乙醇汽车为何静悄悄
  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。