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未来燃料 e

书屋互联 2020-07-16
未来燃料 e

随着人口增长与科技的进步,对燃料的需求量与日俱增,然而石油蕴藏量与日俱减,近年来石油价格波动很大即为明显的例子,为避免能源危机,各国积极投入新能源的开发,主要替代能源有:核能、水力发电、太阳能、生物能、潮汐能和风能等,迄今为止只有水力发电和核能有明显的功效。

从汽车所需之新能源来看,约略分为电力 (蓄电池、燃料电池)、代用燃料 (生质柴油、压缩天然气、乙醇、液化石油气) 和混合动力 (2种以上动力,如柴电hybrid) 三种。混合动力车在价格上逐渐亲民,成为车厂未来发展的方向之一;在代用燃料上 ,生质柴油 (biodiesel) 较天燃气 (gas) 和乙醇 (ethanol) 有成本上优势,目前在台湾提炼生质柴油之成本仍较石化柴油高,尚无法驱动民间业者自行量产,多以政策引导,成效有限。德国是生质柴油发展最成功的国家,其年产量占全球40%以上,已设有超过1000个加油站提供纯生质柴油。

更先进的是,在德国Dresden的能源技术公司sunfire先驱实验工厂,Audi是汽车产业唯一参与的合作伙伴,只用水和二氧化碳合成柴油e-diesel,并不用植物油脂或动物油脂做为生产原料的技术,开启替代石化柴油的可能性。

由德国联邦教育和研究部部长 Johanna Wanka教授和Audi产品永续开发部负责人 Reiner Mangold,共同为部长官方配车Audi A8 3.0 TDI quattro,加入5公升Audi e-diesel,部长Wanka表示:从CO2合成柴油是节能实践的大跃进, 如果我们可以广泛使用CO2作为原料,将对「气候保护」和「高效利用资源」议题有重大的贡献,这是实践「绿色经济」的基本功夫。

e-diesel 的生产过程

德国联邦教育与研究部于2012年5月与能源技术公司sunfire展开合成燃料的合作计画,在此计画中,Audi是汽车领域的独家合作伙伴;该计画于2013年7月开始动工兴建实验工厂,并于完成,接下来几个月要生产3000公升e-diesel。

e-diesel 的生产步骤:第1步,加热水成为蒸汽后,导入超过摄氏800度的电解装置,分解成氢气和氧气,过程中最佳化热源回收和再利用,因此效果较传统电解技术好;另外,在高温电解的好处是,能够灵活的控制过程,尤其在绿能电力达到高峰时,可以稳定装置中的电力网格,让产製过程平顺有效率。

第2步,氢和CO 2,在高压、高温下产生长链烃化合物,被称为blue crude的蓝色粗製原油,简称蓝原油,整个过程使用再生能源,可达到70%左右的生成物;第3步,如同传统石化原油可再精炼为柴油一样,蓝原油也可以转化为洁能柴油e-diesel。这种新型燃料的最大优势是它的纯度,它不含危害人体的硫和芳香族群化合物 ,它具有高的十六烷值表示压缩后非常易燃,它的化学性质很容易与任何数量的石化柴油混合,因此它适合做为混合燃料。依据Audi实验室测试结果显示,e-diesel除了自身适合作为燃料外,也可混合在石化柴油中,未来可视石化燃料的天然储量,混合搭配e-diesel,缓和石化燃料的消耗量,是相当有发展和前瞻性的燃料。

Audi产品永续开发部负责人 Reiner Mangold表示:e-diesel是电动汽车重要的替代能源,在研发e-diesel同时,也进行其它合成燃料使用CO₂,希望在提供长距离旅程时,对气候和环境生态没有影响。使用CO₂作为原料产生燃料是一个好时机,未来不只应用在汽车领域,其他领域和行业也将适用,当然也会从德国推展到其他国家。

Audi 再生能源e-fuels的发展

Audi自2009年开始研发的再生能源统称为e-fuels,除了前述的e-diesel外,还包括:e-gas瓦斯, e-gasoline汽油和e-ethanol乙醇,Audi的执行策略是利用CO₂ 作为原料,以大幅改善现行车辆产生的碳排放,实现碳中和 (碳平衡)。

生产Audi e-fuels燃料,只需要4种要件:水、CO₂ 、阳光和只有千分之几豪米的单细胞微生物;这些微生物会持续生产燃料,不需要透过光合作用进行再生;合成过程需要阳光和CO₂ ,以及盐水或废水,并不需要任何农地种植生质作物或汲取乾净的饮用水。

e-gas是在德国Werlte生产,是世界上第一座工业生产的能源瓦斯工厂。A3 Sportback g-tron就是使用 Audi e-gas燃油,这是目前长程旅途中最具环保概念的动能。因为Audi 产製e-gas所中和的CO₂量,和稍后A3 g-tron使用e-gas所释放的CO₂量完全一样多,以至达到碳中性或碳平衡。

与法国Global Bioenergies生技公司合作,发展非石化燃料

自2014年初,Audi与法国Global Bioenergies生物技术公司结合成为全球生物能源战略合作伙伴,开始非石化类燃料的汽油研究,即e-gasoline。这项创新技术,将在未来生产再生能源时,不会抢占食品生产或农业用地所製造的碳,而达到碳平衡。

广  告e-ethanol比传统乙醇燃料更环保

2012年9月Audi和美国Joule公司在美国日照充足的新墨西哥州合作,研发和生产乙醇。Joule公司最佳化了微生物、CO2和阳光产生乙醇或烷烃 (这是柴油燃料最关键成分) 的生产过程。其中CO2来自工厂、生物体的废气或是从空气中捉取。于2013年初第一次产出 e-ethanol ,其化学性质与传统的乙醇一样;在2014年1月在玻璃引擎中进行Audi e-ethanol 测试,从结果来看,其燃料属性比传统石化燃料更好,燃烧后的生成物不含有对人体有害的烯烃或芳族化合物,除了燃烧更清洁外,也降低了碳排放量。

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