未來燃料 e-diesel ,Audi先行先試第一批潔能柴油 | U-CAR

2015

4月

29

未來燃料 e-diesel ,Audi先行先試第一批潔能柴油

丁思萱

撰文

25,063

隨著人口增長與科技的進步,對燃料的需求量與日俱增,然而石油蘊藏量與日俱減,近年來石油價格波動很大即為明顯的例子,為避免能源危機,各國積極投入新能源的開發,主要替代能源有:核能、水力發電、太陽能、生物能、潮汐能和風能等,迄今為止只有水力發電和核能有明顯的功效。

從汽車所需之新能源來看,約略分為電力 (蓄電池、燃料電池)、代用燃料 (生質柴油、壓縮天然氣、乙醇、液化石油氣) 和混合動力 (2種以上動力,如柴電hybrid) 三種。混合動力車在價格上逐漸親民,成為車廠未來發展的方向之一;在代用燃料上 ,生質柴油 (biodiesel) 較天燃氣 (gas) 和乙醇 (ethanol) 有成本上優勢,目前在臺灣提煉生質柴油之成本仍較石化柴油高,尚無法驅動民間業者自行量產,多以政策引導,成效有限。德國是生質柴油發展最成功的國家,其年產量占全球40%以上,已設有超過1000個加油站提供純生質柴油。

更先進的是,在德國Dresden的能源技術公司sunfire先驅實驗工廠,Audi是汽車產業唯一參與的合作夥伴,只用水和二氧化碳合成柴油e-diesel,並不用植物油脂或動物油脂做為生產原料的技術,開啟替代石化柴油的可能性。

2015年4月21日由德國聯邦教育和研究部部長 Johanna Wanka教授(圖右)和Audi產品永續開發部負責人 Reiner Mangold,共同為部長官方配車Audi A8 3.0 TDI quattro,加入5公升Audi e-diesel,部長Wanka表示:從CO2合成柴油是節能實踐的大躍進, 如果我們可以廣泛使用CO2作為原料,將對「氣候保護」和「高效利用資源」議題有重大的貢獻。

2015年4月21日由德國聯邦教育和研究部部長 Johanna Wanka教授和Audi產品永續開發部負責人 Reiner Mangold,共同為部長官方配車Audi A8 3.0 TDI quattro,加入5公升Audi e-diesel,部長Wanka表示:從CO2合成柴油是節能實踐的大躍進, 如果我們可以廣泛使用CO2作為原料,將對「氣候保護」和「高效利用資源」議題有重大的貢獻,這是實踐「綠色經濟」的基本功夫。

e-diesel 的生產過程

德國聯邦教育與研究部於2012年5月與能源技術公司sunfire展開合成燃料的合作計畫,在此計畫中,Audi是汽車領域的獨家合作夥伴;該計畫於2013年7月開始動工興建實驗工廠,並於2014年11月14日完成,接下來幾個月要生產3000公升e-diesel。

e-diesel的產生步驟:1. 利用來自風力或太陽能的綠色電力。2.驅動高温電解裝置,將水分解為氫氣。3.將氫氣和CO 2(來自周圍空氣)轉換為blue crude藍原油,類似開採出的原油。4. 精煉處理藍原油,進一步產生液體燃料e-diesel。

e-diesel 的生產步驟:第1步,加熱水成為蒸汽後,導入超過攝氏800度的電解裝置,分解成氫氣和氧氣,過程中最佳化熱源回收和再利用,因此效果較傳統電解技術好;另外,在高溫電解的好處是,能夠靈活的控制過程,尤其在綠能電力達到高峰時,可以穩定裝置中的電力網格,讓產製過程平順有效率。

e-diesel,經氫和CO 2在高壓、高溫下產生的長鏈烴化合物blue crude藍色粗製原油,再精煉轉化為潔能柴油。

第2步,氫和CO 2,在高壓、高溫下產生長鏈烴化合物,被稱為blue crude的藍色粗製原油,簡稱藍原油,整個過程使用再生能源,可達到70%左右的生成物;第3步,如同傳統石化原油可再精煉為柴油一樣,藍原油也可以轉化為潔能柴油e-diesel。這種新型燃料的最大優勢是它的純度,它不含危害人體的硫和芳香族群化合物 ,它具有高的十六烷值表示壓縮後非常易燃,它的化學性質很容易與任何數量的石化柴油混合,因此它適合做為混合燃料。依據Audi實驗室測試結果顯示,e-diesel除了自身適合作為燃料外,也可混合在石化柴油中,未來可視石化燃料的天然儲量,混合搭配e-diesel,緩和石化燃料的消耗量,是相當有發展和前瞻性的燃料。

高速攝影機補捉到e-diesel注入在14.8標準大氣壓和攝氏350度的壓力室。

Audi產品永續開發部負責人 Reiner Mangold表示:e-diesel是電動汽車重要的替代能源,在研發e-diesel同時,也進行其它合成燃料使用CO₂,希望在提供長距離旅程時,對氣候和環境生態沒有影響。使用CO₂作為原料產生燃料是一個好時機,未來不只應用在汽車領域,其他領域和行業也將適用,當然也會從德國推展到其他國家。

Audi產品永續開發部負責人 Reiner Mangold(圖左)表示:e-diesel是電動汽車重要的替代能源,在研發e-diesel同時,也進行其它合成燃料使用CO₂,希望在提供長距離旅程時,對氣候和環境生態沒有影響。

Audi 再生能源e-fuels的發展

Audi自2009年開始研發的再生能源統稱為e-fuels,除了前述的e-diesel外,還包括:e-gas瓦斯, e-gasoline汽油和e-ethanol乙醇,Audi的執行策略是利用CO₂ 作為原料,以大幅改善現行車輛產生的碳排放,實現碳中和 (碳平衡)。

生產Audi e-fuels燃料,只需要4種要件:水、CO₂ 、陽光和只有千分之幾豪米的單細胞微生物;這些微生物會持續生產燃料,不需要透過光合作用進行再生;合成過程需要陽光和CO₂ ,以及鹽水或廢水,並不需要任何農地種植生質作物或汲取乾淨的飲用水。

A3 Sportback g-tron使用 Audi e-gas燃油,這是目前長程旅途中最具環保概念的動能。因 產製e-gas所中和的CO₂量,和稍後A3 g-tron使用e-gas所排放的CO₂量完全一樣,我們稱為車輛使用達到「碳中性」或「碳平衡」。使用e-gas每公升行駛31~32公里;碳排放88~92公克/公里。

e-gas是在德國Werlte生產,是世界上第一座工業生產的能源瓦斯工廠。A3 Sportback g-tron就是使用 Audi e-gas燃油,這是目前長程旅途中最具環保概念的動能。因為Audi 產製e-gas所中和的CO₂量,和稍後A3 g-tron使用e-gas所釋放的CO₂量完全一樣多,以至達到碳中性或碳平衡。

與法國Global Bioenergies生技公司合作,發展非石化燃料

自2014年初,Audi與法國Global Bioenergies生物技術公司結合成為全球生物能源戰略合作夥伴,開始非石化類燃料的汽油研究,即e-gasoline。這項創新技術,將在未來生產再生能源時,不會搶占食品生產或農業用地所製造的碳,而達到碳平衡。

Audi與法國Global Bioenergies生物技術公司成為全球生物能源戰略合作夥伴。未來生產再生能源時,不會消耗食品生產或農業用地所製造的碳。
廣  告

e-ethanol比傳統乙醇燃料更環保

2012年9月Audi和美國Joule公司在美國日照充足的新墨西哥州合作,研發和生產乙醇。Joule公司最佳化了微生物、CO2和陽光產生乙醇或烷烴 (這是柴油燃料最關鍵成分) 的生產過程。其中CO2來自工廠、生物體的廢氣或是從空氣中捉取。於2013年初第一次產出 e-ethanol ,其化學性質與傳統的乙醇一樣;在2014年1月在玻璃引擎中進行Audi e-ethanol 測試,從結果來看,其燃料屬性比傳統石化燃料更好,燃燒後的生成物不含有對人體有害的烯烴或芳族化合物,除了燃燒更清潔外,也降低了碳排放量。

採用e-ethanol E85燃料,由85%的乙醇和15%的汽油構成,燃燒Audi e-ethanol 較傳統乙醇少污染物,它不含對人體有害的烯烴或芳族化合物,合成的Audi e-ethanol 燃燒更清潔,碳排放更低。