摘要:随着汽车的保有量越来越多,对燃油的需求也达到一个新的高度。但传统燃料不可再生,且对环境污染较大,因此,各国都在寻找替代传统燃料的新型燃料。目前国际上备受瞩目的新型燃料是乙醇汽油。通过查阅国内外相关文献,了解乙醇汽油的特性和优缺点、发展过程以及未来的发展前景,分析乙醇汽油在国外的运用情况和推广方式;通过现在流行的汽车app以及网红博主关于乙醇汽油的评论区,调查中国车主对于乙醇汽油的使用感受,总结出乙醇汽油的优点和不足的地方,希望能为相关行业提供一些参考和借鉴。
关键词:燃料;特性;乙醇汽油我国为了减少对进口能源的依赖,在21世纪初开始大力推广使用乙醇汽油,不仅出台了相关政策和法律法规,还在黑龙江、河南和安徽等省份进行试行,后在全国各地大力推广使用。本次研究分析国家政策对乙醇汽油未来发展前景所产生的影响,总结现阶段乙醇汽油的优势以及存在的问题,最后再根据乙醇汽油在实际推广运用过程中驾驶员的实际使用感受以及从中国能源替代战略的角度分析乙醇汽油未来的走向,为后续乙醇汽油的发展提供一定的参考。
1乙醇汽油的特性
1.1乙醇汽油概述
乙醇汽油是当下一种代替传统燃油的新型燃料,它并不是一种新型化学产物,而是燃用乙醇和传统汽油的混合物。现如今国内对乙醇汽油采取的国家标准是汽油和燃料乙醇以9∶1比例调和而成的混合物[1]。
乙醇中含有丰富的氧分子,乙醇汽油燃烧时因为乙醇的含氧量比较丰富,有助于燃料的充分燃烧,所以排放的尾气会比纯汽油好[2]。并且乙醇作为燃料使用后,不仅不会产生大量的二氧化碳,还可以在一定程度上减缓全球的温室化效应,有利于环境保护[3]。
1.2乙醇的燃烧特性
辛烷值的高低和爆震紧密相关,辛烷值高,其抗爆性能就好。乙醇汽油的辛烷值不仅高于汽油,甚至还高于乙醇本身的辛烷值,因此燃料乙醇可以代替传统汽油。燃料乙醇在发动机工作时,其燃烧速度比传统汽油更快,但由于燃料乙醇在点火能量方面的要求高于传统汽油,为实现可靠点火,火花塞的点火能量需要进行升级。乙醇的燃烧特性见表1。
1.3乙醇汽油代替传统汽油的优缺点
1.3.1乙醇汽油作为燃料的主要优点
(1) 抗爆性佳:当传统汽油中加入一定比例的乙醇,其辛烷值会明显增加,抗爆性得到提升。根据相关研究调查显示,国内常用的传统汽油中添加占比10%的乙醇后,其RON提高了3.4%,MON提高了1.4%。
(2) 含氧量高:燃料乙醇的含氧量高,作为添加剂的效果和甲基叔丁基醚(MTBE)一样,其添加量更少。部分西方国家的含氧汽油中氧的含量达到2.7%,乙醇的添加比例为7.7%,传统汽油中添加占比10%的燃料乙醇后氧含量可以提高3.5%,可以让燃烧室中的燃料燃烧更充分。
(3) 排放性能改善:国内研究表明,汽车使用乙醇汽油作为燃料后,尾气中的污染物排放情况能得到明显改善,与使用传统汽油相对比,采用乙醇占比为10%的乙醇汽油的试验车一氧化碳的排放会减少30%,碳氢化合物排放减少约10%,随车型变化氮氧化合物排放也会有不同的表现[4]。
(4) 易于使用,具有成熟的技术:乙醇汽油的发展历史已经有不短的时间,燃料乙醇的制备技术相对比较成熟,和传统汽油的混合比例也有多种方案,现在运用得最多的就是燃料乙醇占比10%的E10汽油,其他配比的乙醇汽油也在逐步探索。
1.3.2乙醇汽油作为汽车燃料的主要缺点
(1) 稳定性差:因醇类的吸水性,燃料乙醇很容易和水分子发生反应,使得乙醇汽油在有水分存在时相分离发生的概率非常大,且和原有的水相比醇水相的体积会大很多,其密度又比水小很多,极易悬浮,会和上层的燃料一起参与到发动机的工作中,从而可能会使发动机停止工作[5]。
(2) 启动困难:当乙醇占比较高时发动机冷启动会比较困难,燃油的消耗量也会增加。乙醇汽油使用时的比热也和其含水量有非常大的关系,且非常容易导致发动机冷启动困难;使用乙醇汽油时因为其黏度较高,会使发动机启动时燃油量无法达到要求,从而增加启动难度,在发动机工作温度较高时还会导致发动机热启动困难[6]。
(3) 腐蚀问题:乙醇汽油在发动机中燃烧时也会产生一小部分的乙酸,这些酸性物质可能会对发动机部分零件产生一定的危害。并且当长期使用传统汽油的汽车突然改用乙醇汽油后,油箱和油路中原来沉积的油垢可能会被乙醇汽油溶解堵塞喷油嘴造成故障[7]。
1.4乙醇汽油和传统汽油的区别
1. 乙醇和汽油的物理化学性质比较详见表2。
2. 组成不同,乙醇汽油是普通汽油和燃料乙醇按国家要求比例调和而成,传统汽油直接从石油中炼制而成,不含其他物质。
3. 资源属性不同,乙醇是属于可再生资源,且来源比较丰富,传统汽油是从石油中提取的成分之一,属于不可再生资源。
2乙醇汽油在国外运用情况
2.1乙醇汽油在美国的运用情况
进入21世纪后,美国燃料乙醇行业开始快速发展。2018年环球印象发布的《美国燃料行业投资环境及风险分析报告》数据显示,美国在2018年一年时间内燃料乙醇的消耗量达到4 840万t,占到了传统汽油消耗总量的11%,燃料乙醇含量为10%的乙醇汽油基本实现了全境覆盖,燃料乙醇添加量为15%的E15乙醇汽油也在逐步使用,但燃料乙醇含量较高的乙醇汽油还处于探索阶段。
2.2乙醇汽油在欧洲的运用情况
在欧洲,燃料乙醇的推广使用范围较广。到目前为止,欧洲使用乙醇汽油的有德国、英国、法国等国家,其中德国燃料乙醇产量占比最大,第二是西班牙。在欧洲国家中燃料乙醇的用途分为两种形式:(1)将乙醇转化为乙基叔丁基醚,如西班牙等国家;(2)将燃料乙醇直接与汽油调和生产乙醇汽油,如德国等国家。
根据德国DAT的统计数据,从2012年起在德国出售的所有汽车都可以使用E10的乙醇汽油[8]。
3国内运用情况
3.1国内政策
2002年《车用乙醇汽油“十五”发展专项规划》提出在河南省和黑龙江省部分城市试行使用燃料乙醇,普通汽油在规划地区禁止售卖。2004年在《车用乙醇汽油扩大试点方案》《车用乙醇扩大试点工作实施细则》中把乙醇汽油的推广使用上升到国家战略层次,将黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽5省纳入试行地区,还有湖北、河北的部分城市也成为局部试点城市。
3.2国内车主的使用体验
根据懂车帝和汽车之家等各类汽车app上车主使用乙醇汽油后的分享以及抖音多位相关博主关于乙醇汽油评论区的调查分析,国内乙醇汽油的评价分为3个阵营,一方是支持大力发展乙醇汽油的,一方是反对使用乙醇汽油的,还有使用电动汽车的第三方中立阵营。
支持推广发展乙醇汽油的车主认为,改用乙醇汽油对驾驶体验没有明显影响,可改善汽车尾气中的有害物排放;反对推广发展乙醇汽油的车主认为,乙醇汽油经济性差,在相同的价格下,乙醇汽油的续航和动力性比不上传统汽油,且乙醇汽油会对发动机造成损伤。
4结论
通过对乙醇汽油的特性及在国内外运用的研究得出如下结论:
(1) 乙醇汽油具有以下优势:一是乙醇汽油相关原料充足;二是乙醇汽油中的燃料乙醇是可再生能源,与农业结合可带动农业经济发展;三是使用乙醇汽油可以减少对环境的污染。
(2) 乙醇汽油在我国不受欢迎的原因主要是价格上与传统汽油没有太大的优势,且续航会比传统汽油少。这是因为燃料乙醇的制备成本较高,中国不像巴西那样有丰富的甘蔗和产业链来支持燃料乙醇的制备,所以我国应该寻找更廉价的制备原料,如木薯、腐渣、玉米秸秆等。
参考文献:
[1]李铭,何利琴.车用乙醇汽油标准的解读[J].中国标准化,2019(18):251252.
[2]李林潞.车用乙醇汽油与大气环境保护[J].皮革制作与环保科技,2022,3(16):192193,198.
[3]郝银霞.车用乙醇汽油推广应用对环境保护的意义[J].饮食科学,2018(12):229.
[4]王黎明.车用替代燃料区域发展模式对中国碳排放强度影响研究[D].上海:上海交通大学,2016.
[5]李振华.车用乙醇汽油性能及稳定性因素分析[J].中国资源综合利用,2020,38(7):8587.
[6]丁小刚,丘源.乙醇汽油对车用汽油机的影响及对策[J].企业科技与发展,2018(10):181183.
[7]王显妮,周晓慧,李楚璇.车用乙醇汽油的腐蚀性和溶胀性研究进展[J].广州化工,2021,49(11):1011,17.
[8]TIBAQUIR J E,HUERTAS J I, OSPINA S, et al. The effect of using ethanol-gasoline blends on the mechanical, energy and environmental performance of in-use vehicles[J]. Energies,2018,11(1):221.