零排放的长途卡车运输不会很快到来。投资者可能会促进美国Nikola公司率先交付氢动力拖拉机,但确切的推出日期仍像以往一样模棱两可,并且加油基础设施的问题也迫在眉睫。与此同时,特斯拉(Tesla)的电池驱动半挂车(battery-powered Semi)完全脱离了人们的视线,这一想法似乎只是一个引人注目的概念而已。
在欧洲等市场即将引入重型车二氧化碳排放限制之际,卡车制造商现在急需可行的解决方案,按欧盟目前的规定,到2025年二氧化碳排放量减少15%,到2030年减少30%,对违反规定者将处以巨额罚款。欧洲领先,美国也紧随其后,要求卡车制造商到2027年将二氧化碳排放量从2017年的基准水平降低25%。
天然气汽车的二氧化碳排放量较低,已缓慢并稳定地进入该行业。德尔福(Delphi)和韦斯特波特(Westport)等供应商认为,现在是时候帮助提高天然气的使用率了。他们合作开发了新一代高压直喷(HDPI)天然气燃油喷射系统,该系统可以让柴油发动机中燃烧天然气。这为什么很重要呢?壳牌(Shell)和英国石油(BP)等大型石油公司已将天然气视为它们未来的主要业务。他们知道,交通运输业正在走向电子化,这是一个竞争威胁。他们能够做出反应的一种方式是提供更清洁、更便宜的天然气。
Jim Arthurs是韦斯特波特燃料系统公司的执行副总裁。正如他所解释的,当运营商以前希望在柴油发动机中使用天然气时,这需要使用火花点火系统或双燃料解决方案。前者采用火花塞点火,将天然气注入流经发动机的空气中,高压缩发动机中的空气燃料混合物会导致爆震和其他问题,包括提前点火。发动机的压缩比必须降低才能得到补偿。“实际上,它变成了一个汽油发动机,”他说,“这样不如它没有相同的扭矩来的有效。”
双燃料系统可以达到更接近柴油效率的效果,但这也依赖于向流经发动机的空气中注入燃料。“双燃料系统主要以柴油为动力,同时向发动机注入大量天然气,” Arthurs 解释“一台发动机电脑会判断出有多少天然气通过,然后相应地给柴油回调。它或许可以做到五五开。”Westport的HPDI 2.0系统工作方式不同,它直接将气体注入发动机气缸,与柴油发动机在扭矩和马力相同的情况下有效地工作。直接喷射意味着一旦发动机冷却剂升温到足以蒸发液化天然气(LNG)的程度,液化天然气可以占到燃料混合物的94%到95%,这将使二氧化碳排放量减少20%。卡车制造商的额外成本来自一个大型液化天然气储罐,比柴油储罐更贵。除此之外,没有什么需要做变动的。
随着时间的推移,这些储罐的价格将会下降,而天然气的价格也将低于柴油。Arthurs说“在总成本确定降低情况下,我们已经实现比欧盟2025年更好的目标,这一产品直到2029年都是兼容的。我们相信,使用今天的发动机,30%的降价是可能的,而这一切不需要对卡车的操作方式和发动机做任何重大改变。”但液化天然气基础设施呢?
目前使用的许多天然气汽车都在进行返航作业,在这种情况下,基础设施只不过是给仓库安装了一个泵和存储设施。尽管如此,欧洲的站点网络仍在增长:目前欧洲大陆大约有150个站点,其中西班牙、比荷卢三国地区、英国和瑞典的站点尤其发达。到2021年,预计将有多达400个站点。
重要的是,在现有燃料基础设施中,现场安装液化天然气燃料设施相对容易,这意味着完全有可能实现可扩展性。对一家大型燃料公司来说,这不是一项特别重大的投资。我们所看到的是,壳牌(Shell)和英国石油(BP)等大型石油公司已将天然气视为它们未来的主要组成部分。 他们知道,交通运输业正在走向电子化,这是一个竞争威胁。他们做出的快速应对措施就是提供更清洁、更便宜的天然气。这些支持都将是至关重要的,随着全球范围内正在进行的脱碳努力,卡车运输业可能会促使液化天然气获得更有吸引力的开发途径。