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刘科:碳中和下动力技术应百花齐放
 作者:站长 日期:2023/5/29 9:55:20 人气:358 标签:行业资讯   

刘科:碳中和下动力技术应百花齐放|长沙市汽车及零部件产业技术创新战略联盟

刘科:碳中和下动力技术应百花齐放,长沙市汽车及零部件产业技术创新战略联盟

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中国汽车报网

在5月17日—19日举办的第三届车用动力系统国际高峰论坛上,与会专家学者、企业代表达成了“双碳目标驱动下,车用动力技术路线多元化协同发展”的共识。期间,澳大利亚国家工程院外籍院士、南方科技大学创新创业学院院长,清洁能源研究院院长刘科从能源全生命周期角度,对中国碳中和战略和动力系统技术路线进行了分析。

“碳中和的核心是能源转型,其中最主要的就是用风能、太阳能等可再生能源取代化石能源、加上电动车和氢能等新技术取代石油。”刘科指出,太阳能和风能在有太阳,有风的时段发电比火电便宜,可以让世界完全改变,但因太阳及风的不稳定行,必须要有好的储能技术助力实现碳中和。目前来看,抽水储电、电池、压缩空气是储能的三板斧,但都只是短期储能技术,且储电成本很高。比如,电池储电给手机、电脑、电动车供电没问题,但几百MW到GW级的大规模储电最便宜的还是抽水储电,而抽水储电的技术一百前就有了;这说明大规模储电不能仅仅依赖电池,要换赛道。同时储能不光有以上提到的短期(24小时内)储能技术,还要有长期(如几天到几周或更长时间)的储能技术。

刘科进一步表示,中国发展电动车是必然的,主要因为我国的石油73%靠进口。但其实,电动车这个概念并不新。在110年前,以爱迪生为首的一批科学家,认为汽车的未来是电动车,以福特为代表的汽车公司走的是燃油车路线,到1920年代以后却完全碾压电动车,这背后需要考虑两方面的原因:一是体积能量密度。假设汽车的油箱为1立方米,每种能源蕴含的能量密度大小,也就决定了汽车能跑的距离远近。人类花费上百年、上万亿的研发经费投入,至今,电池的能量密度也就几百千瓦时每立方米(取决于不同电池),而汽油的则达到8600千瓦时每立方米;二是液体是最好的储能载体,其能量密度高,既可以陆上管路输送,还可以便宜的跨海输送,而且可以长期储存。另外,内燃机如果的造第一台价很贵,但设计一旦成型,经过流水线规模化生产,每台的成本会极大降低,目前也就每千瓦100元左右,但电池需要一定量的镍、钴、锂等金属,贵金属储量和产能有限,若电动车发展速度过快,势必会导致金属价格暴涨。

在刘科看来,电动车的确是实现碳中和的好技术,但其发展需要四个同步,协同发展;不要各地一窝蜂的上,对这个产业的健康发展不利。电动车的发展一是要和电网的清洁化同步。目前,煤炭发电居于主导地位(69.5%),从全生命周期看,电动车表面是电开车,实际上大部分是靠煤开车,对减碳的贡献非常有限;二是要和金属供应链同步发展;否则,制造电动车的各种金属原料价格暴涨,而车的价格不能同比例增长,导致电动车厂亏损;三是要和电池回收技术同步,这样不但能够缓解电池对环境的污染,还可以解决金属供应短缺的问题。与此同时,他详细介绍了氢能及燃料电池技术路线的优势及相应的技术路径。

他指出,氢气的制取容易,成本也不高;但氢气的储运具有很大难度。因此,从易于存储运输的角度来看,能源多样化及液态化是必然道路。风能和太阳能如果能上网,尽量优先上网,但对无法上网,弃风弃光的绿电可转化成绿色的液体燃料储存下来,即绿色甲醇,则是更为合理的能源解决方案,这也是长期储能技术。另外,从中国的天然能源禀赋和工业基础来看,中国有很成熟的煤制甲醇技术。但煤制甲醇每吨甲醇要排放3..5吨的CO2,如果按欧洲今天碳税每吨100欧元左右,煤制甲醇厂不可持续。用绿电电解水制得的绿氢绿氧取代煤制甲醇厂的煤气化及空分制氧,虽然不是100%绿色,但也能够做到减碳约75%,CO2排放太多不行,但没有人类也没法活,因为我们呼吸的氧气及吃的食品都是CO2光合作用形成的;因此零碳是不可能达到,而且如果真正零碳,人类也不可持续。因此如果由今天的煤炭经济转化为绿色甲醇经济,我们在碳中和的路上不仅迈进一大步,而且具有可行的经济性。

“因此,我认为燃烧像绿色甲醇这种由绿电制得的绿色液体的内燃机既不应被禁,还要大力发展,尤其是绿色液体燃料和动力电池的混动或增程是未来的重要发展的方向之一。”刘科说到,“碳中和背景下,动力系统技术路线要百花齐放,我们不要争论到底要走哪条技术路线,不要用绿色燃料去反对电池,也不要用电池去反对绿色燃料;在天气暖和的平原城市,用纯电动也没问题;但在寒冷的地方及山区,混合动力及增程是很好的选择;在山区要爬坡的大卡车,用电池不太现实,直接用绿色甲醇内燃机也是很好的选项;因此每个技术都有发展空间,把产品做好,让市场去选择。”

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