eFuels：为所有汽车提供低碳解决方案

 

虽然合成燃料（eFuels）有望成为低碳替代方案，但这一愿景最终能否成为现实？

尽管电动车在当前的乘用车替代动力系统市场占据主导地位，但整个交通行业的脱碳前景正变得越来越不明朗。为了实现交通脱碳目标，各国政府和企业正在积极推广多种未来技术，其中包括氢燃料和合成燃料等备用替代方案。

然而，美国近期的氢能发展受到了一些阻碍。2024年2月，壳牌宣布大幅削减其加州加氢站项目并关闭了几个站点，这不仅对当地的氢能源汽车车主造成了打击，也对加州的氢能基建计划造成了重大影响。2021年8月，现代汽车宣布与壳牌合作在加州增建48个加氢站时，该公司曾表示，“增建加氢基础设施对于快速提升零排放燃料电池汽车的普及率至关重要”。

 

尽管在美国关闭了氢气站，壳牌仍在继续努力将氢气用于运输，尤其是大型车辆。（壳牌）

这或许可以解释为什么多家加州丰田经销商开始对2023款丰田Mirai提供4万美元补贴（Mirai，美国购得的氢能源车型之一，起售价略高于5万美元）。丰田在接受SAE采访时表示，“氢燃料电池技术有望成为各种产品和车型的零排放解决方案”，公司不会放弃这一技术。此外，丰田曾在公司内部发布会上表明即将推出第三代丰田Mirai。目前丰田已在日本和欧洲市场推出这一车型。

欧洲和亚洲的氢能发展进程顺利。2023年12月，由数十家氢能企业和投资商组成的氢能委员会发布了更新版《氢能洞察》。该报告指出，各国已宣布在2030年之前建设1400个氢能项目，其中540个位于欧洲，248个位于北美（位居第二）。不过该委员会也同时指出，“由于可再生氢能生产成本上涨和全球发展增速低于预期，导致清洁氢能产业的发展正面临阻碍。具体表现为，已宣布的2025年前清洁氢供应量减少了10%。”

进入eFuels时代在此背景下，人们开始将目光投向合成液体燃料（简称eFuels、合成燃料）。eFuels支持者认为，这种碳中性替代燃料可以用从大气中捕集的二氧化碳和可再生能源生产，可以替代汽油、柴油、航空燃料或其他石油燃料。

 

保时捷在智利的 eFuel 项目可直接过滤环境空气中的二氧化碳（CO2），然后与氢气结合制成液体燃料。（保时捷） 保时捷是最积极拥护eFuels的汽车制造商之一，目前已投资超过1亿美元用于eFuels的研发和生产。此外，保时捷还与智利高度创新燃料公司（HIF Global）合作，在智利南部巴塔哥尼亚建设了一家生产“潜在碳中性”燃料的试点工厂。与其他eFuels生产基地类似，这家工厂主要生产合成汽油和可再生甲醇。该工厂利用当地丰富的风能资源进行电解水制氢，并使用陶瓷过滤器（如催化转化器）来捕获空气中的二氧化碳。保时捷表示，生产1L eFuels需要用到3L淡化海水制成的氢气，以及从6000m3空气中捕获的二氧化碳。只要绿色电力和水资源供应充足，这个想法就具有可行性。

 

保时捷位于智利蓬塔阿雷纳斯的 Haru Oni 生产基地在测试期间每年生产约 130,000 升eFuels。（保时捷） eFuels的支持者声称，一旦这一工艺完全商业化，就可能推动燃油车的大规模脱碳。虽然在大约15年前，生物燃料在美国兴起时也曾有过类似的说法，但业界一致同意，这一愿景将在未来几十年内成为现实。马自达汽车欧洲公司研发部副总经理Christian Schultze在接受SAE采访时表示，即使是电动车需求不断增长的国家也应该考虑采用eFuels。

 

马自达汽车欧洲公司研发部副总经理Christian Schultze（马自达） Schultze说，“德国的电动车市场份额仅略高于2.5%，而传统汽车市场份额高达97%。对此我们可以袖手旁观吗？难道不应该采取措施同样减少这些车辆的排放吗？而实现这一目标的最快的唯一途径就是替代燃料。 Schultze表示，相较于难以与标准燃料混合使用的先进生物燃料，eFuels更加易于使用，因为其化学性质可以设计成与石油基燃料相同。Shultze明确指出，虽然eFuels燃烧时也会排放二氧化碳，但它排放的是先前从空气中捕获的二氧化碳，而不是新开采的化石燃料排放的二氧化碳。 他表示，“虽然看似不多，但如果可以将现有车队中20%的化石燃料替换为eFuels，就可以实现超出现有电动车10倍的减排量。为了将电动汽车推向市场，我们已经投入了大量资金，并提供了许多补贴和激励措施。这说明什么？说明我们应当采用多种解决方案，而这正是马自达的目标。” 此外，Schultze表示，供应充足的eFuels还可以使现有的燃油车车主保留较高的车辆残值，并帮助那些没有大量电动车保有量的国家实现脱碳目标。因为这种“接近”碳中性的eFuels可以直接替代传统化石燃料，无需大规模改造基础设施。

日本、欧洲也开始使用2022年年中，Eneos、铃木、斯巴鲁、大发、丰田和丰田通商等六家汽车公司共同成立了旨在“研究优化燃料生产工艺的方法”的“下一代汽车燃料生物质创新研究协会（Next Generation Automobile Fuels，或称RABIT）”。2023年3月，马自达也加入了该协会。 此外，eFuels的其他支持者还共同成立了“eFuels联盟”，该联盟的成员包括马自达、采埃孚、博世和保时捷，以及埃克森美孚和雷普索尔等石油公司。采埃孚E-Mobility部门转型、战略和数字化负责人Sal Ahmed在接受SAE采访时表示，采埃孚集团支持采取技术开放性解决方案（如使用替代燃料的新型变速箱），以满足相关政策的要求。 Almed指出，“无论是轻型还是重型车队，eFuels都是脱碳的备选方案之一。”他补充说，欧洲议会和欧盟理事会已委托欧洲委员会审核轻型和重型eFuels汽车的注册方法，采埃孚对此点赞。 他指出，“尽管美国eFuels相关立法和监管措施的推出相对落后，但我们支持采取包括eFuels在内的综合性解决方案，以负责任的方式减少交通领域的所有汽车碳排放。” 马自达汽车欧洲公司研发部副总经理Schultze表示，eFuels在欧洲的发展前景似乎更好，部分原因在于欧洲碳排放标准预计将在2026年进行修订。该系列标准基于2009年的欧洲轿车碳排放法规和2011年的货车碳排放法规修订而成，最早于2020年1月实施，并于2023年4月进行了再次修订。即将推出的修订法规已经酝酿了两年多，旨在进一步扩大规模，以寻找减少大气中二氧化碳含量的最佳途径。 Schultze对SAE提到，“电动车仍然是一种可行的解决方案，但现实情况就是欧洲电动车的普及率并没有达到预期，我们不得不质疑仅有一种解决方案是否足够。坦白说，如果只采用单一解决方案，那就意味着必须忍受因此造成的所有问题。” 他同时指出，除了充电基础设施和成本问题外，电动车还存在其他方面的问题。即使未来欧洲将所有汽车都替换为电动车，旧车还是会在其他地方再出售和使用。eFuels为所有汽车都提供了一种低碳解决方案。尽管在柴油门事件之后，欧洲政策对电动车以外的其他替代方案都显得十分犹豫。 Schultze表示，“虽然马自达没有卷入这起丑闻，但依然会面临政策上的保守态度。我们一直努力让大家明白，发动机本身并没有问题，有问题的是化石燃料。因为化石燃料燃烧会向空气中排放二氧化碳，而这正是我们想要避免的。”

多家供应商涉足内燃机领域由于新售低碳或脱碳燃料汽车仍需新部件，因此采埃孚等供应商继续运营甚至扩建其内燃机相关的生产设施。2024年2月，采埃孚宣布将投资5亿美元，用于扩建其位于南卡罗来纳州格雷考特的制造工厂Gray Court，这家可以灵活调整的工厂将生产用于乘用车和商用车的传统内燃机和电动车部件。 此外，这家成立于2010年的工厂还将生产8速和9速变速箱。采埃孚在Gray Court工厂投资了2亿美元建设一条新的生产线。该生产线将向美国三大商用车制造商提供轻混和插电式混合动力汽车的变速箱。Gray Court工厂已于2023年底生产了首批PowerLine 8速自动变速箱。采埃孚计划到2025年之前将这家工厂的变速箱年产量提升至20万台。随着持续扩建，Grey Court工厂将生产传统燃油车、插电式混合动力汽车和电动车的推进系统（面向乘用车和商用车）。采埃孚董事会成员Stephan von Schuckmann在一份有关投资公告的声明中表示，“GrayCourt是我们的第一家反映当前行业和全球转型趋势的工厂。”

 

采埃孚的第四代8速HP变速箱可用于传统、轻混和插电式混合动力系统。（采埃孚） 根据采埃孚的本地化战略，公司还将从2025年开始在Gray Court工厂生产乘用车变速箱，包括第四代8HP变速箱（已在宝马7系和X5上使用）。这款8速混合动力变速箱传递最大功率高达160kW，最大扭矩高达332磅英尺（450牛米）。 从宏观上看，低碳和脱碳燃料在汽车行业中具有巨大的潜力，但也存在更多的潜在问题。以前的液体燃料替代品（如玉米基乙醇和藻类燃料）曾被寄予厚望，但至今尚未取代石油产品。马自达汽车欧洲公司研发部副总经理Schultze认为eFuels仍然具有广阔前景，甚至有望用作可持续航空燃料（SAF）。但对于未来的种种挑战，他也十分坦诚。 他指出，“eFuels领域目前还没有大规模量产设施，只有少数用于研究的生产设施，产量仅为数百升或数千升。” 他表示，由于目前产量很低，eFuels的价格居高不下，但航空公司可以推动eFuels的发展。 “航空燃料和汽车燃料之间不会出现竞争。eFuels必将实现，至少会用作可持续航空燃料。但我们希望并相信，eFuels也将用于轿车、火车和卡车。说白了，不论什么交通工具，排放的二氧化碳都是一样的。”