沼气作为车用燃气应用模式的研究

2011-05-15东风汽车股份有限公司吴杰民

太阳能 2011年11期

关键词：车用沼气瑞典

东风汽车股份有限公司 ■ 吴杰民

一引言

为了应对全球温室效应的加剧和化石能源的减少，全球开展了大量研究，寻找替代能源和清洁能源。目前使用较广泛的替代燃料有压缩天然气、液化石油气、乙醇燃料、生物柴油、二甲醚等。而这些替代能源是以消耗资源为代价的，部分替代能源的产业化有相当的难度。

沼气是一种可再生的清洁能源，它利用人畜粪便、有机垃圾物等，经过发酵而产生，沼液、沼渣还可综合利用，是很好的无污染有机肥。沼气的利用尤其是作为车用燃料的应用已引起包括中国在内的许多国家的重视。

二沼气作为车用燃料在中国具有广阔的发展前景

1 沼气作为车用燃料在发达国家已得到普遍应用

瑞典是目前沼气应用发展最迅速的国家。瑞典沼气的年总产量为1400GWh，主要产自200多家市政污水处理厂的污泥消化池，其产量约占总产量的60%，其余为垃圾填埋场(约占30%)以及工业污水处理厂和混合消化厂产生的沼气(约占10%)。瑞典已经成功将沼气作为车用燃料应用于汽车、火车，并建设了一批沼气动力汽车加气站。例如瑞典东南部城市林雪平(Linkoping)沼气厂每年处理各种有机废物，产生的沼气量约为20～30GWh，自2001年开始，提纯后的沼气通过地下管道直接提供给2km外的供热站以及车用沼气供应站，满足当地近400辆公共汽车的燃料需求。林雪平有世界第一列纯沼气动力列车；林雪平城内所有的公共汽车都采用沼气驱动，并有9个可给轿车充沼气的加气站。瑞典人口900万，目前已经有40多家沼气提纯工厂投入运营，全国沼气消费量已经超过天然气。目前，瑞典的轻型沼气动力车数量正在以50%的速度增长。到2020年瑞典将建立150座沼气加油站、拥有10万辆沼气动力车辆以及实现相当于1500GWh的沼气销量。

法国一家制造沼气燃料的环保循环加工厂每年为法国北部城市提供400万m3的无害绿色沼气燃料，其第四大城市里尔市内的所有公交车的发动机燃料全部使用沼气。

德国以沼气为燃料的奥迪A4轿车速度“赛过”布加迪。奥迪在海外市场上推出了一款以沼气为燃料的A4车型，该车由德国改装厂Jurgen Hohenester 改装生产。目前此车型成为以沼气为燃料的最快车型。

2008年9月4日，荷兰格罗宁根市公交系统部分公交车辆成功实现使用沼气燃料作为新动力系统。这种新燃料已经开始在10辆MAN铰链公交车上使用。该市计划未来在格罗宁根省发展250辆纯沼气动力客车或沼气CNG混合动力客车。

目前，把沼气提纯净化成高热值气体能源，作为车用燃气的技术已十分成熟。沼气在欧洲已实现工业化生产，沼气作为车用燃料已在欧洲、美国、日本等发达国家得到普遍应用。在欧洲，到2030年沼气将替代25%～35%的石油燃料作为道路运输燃料使用。

2 我国沼气生产已初具规模，呈快速发展趋势

我国沼气产业发展已经历了50年的历程，尤其是最近10年得到快速发展，我国政府对发展沼气产业已累计投入240亿元，且呈现不断加大的趋势。截至2009年，我国户用沼气已达3507万户，各类沼气工程5.7万户，沼气年生产能力已达140亿m3。目前我国的沼气主要用于农民的日常生活(做饭、照明、取暖等)，部分用于发电，但不能并入电网。我国沼气生产能力为发展沼气车用燃料提供了良好的现实基础。

3 我国丰富的沼气原料资源也为大力发展沼气产业创造了条件

据有关专家分析，我国目前的沼气原料资源有：养殖业粪便和垃圾可产沼气500亿m3；工业有机物废渣；废水及城市垃圾可产沼气100亿m3；秸秆利用可产沼气1000亿m3。

4 能源短缺和环境污染问题使沼气作为车用燃料的广泛应用成为可能

相比其他发达国家而言，我国的能源供需平衡显得十分脆弱，我国经济对能源的依赖程度非常高。根据国际能源署的最新数据，我国在2009年消耗22.52亿吨石油当量，甚至比美国21.70亿吨的石油消耗总量还要高出4%，成为全球第一大能源消耗国。随着我国近年来汽车保有量的增长，家用电器增加导致的用电量增长以及工业生产对水、电、油、煤需求量的猛增，我国对能源的需求不断提高。需求不会减少，只会增加，而供给却存在不少不稳定的因素。2009年，我国石油和原油对外依存度都超过了50%的警戒线。目前全球每天消耗原油1000万吨，每年消耗原油近40亿吨，照此速度，地球上的原油还有40年将面临枯竭。从长期来看，随着石油储量不断减少，石油价格必然不断上涨。虽然中国的油价可以保持稳定，但缺乏弹性，在国际油价波动时必然承受巨大的压力。高度依赖石油的经济增长模式，从长期来看不可持续。

随着经济的快速发展，煤炭消耗量将不断增加，我国煤粉尘和二氧化硫排放量将以4%的速度增长，若不尽快采取有效措施，大气煤烟型污染问题将越来越严重。同时，随着城市化的发展，汽车和摩托车拥有量迅速增加，许多城市出现了明显的汽车尾气污染问题。根据有关专家预测，到2020年我国汽车保有量将达到2亿辆，由此带来的能源短缺和污染问题可想而知。而与此同时，我国政府在哥本哈根会议上郑重承诺：到2020年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%，其艰巨性和紧迫性不言而喻。

沼气作为可再生的清洁能源，是一种很好的现有能源的替代品，既可缓解能源紧张问题，又可变废为宝，有效减少环境污染问题。一方面利用城市和农村各种污染废弃物生产沼气，可有效治理环境污染问题；另一方面利用沼气作为车用燃料，产生的温室气体大大低于石油、天然气等常规能源，可明显减少汽车尾气排放。就经济性而言，国外的对比资料表明，沼气为动力的机械使用成本低廉，具有市场竞争力。沼气作车为用燃料具有热值高、抗爆性好、温室气体排放低等优点，大力推广沼气作为车用燃料不失为解决环境污染、缓解能源危机的一种途径。因此，沼气作为车用燃料在我国具有广阔的发展前景。

5 我国利用沼气提纯压缩制成车用天然气技术已成熟，沼气发动机和相关适用汽车产品也十分丰富

如东风南充、朝柴、康明斯和玉柴均开发了一系列适用沼气作燃料的发动机，东风汽车公司还开发了适用沼气作燃料的城市公交车、出租车、市政环卫和城市物流运输车。东风汽车公司积极响应国家能源和环保战略思想，目前已与地方政府部门密切合作，积极推进实施“给汽车一个清洁能源，还城市一片蓝天”工程计划。此项计划的实施，将使上述四类车辆年均使用成本降低1.4万～2.5万元，单车年均降低二氧化碳排放量9000～31000kg。

三沼气作为车用燃料的应用模式

1 国外经验借鉴

瑞典作为目前沼气车辆燃料应用最为成功的国家，其发展模式值得借鉴。

(1)为大力推动沼气动力车辆市场的发展，瑞典采取了以下措施：

① 为沼气动力车生产商减税40%；

② 75%政府机构使用的车辆都采用环保动力燃料；

③ 购买沼气动力车辆享受政府补贴；

④ 在部分城市享受免费停车的优待；

⑤ 各地方政府出台不同的鼓励购买环保车辆的优惠政策。

(2)为提高沼气燃料销售瑞典采取了以下措施：

① 采取对沼气使用免税和对天然气减税的政策；

② 对沼气加油站和沼气生产投资进行政府补贴；

③ 提高汽油和柴油的销售价格。

2 我国发展沼气车用燃料的模式探讨

在借鉴瑞典模式的基础上，考虑到我国的基本国情，可考虑从以下几个方面建立具有我国特色的沼气车用燃料的应用模式。

(1)政企合作，战略发展。通过政府建立成功的示范项目，并出台相关鼓励政策进行产业发展引导。

(2)市场运作，系统发展。鼓励相关企业和机构联合发展，自愿成立经营实体，实现滚动发展。

(3)政策支撑，健康发展。围绕沼气产业项目(包括投资、运营、税收、产品使用等多个环节)出台具有针对性和有效的鼓励政策。

(4)统一规划，指导发展。在国家能源部门成立专门机构，负责沼气作为车用燃料产业化发展，实现统一规划，合理布局，通过技术引进和指导等多种方式实现产业快速良性发展。

总体而言，沼气作为车用燃料的产业化在我国应作为一个系统工程来考虑。其产业化运营系统集环境保护、污染治理、节能减排于一体，是一个综合性很强的项目，是一条可持续发展的循环经济产业链。鉴于我国沼气动力机械开发起步晚，基础差，要想发展沼气燃料产业及沼气动力机械产业化，必须有国家政策的强力支持和完善的统筹规划安排。图1为沼气作为车用燃料产业化运营系统图。