天然氣車用可顯著減少尾氣污染,但我國面臨缺氣難題
天然氣替代車用燃油,特別是柴油用于重型車(公交車和重卡),已經被不少國家證明是最為行之有效的治霾措施之一。1952年的大霧引發了整個倫敦城的恐慌,并推動了凈化空氣的新立法。隨著北海油田的開發,英國開始推行“向天然氣沖刺”政策,倫敦把天然氣比重從0.4%提高到30%,對霧霾天氣的治理起到了巨大作用。在日本,專家一致認為,大城市中PM2.5的主要來源是汽車尾氣,尤其是柴油汽車的尾氣。為此,東京市把交通運輸燃料中天然氣的比重,從早先的1%大幅提高到20%。
2011年我國的重型載貨與大型載客汽車保有量分別為460萬輛和126.6萬輛。雖然數量僅占機動車總保有量的6.3%,但氮氧化合物和顆粒排放量,卻分別占全國當年汽車總排放量的67.2%和78.8%。
鑒于柴油汽車的尾氣污染物數量如此之大,提高油品質量和安裝尾氣治理裝置如此困難重重,最理想的途徑應是以車用天然氣大幅度地替代柴油和柴油車,首先是以天然氣專用車替代重型柴油車(卡車和客車)。
我國不僅是“相對貧油國”,還是“相對貧氣國”,人均天然氣資源量只相當于世界平均水平的1/7。近10年來,天然氣消費量的年均增長率高達16%,供需缺口逐年加大。從2009年起,每年冬季都因天然氣供需缺口過大而出現全國性的“氣荒”。2011年,天然氣的進口量已增至316億立方米。按照天然氣“十二五”規劃的目標,預計屆時的年消費量將達2695億立方米,需進口900—1000億立方米,對外依存度將迅速增至37%。
因此,如果找不到能部分替代天然氣的新能源,要想發揮天然氣汽車減少常規化石燃油尾氣污染的作用,也只能是一種良好的愿望。
生物天然氣車用,可兼收減少空氣污染物和減少碳排放的兩利
國際經驗表明,生物天然氣車用對治霾的作用比常規天然氣還要突出。據英國低碳和燃料電池競爭力中心(CENEX)的測定,生物天然氣卡車的氮氧化合物和微細顆粒排放率分別為0.539g/km和0.002g/km,只有同型柴油卡車的14%和3%。很重要的一點是,如果將減排尾氣CO2、NOx的車輛設計制造成本進行比較,則生物天然氣汽車比一般的汽、柴油車更有優越性,制造成本要比汽、柴油車低出數倍。在最近的十幾年里,歐盟國家已形成了大規模商業化生產和銷售生物天然氣的新產業,年總產量200億立方米以上。
瑞典是國際上生物天然氣車用最早、成效最顯著的國家。該國有以天然氣汽車輛2.3萬臺,2009年消耗了6700萬立方米燃氣(其中65%是生物天然氣)。該國生產的生物天然氣26%用于驅動機動車。2010年有227家沼氣—生物天然氣工廠。其中140家用城市生活污水剩余污泥作原料,有191個加氣站。有機廢棄物和殘留物如果全部開發,可以有每年74TWh,折74億立方米生物天然氣的產出。
歐洲國家的研究表明,用壓縮天然氣(CNG)和柴油驅動的大型公交車相比,減排NOx和煙氣的效果極為顯著,NOx的減排率可高達96%,非常有利于改善城市的空氣質量。
生物天然氣車用,一個異常突出的優勢是CO2零排放乃至負排放。生物天然氣比汽油減排CO2的理論值可達約30%;因此,已經確定了“零排放”目標的歐盟國家,都將擴大車用生物天然氣的應用。
生物天然氣車用開發刻不容緩,潛力巨大
在我國,天然氣的普及率很低,車用的量更是少之又少。而另一方面,生物天然氣資源十分豐富,但迄今為止幾乎還沒有真正規模化開發。
綜合國際能源署2010年所作的預測,理論上只需使用全球農、林殘余物/廢棄物的10%,即可生產出2210億升汽油當量的生物天然氣,能滿足對車用天然氣的全部需求(2470億升汽油當量)。
我國生物天然氣開發究竟有多大的潛力?據我們對傳統的5類沼氣資源的資源量大體測算,可年產出生物天然氣1560億立方米。由于沼氣的原料多數直接來自農村,部分沼氣的生產和粗沼氣的初加工適于在農村實施,還非常有利于促進農村工業的發展和增加農民收入。
近年來,規模化生產的生物天然氣開始在我國的可再生能源領域嶄露頭角。2010年以來,數個日產1—8萬立方米以上生物天然氣的試點企業陸續投產,而且幾乎全部以壓縮氣(CBG)的形態用于車用。可以毫不夸張地說,只要國家的扶持政策到位,車用和民用生物天然氣將成為“另類”非常規天然氣的一匹“黑馬”,對我國治霾和減排溫室氣體作出重要貢獻。
亞洲開發銀行和清華大學2013年1月發布的《中華人民共和國國家環境分析》報告提供了以下數據:中國最大的500個城市中,只有不到1%達到了世界衛生組織推薦的空氣質量標準;世界上污染最嚴重的10個城市之中,居然有7個在中國。對于專家和行政部門開出的種種治霾日程表,公眾的反應只能是一個:“時間太長了!”之所以需要如此長的時間,關鍵在于當前代價較低的有力治霾措施太少。而發展車用生物天然氣卻是一種非常有希望的措施。為了不使公眾失望,我們呼吁國家能源主管部門,將大力開發生物天然氣作為近、中期內發展戰略性新興產業的一項國家級重大工程。