汽车行业人士对“禁燃令”格外敏感。不过，随着欧盟“禁燃令”尘埃落定，公众也注意到：欧盟理事会在与利益相关者协商后提出一项提案，在2035年后允许完全使用碳中性燃料的车辆注册。
碳中性燃料仅仅是利益博弈的“副产品”？答案恐怕没有那么简单。记者了解到，汽车电动化愈演愈烈，内燃机产业的绿色低碳转型迫在眉睫。在碳中性燃料的新命题下，汽车行业一个新兴的技术领域或将就此被激活。
开辟内燃机脱碳新路径
随着国际社会对碳排放的关注，零碳燃料、碳中性燃料等新型燃料的使用为内燃机零碳化、低碳化排放创造了条件。据了解，所谓碳中性燃料，是指利用捕获的二氧化碳以及从风能、太阳能、水力等可持续电力来源获得的氢气制造的燃料，这些燃料被认为是碳中性的。
“碳中性燃料主要有两种，一是本身不含碳，比如氢和氨，其氧化反应不会产生二氧化碳；一是碳氢化合物或碳氢氧化合物，本身含碳，会产生二氧化碳，但我们可以通过捕捉空气中的二氧化碳与氢产生反应，在整个循环周期里将碳固化下来，比如从生物中提取乙醇等。这两种燃料都供内燃机使用。”上海交通大学汽车工程研究院院长许敏向《中国汽车报》记者介绍道。
“碳中性燃料是内燃机行业未来通向低碳减碳一条非常正确的道路。”许敏指出，内燃机要想真正实现碳中和，关键在于所使用的燃料。随着技术不断发展，内燃机的热效率也不断提升。从生存角度来讲，内燃机行业需要不断创新，从整个系统的角度寻找最佳方案。无论是为了满足当前的需求，还是挖掘未来的潜力，碳中性燃料都为内燃机的发展提供了一个全新方向。随着碳中和之路铺开，新的内燃机研究也启动了。
清华大学教授帅石金表示，汽车行业落实“双碳”目标的路径并不是简单的“禁燃”，采用碳中性燃料也是有效途径之一。在碳中和背景下，碳中性燃料为内燃机带来了新的生机。车用燃料日趋多样化，随着未来绿氢、甲醇、氨等燃料制备技术进一步成熟，内燃机可以有不同的选择，内燃机汽车也能获得可持续发展。
“具体而言，内燃机首先要将绿氢用好。氢内燃机在技术、成本、产业成熟度等方面不存在根本性的挑战，今后可根据不同场景使用氢内燃机或氢燃料电池。比如，绿氢的纯度高，就用燃料电池；纯度低的可以在内燃机上使用。”帅石金告诉记者。
“甲醇也是很好的碳中性燃料，不仅运输非常方便，使用起来也十分安全，尤其是甲醇重整制氢，其经济上的可行性已经得到验证。”天津大学教授姚春德表示。
“甲醇能源的可再生性、高储能性（氢能）和二氧化碳资源利用性，为实现‘双碳’目标提供了一条低成本的优选路径。”在工信部甲醇汽车推广应用专家指导委员会秘书长魏安力看来，无论是从实现能源转型、能源安全、碳中和，还是促进氢能产业发展来看，发展甲醇经济、推广甲醇汽车和甲醇燃料应用都势在必行。今后，在发展甲醇经济产业建设中，甲醇制备和甲醇燃料保供是甲醇燃料推广应用的关键。
企业加码碳中性燃料开发
汽车新能源化的趋势不可逆转，对内燃机行业而言，碳中性燃料的应用或许将成为“关上一道门”后，打开的“一扇窗”。有业内人士表示，碳中性燃料在“禁燃令”中得到“豁免”，回应了内燃机行业的呼声。在燃油车仍将长期占据市场重要地位的背景下，未来碳中性燃料或将加速传统汽车产业转型。
目前来看，作为行业实现碳中和的重要途径之一，头部企业纷纷加码布局碳中性燃料，氢内燃机及燃料电池、甲醇发动机、氨发动机等多元能源动力并存的发展格局正在构建。据了解，欧盟与日本方面都在做两手准备，一手发展纯电动汽车，一手发展碳中性燃料汽车。比如，大众集团旗下保时捷、大众、兰博基尼等品牌都在研发碳中性合成燃料，零部件巨头博世也是碳中性燃料的拥趸。在中国市场上，长安、吉利、海马、上汽等企业已量产氢燃料汽车等碳中性燃料产品，以吉利为代表的车企在甲醇燃料动力领域积累了丰富经验，甲醇汽车试点项目也已在多个省市启动。
上汽集团创新研究开发总院总监徐政认为，从减碳的角度来看，内燃机并不是产生碳的根本原因，使用的燃料才是。因此，使用碳中性燃料完全符合“双碳”目标。“碳中性燃料的‘口子’打开了，对全球汽车动力系统的发展将产生较大的影响。”他说。
广汽研究院动力总成技术研发中心副主任祁宏钟表示，在未来相当长的时间内，发动机在汽车动力总成系统中仍将占据重要地位，因此必须在内燃机的高效低排方面持续努力。当前，车用能源的多元化趋势非常明显，燃料的碳中性和能源的多元化是未来发动机发展的必然方向。据悉，在碳中性燃料应用方面，广汽研究院已对氢气发动机技术深入探索和研究，相关产品已搭载整车测试；此外，还布局了氢燃料电池，以及绿色醇类、绿氨等合成燃料发动机开发。
“在实现‘双碳’目标的背景下，比亚迪同时也在研究包括氢、甲醇、氨等新型燃料的汽车动力解决方案。”弗迪动力发动机研发总监张楠介绍称。
燃料成本与高效燃烧是关键
碳中性燃料在一定程度上将延续内燃机的活力，也成为行业发展的新期待。不过，目前来看，碳中性燃料的进一步应用依然任重道远。
“经济性是碳中性燃料发展面临的重要问题。”帅石金向记者表示，相比汽油、柴油等液体燃料，氢、氨、甲醇存在能量密度低等不足，因此如何高效地存储、运输是一个非常关键的问题，尤其是对氢而言。此外，从全生命周期来看，碳中性燃料整体不增加碳，而是直接从空气中捕捉。有鉴于此，燃料中碳的来源至关重要。此外，碳中性燃料主要依靠绿电制备获得，如何降低成本也是挑战之一。
“与化石原料相比，碳中性燃料的生产成本仍然要高不少，在经济性方面存在瓶颈。”许敏也指出，碳中性燃料得到了全世界的关注，但受制于生产成本的因素暂时不能大规模生产，今后还需在这方面取得进展。
与此同时，多种替代燃料的应用也对发动机的可靠性、适应性提出了更高的要求。“不同燃料的使用如果使内燃机真正实现低碳甚至零碳，核心还是要聚焦在高效燃烧上。因此，如何在发展清洁能源的同时，使其在内燃机中高效燃烧，是我们实现‘双碳’目标的重要技术要求。”祁宏钟表示，碳中性燃料的开发是系统性工程，需要持续投入，也离不开产业生态的构建和发展。一方面，优化燃烧、提高发动机热效率，以降低燃油消耗是节能汽车发展的核心技术课题；另一方面，应对未来碳达峰、碳中和的切实需求，氢能及碳中性燃料发动机的应用是关键突破口，而氢能及碳中性燃料利用是系统化工程，需要氢端与需求端“双端协同”，共同构建氢能新生态闭环。
“乘用车动力总成的减碳路径，一是电动化，一是低碳化。一方面，动力系统要逐步增强电动化的深度，包括混动、插混、纯电动、燃料电池；另一方面，内燃机使用碳中性燃料时，需要更加注重动力性、效率性优先。”徐政认为。
对此，许敏也表达了同样的看法。他强调，不同燃料对发动机燃烧系统带来的新需求应引起行业的重视。发动机企业要开发适合不同燃料的全新燃烧系统，以使效率、性能、排放等指标发挥到极致，这就带来新的开发需求和开发理念，也是工程师可以发挥力量的又一重要领域。同时，未来也需要能源端与内燃机行业紧密配合，才能真正驱动行业新的发展。
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