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碳中和與中國汽車應對之路

2021-11-3 13:38 1398 0
簡介
【汽車碳中和】當前,汽車產業的發展進入到一個百年未有的產業重構新時代。汽車已經從“沙發+4個輪子”升級到“一臺移動的電腦”“一個移動的儲存裝置”。汽車“新四化”的發展趨勢以及碳達峰、碳中和的宏偉目標為汽 ...

【汽車碳中和】當前,汽車產業的發展進入到一個百年未有的產業重構新時代。汽車已經從“沙發+4個輪子”升級到“一臺移動的電腦”“一個移動的儲存裝置”。汽車“新四化”的發展趨勢以及碳達峰、碳中和的宏偉目標為汽車產業的發展提供了新的機遇和新的挑戰,同時也為產業發展注入了新的動能。

日前,由中國人才研究會汽車人才專業委員會、在日華人汽車工程師協會、全球汽車精英組織牽頭策劃并舉辦的2021第八屆全球華人汽車精英聯合年會暨“中國擁抱世界”汽車產業創新論壇在上海成功舉辦。與會嘉賓分享了當前汽車產業關注的話題,現整理刊發,以饗業內。

《碳中和與中國汽車應對之路》——清華大學汽車與技術戰略研究院院長趙福全

“踐行‘雙碳’不能孤軍奮戰,汽車產業脫碳是一場系統性變革,動力多元化是未來相當長時間的主旋律!

“萬物互聯”和“碳中和”正在改變著人類社會。與以往改變人類社會原動力、驅動力不一樣的是:“萬物互聯”和“碳中和”超越了技術,是全方位系統性的,涉及到社會的方方面面,并且與汽車工業息息相關。

碳中和是中國必走的路。碳中和要告別人類賴以生存的碳基能源,對世界的改變也是不言而喻的。但是因為能源無處不在,任何一個在人類社會生存的生命體都需要能源,所以這是一個立體的、系統性、全球性的問題,需要全人類共同解決。

碳中和一方面考慮的是生態環境也就是人類生存問題,更要解決人類經濟發展的問題,所以它解決的是生產生活的問題,而其中,生產則依賴能源。因為改變所有各個國家的工業能力、技術能力、生產生活方式,所以它是未來各個國家經濟、政治博弈的絕對核心要點。從這一角度來看,其政治價值遠大于萬物互聯,它是重塑所有國家在世界的經濟地位。

雙碳政策下,我國汽車工業面臨的挑戰有三個方面:

第一,規模大,關注度高。汽車產業是集大成的產業。中國交通業還在發展當中,中國還有三倍的空間。產業要發展,就面臨著碳排放的壓力。汽車產業鏈非常長,汽車減碳具有代表性的意義。

第二,國際經貿機制與市場競爭環境變化。

第三,汽車要做到雙碳目標需上下游的配合。汽車碳排放規模大,被關注度高,可視性強。

那么汽車工業如何做到控碳呢?基本上全球圍繞制造業都是一樣的,首先是解決上游能源問題;二是解決本領域的減碳問題,最終解決下游客戶問題。對于汽車工業而言,要解決全產業鏈、全生命周期的問題,從產品制造到最后報廢的全生命周期,所有的供應鏈都要減碳,而這不僅是制造、生產、物流,還要考慮到使用環節的減碳。

上游是能源,要倒逼能源產業減碳,同時還要給交通環境提出減碳。什么樣的交通環境讓汽車更加低碳,就涉及到交通中用的各類車型,以及自動駕駛在城市里要達到的比例等等。這是一個系統工程。

先看上游能源產業。未來告別化石燃料,就意味著與天然氣、石油、煤說再見。這時就要依靠可再生能源,核能,生物基燃料。目前來看,生物質燃料要解決碳基燃料的問題是不可能的;核能有安全問題,同時還有對水資源的依賴,要大規模發展也比較難。所以德國在歐洲能源危機的時候把核電站去除了,就是有這樣深層次的思考。

那么就只有可再生能源了?稍偕茉捶矫,中國已經基本把水力應用的差不多了,剩下就是太陽能和風能。太陽能和風能最大的問題是間歇性和不穩定性。發電的時候效果非常好,太陽不“露臉“、不”起風“,就沒有電。

我國制定了可再生能源的發展規劃,這是基于碳達峰制定的指標。如果說能源產業不轉型,制造業要做到低碳基本是不大可能。因為制造過程中都要使用能源,如果能源都是用碳的,那低碳是不現實的?稍偕茉词侵匾M成部分,而可再生能源最重要的是儲能問題。因此儲能才是最難的技術攻關難點,也是最大的投資熱點。目前儲能產業化最多的是蓄水和蓄熱。

未來,圍繞可再生能源是電和氫。能用電的都用電,用不了電的地方只能用氫。所以電動化是大勢所趨。電能清潔方便成本低,但是如何輸送和存儲成為考量的重點;氫則有如何制造和存儲的問題。所以這兩個方面決定了未來所有投資方向、產業發展技術方向。

我個人認為,只要解決電的問題,電動車不需要1000公里續航里程,這也是一種巨大的能耗和浪費,而且在制造電池過程中也會造成大量的碳排放。500公里續航里程的電動車比傳統內燃機制造過程中造成的碳排放高70%。對于電動車來說,制造過程中的碳排放,500公里續航里程的碳排放基本上是傳統內燃機的一倍左右。

充電解決之后,所有電動車的問題就解決了。另外電動車會成為將來儲能最重要的核心方式,那個時候就不是為了電動車本身了,因為可再生能源發電之后如何存儲,電池將會起到巨大作用。如果說一臺車按照50度電算,500萬輛車就可以做到一個三峽的發電量,當中國有1億輛保有量的時候,中國電動車保有量按照一臺車平均50度電,可以做到20個三峽。未來,國家已經把電動車儲能作為可再生能源儲能最重要的方式。

電動車儲能真的那么容易嗎?首先,儲能是要白天放電,晚上充電。這對電池有巨大的挑戰。一方面是電池循環壽命的問題,另一方面電池不僅要能充電還要能放電。另外,充電樁也是只能放電不能充電,而電網是只能送電不能收電,中國電網的靈活性只有5%,而歐洲電網的靈活性有50%左右。

再談談儲氫問題。從制造過程來說,電解水是最好的制氫方法,但是運輸的成本巨大。反過來,氨氣、甲醇作為氫的儲存能源載體,它的制造成本比氫更高,但是運輸成本非常低,所以合在一起的成本反而更低。下圖右邊上面綠色的部分是通過氨氣或者是甲醇裂解獲得氫氣成本也很高。在這種情況下,當綠色燃料成為可能的時候,很有可能就要用內燃機燒綠色燃料。

從下圖大家可以看到左邊的是氫制造加運輸的整體成本,氫是好制好用不好儲,更難運。反過來考慮到全生命周期,用氨氣和甲醇儲氫成本低得多。

我認為未來圍繞汽車行業,要解決能源行業的問題。未來汽車動力源會越來越多元化,真正電動汽車大批量發展靠現有電池體系是不支撐的,必須要有新的體系,所以我們要創新和投入。

對于轎車來說基本上就是純電,對商用車目前來看,燃料電池是長遠選項,但是技術路線還不清楚。所以商用車對于碳中和來說挑戰非常大,而對于插電式混合動力是滿足法規最好的技術。增程實際上不是簡單解決成本問題,而是解決續航里程、冷啟動問題的最佳選擇。

從氫能來說,我更偏向于氨,為什么甲醇更受歡迎?因為甲醇是液體,實際上氨也是,只要常溫9個大氣壓就是液體。一旦綠色燃料更加普及,讓碳中和提上議事議程,那么內燃機將會是重要的問題,同時還要解決氨的儲存問題。

注:本文觀點不代表《汽車與配件》立場


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