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碳中和背景下,燃油车出路在哪儿?

——专访中国工程院院士贺泓

2021年10月22日作者:文雯来源:中国环境报

  近日在能源基金会、清华大学碳中和研究院、清华大学全球变化研究院、北京大学环境科学与工程学院、生态环境部环境规划院的共同支持下,中国清洁空气政策伙伴关系(China Clean Air Policy Partnership, CCAPP)2021年度会议——“碳中和与清洁空气协同路径”在京举办。在这次会议上,记者围绕碳减排背景下燃油车的发展等相关问题,专访了中国工程院院士、中国科学院生态环境研究中心副主任、区域大气环境研究卓越创新中心首席科学家贺泓。

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  中国环境报:生态环境部近日发布的《中国移动源环境管理年报(2021)》显示,2020年移动源污染已成为我国大中城市空气污染的主要来源之一,是造成细颗粒物、光化学烟雾污染的重要原因。另一方面,为了解决城市大气污染问题,很多地方正大力推广电动汽车。从碳减排角度看,燃油车还有未来吗?

  贺泓:从20世纪九十年代开始到2016年,我国先后实施了国零到国六的机动车排放标准。可以说燃油车排放标准提升速度很快,基本追上了发达国家的脚步。与以前没有标准的时候相比,目前我国机动车排放强度大幅下降。但是即使维持这样一个较低的排放强度,仍然会对城市大气带来一定的污染。

  这主要是因为即使新车已经实施了国六标准,但是依然有很多高排放的燃油车还在使用,不能一夜之间将这些高排放车辆全部取代。

  我的观点是如果燃油车都执行国六排放标准,机动车所带来的城市大气污染问题不会再成为一个大问题。但是从碳中和的角度看,交通运输部门的绿色转型必须加快速度。

  目前,我国交通运输领域的二氧化碳排放量占我国工业全部排放量的1/10左右。而随着工业领域向清洁能源方向转型,交通运输领域如果不积极行动起来的话,二氧化碳排放量的占比将越来越大。

  从碳减排的角度看,在绿色能源在能源结构中的比重日趋增加的背景下,发展新能源汽车是一个趋势。

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  中国环境报:那如果从全生命周期角度看,与新能源车相比,燃油车还有生存空间吗?

  贺泓:不论是燃油车还是新能源车,都需要能源。如果我国60%~70%的电力都来自火力发电的话,即使全部使用新能源汽车,也可能会对整个区域的环境产生一些负面影响,其减碳效果也会打折扣。

  从全生命周期来看,新能源车对二氧化碳的减排,乃至对整个环境质量的影响是正还是负还有待研究。但对城市的大气环境质量来说,新能源汽车肯定是有好处的。我们保护环境的最终目的还是保护人体健康。因此,在城市中,新能源车替代燃油车是个趋势。但是,这并不等于燃油车就会完全消失。在某些条件下,燃油车也有着生存的土壤。

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  中国环境报:燃油车如何自我革新以适应新形势?

  贺泓:我主要是做柴油车排放控制的相关研究,因此也提出了一个柴油车的碳中和三步走的路线:短期,提高柴油机热效率,优化排放后处理系统,实现CO2与污染物协同减排;中期,发展碳中性燃料掺烧及相应排放后处理技术,实现柴油机的部分乃至全部碳中和;长期,发展碳中性/零碳燃料直接燃烧技术、重整制氢燃料电池技术,实现彻底碳中和。

  在城市中,乘用车可以使用电动车等新能源汽车,因为乘用车基本上是短距离、定点运输,比较容易实现电动车替代。

  但是商用车一般用来做较长距离运输,使用新能源车的话,途中存在不能及时充电或更换电池的风险,因此必须要携带大量电池。但是如此一来,其运输的货物重量就必须相应减少,从而影响货车运输效率。

  因此,我觉得商用车低碳发展出路还是在燃料电池方面。燃料的能量密度比电池要高很多,可以满足长途运输的需要。尤其是对长途运货的重型卡车来说,最终采取燃料电池是一个非常好的发展路线。

  另一方面,随着内燃机技术的发展,燃油车的热效率也在提升。目前燃料电池的热效率是60%。而柴油机的热效率已经提高到50%左右,下一步目标是提高到55%~60%。因此,未来到底是谁胜出还不得而知。我大体判断可能是燃料电池会胜出。

  但这并不意味着柴油车会退出历史舞台。与燃料电池技术相比,内燃机技术非常成熟可靠。虽然使用新能源肯定是未来发展方向,但是商业应用更青睐可靠性和稳定性,燃料电池要想完全取代内燃机,还有很长一段路要走。

  燃油车会不会被新能源车取代,这是由市场规律决定的。如果未来机动车排放标准继续加严的话,其尾气后处理的成本将越来越高,可能会面临被取代的局面。


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编辑:宋阳