采用天然气减少排放

作者:Wolfgang Pester 文章来源:AI《汽车制造业》 发布时间:2018-05-15
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CNG天然气汽车大约可以减少25%的CO2排放,几乎没有颗粒物排放,同时可以使氮氧化物排放量降低95%以上,因此天然气是内燃机的最佳替代燃料。尽管如此有利于环境保护,但为什么德国只有大约十万辆左右的CNG天然气汽车呢?

发动机有害气体排放标准和欧盟燃油消耗标准将从2020 年起降低,CO2 排放限值为95 g/km,但目前柴油和汽油的研发压力越来越大,同时它们的价格也在不断上涨。面对如此情况,急需一种新能源替代内燃机燃料,因为天然气的燃烧比汽油和柴油更加清洁,所以天然气被称为内燃机最理想的替代燃料。然而,在德国注册的CNG(压缩天然气)车辆只有大约只有10 万辆,而意大利则有100 万辆。那么造成这一结果的原因又是什么呢?

正如大众公司天然气发动机集团公司的代表Jens Andersen 博士所指出的那样,其中一个重要的原因就是:在过去一段时间里对天然气以及它在汽车领域中应用的优点介绍得太少,对其宣传力度不够。其他人认为,目前德国国内只有920 个CNG 加气站,基础设施有点薄弱。为了能够在德国境内随时随地地为车辆加注天然气,全国大约需50 万个天然气供应站,这对于德国来说是一个巨大的能源储备工程项目。大众汽车集团公司与天然气生产、供应和加气站运营领域中的合作伙伴一起合作,希望到2025 年时实现德国天然气车辆突破百万辆大关,将加气站网络扩大到2 000个左右。

降低税收

为推动这一项目的进展,大众集团公司在市场上推出了CNG 型号的天然气燃料车辆。作为一种可持续发展的能源,国家的税收政策方面对CNG也给予一定的税收优惠。其中,在2026 年前加气站CNG 的价格会享受减税的优惠;但在购置CNG车辆的价格优惠方面,Andersen 博士表示:“我们需要的是政策上对天然气汽车给予扶持,而不是像电动汽车那样给予价格上的优惠。”CNG 的能量密度为13.0 kWh / kg,汽油只有12.0 kWh / kg、柴油只有11.8 kWh / kg,1 kg 天然气的含能量相当于1.5 L 高级汽油的含能量或者1.3 L 柴油的含能量,所以对天然气车辆的驾驶人来说,虽然前期购买天然气与购买汽油或者柴油存在较高的价格差,但因为其能量密度大于汽油和柴油,所以天然气车辆的驾驶人可以在节省燃料方面迅速地得到补偿。由于迄今为止加气站的加气柱中还没有可比性的升价格的数据,因此汽车驾驶人员还没有每升CNG 天然气与柴油和汽油直接对比的可能性。“我们已经与政策规范的相关制定者讨论了这一问题,而且已经明确会在加油站、加气站给出每升天然气与同等汽油的价格的对比数据,这也许在未来两年内就能实现。” Andersen 先生说。

图2 奥迪A4 Avant g-tron 2.0 TFSI 轿车有四个CNG 天然 气储罐,是一款结构紧凑的后驱式车辆,将包含汽油箱的 整个燃料模块作为一个整体部件安装在一起

图2 奥迪A4 Avant g-tron 2.0 TFSI 轿车有四个CNG 天然气储罐,是一款结构紧凑的后驱式车辆,将包含汽油箱的整个燃料模块作为一个整体部件安装在一起

目前,德国的天然气发动机是一种能够利用天然气和汽油两种燃料的发动机,它主要是利用CNG 来工作的,当天然气用完时可以利用汽油继续工作,奥迪A4 Avant g-tron 2.0TFSI 就应用了这种设计(图1)。大众集团公司开发的这种双燃料发动机是一种先进的增压发动机,可以将天然气和汽油直接喷射到燃烧室进行工作,在耐高压的、耐腐蚀的塑料储罐中对压力20 MPa 的压缩天然气进行存储,而储罐数量的多少则视车辆型号和要求的CNG 天然气行驶里程
而定。

在新的CNG 天然气轿车中,汽油处于备用燃料的地位。例如,图2 所示的全新奥迪A4Avant g-tron 2.0 TFSI(g-tron 代表天然气CNG)拥有四个19 kg的天然气储罐,而它的备用油箱则存储着25 L 的汽油。在NEFZ油耗循环测试中,125 kW 的奥迪A4 Avant 2.0 TFSI 轿车的CNG 压缩天然气储罐的容积允许它行驶500 km。当天然气的
剩余的容量少于0.6 kg,剩余压力低于1 MPa 时,控制器即切换到汽油工作模式,在这种模式下双动力车辆继续行驶的最大行驶距离为450 km,因此,它的总行驶里程覆盖了增压柴油车的行驶里程。

在可持续发展的奥迪

图3 奥迪“e-gas”型g-tron 平台

图3 奥迪“e-gas”型g-tron 平台

“e-gas” 型g-tron 平台( 图3)的天然气轿车中,可以利用水、CO2 甚至秸秆和绿色垃圾产生的清洁能源行驶。这些燃料在排气时排出的CO2 与燃料生产过程中需要的一样多。在下萨克森州奥迪的生产厂中,从2013 年起就有一套这样的绿色能源生产设备了——每年生产轿车并不合算。因为Golf TGI1.4 的驾驶人要行驶57 000 km之后才能收回天然气轿车比GolfTDI 1.6 多支付的775 欧元。因为与柴油的价格相比较压缩天然气的价格优势只有1.14 欧元/100 km。另一方面, 与燃油价格相对较低的1.0 TSI 汽油车相比较,CNG 轿车的价格要高3 650 欧元。通过比较,显而易见,车队运营商使用CNG 车辆是比较有利的。“我们将为运输公司提供CNG 车辆的全包租赁服务。所以,就不必再为燃料价格而担忧了,因为天然气的价格总是比柴油要低的”。JensAndersen 先生表示。

1 000 t 的“e-gas”燃料,消耗大约2 800 tCO2。这个产量可供1 500 辆g-tron 平台的车辆每年碳中性地行驶15 000 km。据奥迪公司介绍,按照从“燃料源到车轮”的全方位考察,CNG 天然气车辆的行驶几乎是碳中性的车辆行驶,与具有可比性的汽油发动机车辆相比较,其CO2 排放量减少了80%。
 

价格比较

那么,私人购置CNG 天然气轿车合算吗?对此,比较了可以使用三种不同燃料的四门大众Golf Trendline 车型。NEFZ 油耗循环测试是这一“比较计算”的基础。Golf 1.4 TGI BlueMotion(81 kW) 轿车的价格为24 175 欧元。CNG 天然气技术和所需的压缩天然气储罐都有自己的价格。柴油Golf 1.6TDI(85 kW) 轿车的价格为23 400 欧元, 比天然气轿车的价格低775 欧元。汽油Golf1.0 TSI(81 kW) 的价格为20525 欧元,比CNG 版的天然气轿车便宜3 650 欧元。压缩天然气的价格为0.96 欧元 /kg,按照100 km 消耗3.6 kg 计算约为3.46 欧元。每行驶100 km,1.6 LTDI 柴油发动机耗油4.1 L,柴油价格为1.12 欧元/L 的, 耗油费用为4.59 欧元。最昂贵的是1.0 TSI 汽油发动机轿车,100 km 的燃油价格为6.24 欧元,因为它在NEDC测试每行驶100 km 要消耗4.8 L汽油,而Super E10 汽油的价格为1.30 欧元/L。对于每年平均行驶约15 000 km 的客户来讲,CNG轿车并不合算。因为Golf TGI1.4 的驾驶人要行驶57 000 km之后才能收回天然气轿车比GolfTDI 1.6 多支付的775 欧元。因为与柴油的价格相比较压缩天然气的价格优势只有1.14 欧元/100 km。另一方面, 与燃油价格相对较低的1.0 TSI 汽油车相比较,CNG 轿车的价格要高3 650 欧元。通过比较,显而易见,车队运营商使用CNG 车辆是比较有利的。“我们将为运输公司提供CNG 车辆的全包租赁服务。所以,就不必再为燃料价格而担忧了,因为天然气的价格总是比柴油要低的”。Jens
Andersen 先生表示。

 

 

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