燃料发动机能较好地解决这一问题。
产业化尚需时日
环保类客车进入市场批量生产、实现产业化尚有很多问题需要解决:一是现阶段新型环保类客车技术还有诸多的技术关口尚未得到突破,生产出来的客车相比而言造价偏高,市场需求量并不大,而且环保作为一项公益性的理念,企业在重视这一理念的同时,却也不得不考虑自身前期研发的投入与具体经济回报之间的比较。二是研发周期与环保时限之间的冲突也是企业难以下手的原因之一。企业投入开发完善其新产品需要一定的时间,相比国家越来越严格的排放法规而言,部分企业在投入产出上也有些应接不暇。
注意环保还需要从大环境出发,我国各地对环保客车的要求不一,到目前为止,国内真正谈得上提倡注重引进环保车型的也只有北京、上海以及少数省会城市及沿海发达城市。注重环保应该从整个国民的大环境入手,否则,提倡的环保也只将是一句空话。
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