齊魯晚報·齊魯壹點記者 蔡宇丹
這不是一場簡單的零和博弈,未來將是多種技術路線並存。內燃機行業不是夕陽產業,不創新的企業才是夕陽產業。
1. 內燃機界的呼聲:講“零碳”,要從全產業鏈算總賬
“電動汽車、傳統內燃機動力汽車、氫燃料電池汽車三者未來產業地位如何?”這是去年10月31日,為來年舉行的第二界世界內燃機大會預熱的一場新聞發佈會上,記者這樣問。
今年4月21日,第二界世界內燃機大會在濟南召開,在大會新聞發佈會上,記者面對台上的內燃機專家,拋出的第一個問題就“很有挑戰性”:“‘雙碳’目標下,有聲音説內燃機或將退出歷史舞台,你怎麼看?”
正在舉行的上海國際車展上,電動汽車近於瘋狂的軍備競賽,讓人似乎感覺大趨勢不可逆,一夜之間新勢力崛起,整個世界的遊戲規則都在被顛覆。
對這個問題,中國船舶集團有限公司第七一一研究所所長董建福這樣“接招”——他説,內燃機行業不是夕陽產業,那些在碳減排以及零碳排放的道路上不進行創新的,才是夕陽產業。
以船用柴油機為例,現在船用動力95%以上是柴油機,因為柴油機性價比高,特別適合遠洋商船的大功率輸出。在船用大功率驅動領域,目前其他任何動力技術都難以達到柴油機的效果。
事實上,關於這個眾所關注的熱門話題,2020年10月31日,在濟南召開的內燃機可靠性技術國際研討會上,中國工程院院士、內燃機可靠性技術國家重點實驗室學術委員會主任蘇萬華做的《發展新一代內燃機的重要意義》這個開場報告,就用一系列數據進行了研判——
其一,以內燃機為動力系統的商用車,目前承擔了我國客運78.8%、貨運77%的市場構成。中國幅員遼闊,這一情況將長期存在。
其二、不管是發展新能源還是傳統內燃機動力,都要考慮到成本的有效性。一座加氫站建設成本是傳統加油站的3倍;3.5噸重燃料電池物流車製造成本是同級別燃油車成本的8-10倍。
其三,節能減排這筆賬,要用“全生命週期”算總賬。從能源開採、零部件材料開採,到整車報廢回收處理整個環節看,電動車未必更減排。
在這次新聞發佈會上,董建福再次強調,現在説碳排放,不能只説終端;説 “零碳”,一定要從全產業鏈的角度通盤計算。
2. 內燃機減碳的三條路線
關於內燃機的減碳路線,董建福提到三條技術路徑:一是提高熱效率;二是採用代用燃料。甲醇、氫燃料,LNG氣體、氫氣等;三是從排放氣體的治理技術上突破,即二氧化碳的捕捉及封存技術。
在為期四天的大會上,針對這三條減碳路線,來自清華大學、天津大學等高校、上汽、東風、吉利等汽車廠商以及濰柴、玉柴等發動機廠商分別了細分領域的主題演講。
傳統內燃機行業相關產業鏈到底有多努力? 4月23日這天,關於高效清潔燃燒和有關排放治理的後處理技術這兩個分會場,將從下午1點半開場,一直加場到22點;提升內燃機技術一個重要的組成部分就是各種控制與測試技術,這次大會也專門為“控制與測試”這個板塊加開了夜場;這次大會一共錄用559篇論文,各種技術方案都搶着要在這個內燃機領域最高端的技術和學術交流平台上發聲、佔位,來自新能源的挑戰,讓整個行業整個產業鏈爆發出前所未有的創新熱情,連這個產業鏈裏的一滴潤滑油也在想方設法怎麼助力碳減排,為此大會這次專門安排了分會場討論。
在濟南舜耕國際會展中心舉行的第二屆世界內燃機大會展覽會上,“減排”成為關鍵詞。
從螺栓連接、燃油噴霧、催化劑、燃料電池、到滿足國VI排放的柴油機潤滑油中國標準……在這場大會上,你能找到那些鐫刻着大變革時代的歷史細節:中國給自己設定的一場沒有退路的目標、低碳時代引爆的新一輪工業革命,是如何廣泛又深刻地影響到最傳統的內燃機整個產業鏈條一系列連鎖反應。在這種倒逼式改革中,一個工業體系的全面升級正在以倒計時的方式加速到來。
如果你想感受一下內燃機行業到底有多拼,可以週五(4月23日)晚上7點半來山東大廈“趕夜場”,聽聽清華大學、天津大學、上海交大、東風汽車、中國北方發動機研究所等的專家和研究員們晚上10點以後還在這裏思維碰撞。
在董建福看來,對於整個內燃機行業來説,現在最大的挑戰是有了時間表,到2030年要實現“碳達峯”,對碳排放貢獻比較大的發動機領域必須有明顯的技術進步。
3.“雙碳”時間表下比拼熱效率
天津大學教授、內燃機燃燒學國家重點實驗室原主任堯命發説,交通運輸是最大的二氧化碳排放源,卡車在國內運輸業中擔當重任,去年國內重卡銷量達到160萬輛。由於對功率的需求、運行的環境,目前還沒有一種方案能夠替代柴油機,在可預見的未來,重卡還將在國民經濟和國防建設中發揮重要作用,提高柴油機熱效率是降低碳排放的必然的選擇。
自1897年,世界上第一台柴油機成功面世,歷經百年的改造升級與新技術應用,柴油機熱效率從26%提升到46%。隨着排放法規的日益嚴苛,熱效率的提升遇到了很大瓶頸,是世界公認的行業技術難題。
客觀上講,也正是新能源技術高度發展,倒逼內燃機行業加快技術升級和產品換代。新一代內燃機不斷進行電動化、數字化、智能化改進,不斷地追求熱效率提升。
2020年9月16日,濰柴發佈全球首款突破50%熱效率柴油機,這款柴油機能夠滿足國六/歐Ⅵ排放要求,並率先具備了量產和商業化條件。
以目前46%行業平均熱效率水平估算,熱效率提升至50%,柴油消耗將降低8%,二氧化碳排放減少8%,按照目前國內重型柴油機市場保有量700萬台估算,如果全部替換為50%熱效率柴油機,每年大概可節約燃油3332萬噸,減少二氧化碳排放10495萬噸。
柴油機由數千個零件組成,熱效率的提升是一項龐大的系統工程。濰柴動力方面透露,這款熱效率超過50%的柴油發動機,開創五大專有技術——協同燃燒技術、協調設計技術、排氣能量分配技術、分區潤滑技術、智能控制技術,解決了高效燃燒、低傳熱、高可靠性、低摩擦損耗、低污染物排放、智能控制等一系列世界級難題。濰柴與博世集團以及其他全球供應商、全球研發諮詢機構展開合作,進行了一場全產業鏈的協同創新。
在4月21日的新聞發佈會上,東風汽車公司汽油機專業總工程師張社民説,內燃機隨着熱效率持續提升,在相當長時間內應該還是主要動力源。東風在商用車柴油機領域發佈了“龍擎”動力總成品牌後,在乘用車領域首次推出“馬赫”動力品牌,這顯示了東風在高效發動機和混合動力方面繼續加大研發,進行新的技術突破的決心和信心。
張社民透露,目前東風汽車研發的增壓直噴發動機熱效率已經達到41.07%,行業最高,下一代發動機熱效率將達到45%的目標。
為了實現“碳達峯,碳中和”,東風規劃在高效發動機方面迭代創新,比如在高效智能的燃燒系統,阿特金森循環、高壓縮比、高能點火、主被動預燃室、稀薄燃燒技術、點燃壓燃技術、高低壓EGR技術、高效增壓器技術,還有高效智能的熱管理系統,以及深度降摩擦技術等方面我們繼續創新和攻克關鍵技術,爭取在2030年實現50%熱效率,為汽車行業在2030年前實現碳達峯規劃好自己的技術路線。
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