内燃机低碳和零碳技术路径及关键技术

2022-01-17 | 编辑：中机教育网 | 来源：未知 | 浏览量：

　　内燃机作为一种高效高功率密度的燃料化学能转化为机械能的热力机，被广泛应用于道路交通及非道路移动机械领域，是交通运输、工程机械、农业机械、国防装备等领域最重要的动力来源。通过与电动化和智能化技术结合仍有较大的节能提升空间，内燃机相比氢燃料电池动力和电动汽车，产业链更完整，技术成熟度更高，成本更低，未来通过燃用碳中和燃料的新能源内燃机，在我国2060年实现碳中和后，仍可以在重型卡车、工程机械、船舶、航空等动力装备以及混合动力系统中大规模应用，低碳和零碳技术的应用将助力中国能源和交通领域早日实现碳中和。

　　中国内燃机学会常务理事、清华大学汽车安全与节能国家重点实验室/航空发动机研究院副院长帅石金教授团队撰文：“碳中和背景下内燃机低碳和零碳技术路径及关键技术”，在分析欧、美、日、中等主要国家和地区的碳中和目标及实现路径的基础上，提出内燃机近中期低碳和中远期实现零碳的技术路径，对内燃机使用生物质燃料、绿氢、绿氨、绿电合成液体燃料（e-fuel）等碳中和燃料需要解决的关键技术进行了解析，对内燃机实现碳中和的技术进行了总结梳理，为实现内燃机碳中和指明了方向。

　　文中指出多项研究结果表明，如果从全生命周期分析，目前不同国家和地区的电动车碳排放可能不低于以内燃机为动力的汽车，这与发电能源中煤炭占比较高以及电动车和蓄电池在制造过程中的碳排放明显高于燃油车和混动车有关。由此说明，在一个国家的发电能源中化石燃料占较大比重时，即使作为理想新能源汽车的电动车也不是低碳或零碳的，只能伴随着不断低碳化的电力供应而逐步实现碳中和。在中国现阶段可以粗略将混动车HEV（带有高效汽油机）与电动车BEV 的碳排水平视为同等或略高；至2030 年前后，由于采用低碳燃料（CNG/LNG 等低碳化石燃料）和生物质混合燃料（乙醇汽油、甲酯柴油等），以及内燃机效率的进一步提高，燃油车的碳排放显著降低；至2040 年前后，随着各种碳中和燃料的应用（以高比例掺混使用），燃油车碳排放进一步降低；最终在2050 年前后，由于各种碳中和燃料生产技术成熟及成本降低，加之内燃机效率的显著提高（高达50%～60%），燃油车可以实现零碳排放。尽管这一设想是针对汽车或混动车的，但可以拓展到所有内燃机使用领域，即只要燃料实现了碳中和，则内燃机也就实现了零碳排放。可以说，当内燃机开始使用碳中和燃料时，它也可以称之为新能源内燃机，它所搭载的汽车也可以称为新能源汽车。

　　为响应“2030碳达峰/2060碳中和”的国家战略目标，发动机产业链、高校、科研机构等核心单位组成强强联合体，成立了“中国发动机碳中和创新联盟”以下简称联盟。联盟将研究探讨减碳、控碳技术路线，系统梳理关键技术难题，组织上中下游优势力量，实现自主创新技术突破，创建绿色动力规范标准，促进构建产业发展体系，支撑政府科学决策，催生绿色动力发展政策，共同创造我国绿色动力产业链和实现发动机碳中和。