柴油将走向何方
洁净交通
柴油曾被视为神奇燃料——高效、动力足,较之汽油,它的二氧化碳排放量更低,对环境友好。然而,近来对柴油的质疑之声日渐高涨。它是否洁净?是否安全?是否还有未来?
2015 年,某些汽车制造商被曝在柴油机尾气排放测试中造假,引发了有关这一燃料环境影响的巨大争议。随着部分研究将柴油排放物与呼吸道疾病和癌症联系起来,欧洲几大城市响起禁止柴油车的呼声,公众的信心也随之动摇。柴油是否已穷途末路,还是能扭转颓势?来自卡尔斯鲁厄理工学院的柴油科学家 Thomas Koch 教授和欧洲交通与环境组织洁净车辆专家 Julia Poliscanova 就此分享各自观点。
“目前欧洲如此专注于柴油,目光非常短浅。电动车能实现尾气零排放,我相信它才是未来交通的强大动力。”
Julia Poliscanova
现任比利时布鲁塞尔交通与环境组织洁净车辆与空气质量部门经理。该组织倡导在欧盟乃至全球范围内推行基于可持续发展准则的交通政策。她曾协助伦敦市长与欧洲议会处理能源和交通等问题。
“最新一代柴油发动机洁净而高效。但我相信我们不能局限于依赖某一种能源——未来,我们既需要柴油车,也需要汽油车和电动车。”
Thomas Koch 教授
现任德国卡尔斯鲁厄理工学院活塞发动机研究所所长。2013 年前,他就职于戴姆勒集团商用发动机部门,负责管理燃烧、涡轮增压与燃料。他为柴油发动机的诸多创新成果作出贡献。
Creating Chemistry:巴黎、斯图加特与马德里等城市正面临一大挑战,即 2025 年前全面禁止柴油车。这项举措是否合理?
Thomas Koch 教授:柴油车禁令并不合理。现代柴油车对于城市排放量的影响微乎其微。从投资成本角度来看,柴油车或许并不适合所有驾驶场景,但最新一代柴油车已解决氮氧化物排放问题。在常见驾驶条件下,柴油车的氮氧化物排放量远低于更加严格的新版欧洲限制许可,甚至还低于许多汽油发动机。很多旧车型的确没那么环保,但关键在于当下如何优化这些车型,而不是禁止柴油技术。
Julia Poliscanova:我赞同洁净的柴油车仍可以在未来存在,但现实情况是目前市场上的柴油车并不洁净,它们的实际道路驾驶排放量超过新的排放限值。这些车辆可能还会在道路上行驶15年,而搭载最新技术的柴油车最早也要到 2019 年才能通过审批上市销售。这一问题虽然在实验室里已得到解决,但现实生活中肯定还未被解决。为了净化空气,城市别无选择。
除了柴油车,另外两种最常见的车辆是汽油车和电动车。它们是否为更好的选择?
Koch:所有解决方案都必须助力全球交通发展,前提是不对人体健康造成影响。对于城市短途出行而言,汽油车、汽油混合动力车或电动车都是极佳的选择。如果年驾驶里程超过1.2万公里,柴油车优势更大。只要不对健康构成威胁,我乐于尝试任何技术。我认为这些技术并无本质差别。不过,如果驱动电动车的电能源自温室气体排放量较高的燃料(如煤炭),那就另当别论了。
Poliscanova:新一代汽油车将装配颗粒物捕集器,但依然会产生尾气。相对来说,电动车能实现尾气零排放,所以这是零排放和低排放的区别。就电能的环境影响而言,比利时布鲁塞尔自由大学曾做过一项研究,对采用不同电能组合方案的电动车进行了生命周期的分析,并将其与柴油车作对比。研究结果表明,只有在电动车所需电能完全依靠燃煤电厂产生时,其数据才会稍逊于柴油车。随着我们增加能源组合中的可再生成分,电动车优势将愈发显著。
你是否相信纯电动车乃大势所趋?
Poliscanova:如果政策制定者有此意愿,那么完全有可能在本世纪中叶实现纯电动车的市场。从中期来看,汽油发动机是理想的组合,可先过渡到汽油混动车,再到插电式混动车,最终变为纯电动车。行驶里程问题已基本解决,今年或明年上市的纯电动汽车行驶里程都将超过 200 公里,三年内将突破 300 公里。随着成本的不断下降,预计到本世纪 20 年代初,电动车的竞争力几乎能与传统汽车一较高下。我认为目前充电设施依旧是一个问题,不过我们有足够的时间攻克它。此外,我认为今后交通方式会大变样。如今的变革呈现三大趋势:电动车、无人驾驶汽车、共享汽车。它们将共同塑造未来的交通。如此看来,电动车贡献巨大。
“借助混合工艺,柴油技术将提升至新水平,得到进一步改善。”
Thomas Koch 教授
Koch:毫无疑问,无人驾驶与共享交通的未来具有无限可能,不过这与汽车用电能还是内燃机驱动并无关联。的确,电动汽车是一种解决方案,但为何这一技术是唯一选择?目前这种技术确实存在一些缺陷,比如车重、行驶里程、以化石能源为基础的发电方式以及基建设施成本,这些都将以税费形式转嫁给消费者。试想一下如果无法把交通能源(目前主要为液体燃料)与用于其他领域的能源分开,当发生故障时,我们整个经济将变得多么脆弱。我相信在未来相当长的一段时间内,我们仍然需要柴油车、汽油车以及混合动力汽车。
柴油将在哪些领域的混合燃料方案中发挥重要作用?
Koch:对于中远程汽车,以及特别是长途卡车而言,使用柴油发动机依旧是实现环境平衡的最佳选择。对于标准四门轿车来说,柴油发动机传动力更好,二氧化碳排放量较汽油发动机低 10% 至 20%,同时也低于汽油混动系统。从柴油的整个生产流程来看,由油井到油缸,再从油缸到车轮,柴油发动机的二氧化碳影响低于汽油发动机。简而言之,我们需要柴油。
Poliscanova:柴油车每公里燃油效率的确比汽油车高。但过去几年,汽油车正在逐渐缩小这一差距,尤其是小型车之间的二氧化碳排放量相差无几。相对而言,柴油容易引发不当的消费行为,因为它会鼓励消费者尤其是欧洲消费者购买更大型的汽车,进而抵消了燃油效率的优势。因为卡车的存在,柴油仍将占据一席之地,但长期来看,人们的选择会更加丰富。我们可能不会将所有卡车电动化,因为电池太重,但我们还有其他方案,比如通过电线为卡车充电的电动高速公路。
如何比较不同动力之间的维护与运行成本?
“过去几年,汽油车正在逐渐缩小与柴油车的差距。两者的二氧化碳排放量相差无几。”
Julia Poliscanova
Poliscanova:根据欧洲消费者协会调查,就汽车保有总成本而言电动车是更好的选择。Element Energy 最新研究发现,未来几年,电动车将足以与传统汽车分庭抗礼。整个市场中占据较大份额的汽车租赁领域中,电动车与柴油车已不相上下。到本世纪20年代初期,租赁电动车将赶上私家车。从消费者的角度来看,我认为目前电动车的一大问题在于车型不够丰富,否则电动车销量有望进一步增加。
Koch:电动车的保有总成本依然高于柴油车。在许多驾驶环境中,它们的竞争力仍然有限。以德国为例,销售汽油车与柴油车带来约 360 亿欧元税收收入,若没有这笔收入的支持,电动车的推广将承受巨大压力。不过,正如我之前所言,电动车在某些领域具有吸引力,我也很乐意看到有竞争力的电动车问世。不过,在很长一段时间内,柴油车将仍然是一个有吸引力、对消费者友好的选择。
消费者的选择还受到政府奖励与税费的影响。若公平竞争,市场将如何变化?
Koch:若削减电动车补贴,这项技术的推广肯定会受阻。我承认电动车很有吸引力,某种程度上而言,纯电动车也适合城市交通。政府应该做的是设立环保标准,让市场提供符合标准的车型,而不是强制使用哪种技术。借助混合工艺,柴油技术将提升至新水平,得到进一步改善。未来数年内,在不考虑税费的情况下,柴油车对消费者仍有吸引力,它也是最环保的交通工具。
Poliscanova:在欧洲,柴油车税费较低,因此,柴油车占新车销售量 50% 左右。但在没有柴油补贴的市场,柴油车的销售份额不到 5%,如美国低于 1%,中国不到 2%。如果欧洲取消燃油补贴,那么柴油车需求量将下降,我们会生产更多紧凑城市车型。在欧洲城市中,我们不需要那么多柴油车。
两位有何结论?
Poliscanova:柴油的主要劣势在于复杂的尾气处理过程。我们的确可以增添新的技术方案、新的尾气处理环节、新的排气管、新的催化剂、新的传感器,但柴油车会因此变得非常复杂且昂贵。相对而言,电动车更为简洁洁净,保养成本低。而且我们应考虑其竞争力:全球 70% 的轻型柴油车都在欧洲出售,中美两国所占份额均不到 1%。欧洲以外的地区并未沿着柴油车之路前行,这一情况不容忽视。我个人认为,未来属于电动车。
Koch:我很困惑柴油技术的反对者为何会忽视那么多事实来辩论。不过,有一点我们均无分歧:目前的燃油技术并不环保,我们从其他地方进口化石燃料,然后在欧洲燃烧。我们应当开发纯合成燃料,如 100% 环保的碳氢化合物。我们已开始着手处理这一问题,开发这一重要技术是正确之举。当前,经济适用的柴油车帮助人们自由驾乘,全天候随时出发,不论是零下 15 度的严寒还是 40 度以上的酷暑。这也是人类的一大梦想。
巴斯夫观点:未来的交通出行或许将以电动为主,但我们相信柴油仍能发挥重要作用。为此,依靠化学创新,我们开发了一系列洁净技术,包括最新的柴油发动机和电池驱动的电动车。
如果我们认真看待目前对于全球变暖状况的各种预测,我们需要柴油。较汽油而言,柴油在二氧化碳排放量与燃油效率方面优势明显。更重要的是,最新的柴油发动机具有前所未有的洁净程度,能清除尾气中 99% 的氮氧化物与颗粒物。这并不仅仅是实验室的测试数据。欧盟于 2017 年强制执行最新的实际道路驾驶排放测试,对所有上牌新车在实际道路驾驶条件下的污染物排放情况进行检测。测试结果证明,无论是在实验室还是实际行驶过程中,全新的柴油车均展现出良好的洁净性能。幸运的是,在巴斯夫化学家与工程师的支持下,我们的催化剂技术能帮助新车通过最严苛的环境测试,达到严格的尾气排放标准。
洁净柴油:混动交通方案中不可或缺的一部分
我坚信,电池驱动的电动车将在未来市场中占据大量份额,成为未来混动交通方案中的重要组成部分。在可以预见的未来,行驶里程、电池重量与动力输出会继续将纯电动汽车限制在短途通勤与轻型载重领域里。此外,费用也会是一段时间内的限制因素。为将电动车与内燃机车的购车总费用控制在同一水平线,必须大幅降低电池成本。在这方面,巴斯夫同样贡献重大。巴斯夫为锂离子电池开发并生产先进的正极材料,探索下一代电池材料和技术。
最新的柴油发动机能清除尾气中99%的氮氧化物与颗粒物。
由于电动车尚处于技术开发初期,如果我们希望实现《巴黎气候协定》将全球变暖幅度控制在 2℃ 的迫切目标,那么我们需要将洁净柴油视作混动交通方案不可或缺的一部分。我们可以畅想纯电动化的未来,但一系列的洁净技术在当下更具现实意义。与其寄希望于一场电动交通的革命,充分利用一切现有选择似乎更为明智。例如,合成燃料(碳中和)同样有助于实现全球碳排放目标。
未来的交通必须是可持续的。如何实现这一目标必须基于事实展开持续探讨。同时,我们的技术将继续提供丰富多样的洁净方案,以便消费者根据自身需要作出最适合的选择。