沼氣作為車用燃氣應用模式的研究

東風汽車股份有限公司 ■ 吳杰民

一 引言

為了應對全球溫室效應的加劇和化石能源的減少，全球開展了大量研究，尋找替代能源和清潔能源。目前使用較廣泛的替代燃料有壓縮天然氣、液化石油氣、乙醇燃料、生物柴油、二甲醚等。而這些替代能源是以消耗資源為代價的，部分替代能源的產業化有相當的難度。

沼氣是一種可再生的清潔能源，它利用人畜糞便、有機垃圾物等，經過發酵而產生，沼液、沼渣還可綜合利用，是很好的無污染有機肥。沼氣的利用尤其是作為車用燃料的應用已引起包括中國在內的許多國家的重視。

二 沼氣作為車用燃料在中國具有廣闊的發展前景

1 沼氣作為車用燃料在發達國家已得到普遍應用

瑞典是目前沼氣應用發展最迅速的國家。瑞典沼氣的年總產量為1400GWh，主要產自200多家市政污水處理廠的污泥消化池，其產量約占總產量的60%，其余為垃圾填埋場(約占30%)以及工業污水處理廠和混合消化廠產生的沼氣(約占10%)。瑞典已經成功將沼氣作為車用燃料應用于汽車、火車，并建設了一批沼氣動力汽車加氣站。例如瑞典東南部城市林雪平(Linkoping)沼氣廠每年處理各種有機廢物，產生的沼氣量約為20～30GWh，自2001年開始，提純后的沼氣通過地下管道直接提供給2km外的供熱站以及車用沼氣供應站，滿足當地近400輛公共汽車的燃料需求。林雪平有世界第一列純沼氣動力列車；林雪平城內所有的公共汽車都采用沼氣驅動，并有9個可給轎車充沼氣的加氣站。瑞典人口900萬，目前已經有40多家沼氣提純工廠投入運營，全國沼氣消費量已經超過天然氣。目前，瑞典的輕型沼氣動力車數量正在以50%的速度增長。到2020年瑞典將建立150座沼氣加油站、擁有10萬輛沼氣動力車輛以及實現相當于1500GWh的沼氣銷量。

法國一家制造沼氣燃料的環保循環加工廠每年為法國北部城市提供400萬m3的無害綠色沼氣燃料，其第四大城市里爾市內的所有公交車的發動機燃料全部使用沼氣。

德國以沼氣為燃料的奧迪A4轎車速度“賽過”布加迪。奧迪在海外市場上推出了一款以沼氣為燃料的A4車型，該車由德國改裝廠Jurgen Hohenester 改裝生產。目前此車型成為以沼氣為燃料的最快車型。

2008年9月4日，荷蘭格羅寧根市公交系統部分公交車輛成功實現使用沼氣燃料作為新動力系統。這種新燃料已經開始在10輛MAN鉸鏈公交車上使用。該市計劃未來在格羅寧根省發展250輛純沼氣動力客車或沼氣CNG混合動力客車。

目前，把沼氣提純凈化成高熱值氣體能源，作為車用燃氣的技術已十分成熟。沼氣在歐洲已實現工業化生產，沼氣作為車用燃料已在歐洲、美國、日本等發達國家得到普遍應用。在歐洲，到2030年沼氣將替代25%～35%的石油燃料作為道路運輸燃料使用。

2 我國沼氣生產已初具規模，呈快速發展趨勢

我國沼氣產業發展已經歷了50年的歷程，尤其是最近10年得到快速發展，我國政府對發展沼氣產業已累計投入240億元，且呈現不斷加大的趨勢。截至2009年，我國戶用沼氣已達3507萬戶，各類沼氣工程5.7萬戶，沼氣年生產能力已達140億m3。目前我國的沼氣主要用于農民的日常生活(做飯、照明、取暖等)，部分用于發電，但不能并入電網。我國沼氣生產能力為發展沼氣車用燃料提供了良好的現實基礎。

3 我國豐富的沼氣原料資源也為大力發展沼氣產業創造了條件

據有關專家分析，我國目前的沼氣原料資源有：養殖業糞便和垃圾可產沼氣500億m3；工業有機物廢渣；廢水及城市垃圾可產沼氣100億m3；秸稈利用可產沼氣1000億m3。

4 能源短缺和環境污染問題使沼氣作為車用燃料的廣泛應用成為可能

相比其他發達國家而言，我國的能源供需平衡顯得十分脆弱，我國經濟對能源的依賴程度非常高。根據國際能源署的最新數據，我國在2009年消耗22.52億噸石油當量，甚至比美國21.70億噸的石油消耗總量還要高出4%，成為全球第一大能源消耗國。隨著我國近年來汽車保有量的增長，家用電器增加導致的用電量增長以及工業生產對水、電、油、煤需求量的猛增，我國對能源的需求不斷提高。需求不會減少，只會增加，而供給卻存在不少不穩定的因素。2009年，我國石油和原油對外依存度都超過了50%的警戒線。目前全球每天消耗原油1000萬噸，每年消耗原油近40億噸，照此速度，地球上的原油還有40年將面臨枯竭。從長期來看，隨著石油儲量不斷減少，石油價格必然不斷上漲。雖然中國的油價可以保持穩定，但缺乏彈性，在國際油價波動時必然承受巨大的壓力。高度依賴石油的經濟增長模式，從長期來看不可持續。

隨著經濟的快速發展，煤炭消耗量將不斷增加，我國煤粉塵和二氧化硫排放量將以4%的速度增長，若不盡快采取有效措施，大氣煤煙型污染問題將越來越嚴重。同時，隨著城市化的發展，汽車和摩托車擁有量迅速增加，許多城市出現了明顯的汽車尾氣污染問題。根據有關專家預測，到2020年我國汽車保有量將達到2億輛，由此帶來的能源短缺和污染問題可想而知。而與此同時，我國政府在哥本哈根會議上鄭重承諾：到2020年，中國單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%，其艱巨性和緊迫性不言而喻。

沼氣作為可再生的清潔能源，是一種很好的現有能源的替代品，既可緩解能源緊張問題，又可變廢為寶，有效減少環境污染問題。一方面利用城市和農村各種污染廢棄物生產沼氣，可有效治理環境污染問題；另一方面利用沼氣作為車用燃料，產生的溫室氣體大大低于石油、天然氣等常規能源，可明顯減少汽車尾氣排放。就經濟性而言，國外的對比資料表明，沼氣為動力的機械使用成本低廉，具有市場競爭力。沼氣作車為用燃料具有熱值高、抗爆性好、溫室氣體排放低等優點，大力推廣沼氣作為車用燃料不失為解決環境污染、緩解能源危機的一種途徑。因此，沼氣作為車用燃料在我國具有廣闊的發展前景。

5 我國利用沼氣提純壓縮制成車用天然氣技術已成熟，沼氣發動機和相關適用汽車產品也十分豐富

如東風南充、朝柴、康明斯和玉柴均開發了一系列適用沼氣作燃料的發動機，東風汽車公司還開發了適用沼氣作燃料的城市公交車、出租車、市政環衛和城市物流運輸車。東風汽車公司積極響應國家能源和環保戰略思想，目前已與地方政府部門密切合作，積極推進實施“給汽車一個清潔能源，還城市一片藍天”工程計劃。此項計劃的實施，將使上述四類車輛年均使用成本降低1.4萬～2.5萬元，單車年均降低二氧化碳排放量9000～31000kg。

三 沼氣作為車用燃料的應用模式

1 國外經驗借鑒

瑞典作為目前沼氣車輛燃料應用最為成功的國家，其發展模式值得借鑒。

(1)為大力推動沼氣動力車輛市場的發展，瑞典采取了以下措施：

① 為沼氣動力車生產商減稅40%；

② 75%政府機構使用的車輛都采用環保動力燃料；

③ 購買沼氣動力車輛享受政府補貼；

④ 在部分城市享受免費停車的優待；

⑤ 各地方政府出臺不同的鼓勵購買環保車輛的優惠政策。

(2)為提高沼氣燃料銷售瑞典采取了以下措施：

① 采取對沼氣使用免稅和對天然氣減稅的政策；

② 對沼氣加油站和沼氣生產投資進行政府補貼；

③ 提高汽油和柴油的銷售價格。

2 我國發展沼氣車用燃料的模式探討

在借鑒瑞典模式的基礎上，考慮到我國的基本國情，可考慮從以下幾個方面建立具有我國特色的沼氣車用燃料的應用模式。

(1)政企合作，戰略發展。通過政府建立成功的示范項目，并出臺相關鼓勵政策進行產業發展引導。

(2)市場運作，系統發展。鼓勵相關企業和機構聯合發展，自愿成立經營實體，實現滾動發展。

(3)政策支撐，健康發展。圍繞沼氣產業項目(包括投資、運營、稅收、產品使用等多個環節)出臺具有針對性和有效的鼓勵政策。

(4)統一規劃，指導發展。在國家能源部門成立專門機構，負責沼氣作為車用燃料產業化發展，實現統一規劃，合理布局，通過技術引進和指導等多種方式實現產業快速良性發展。

總體而言，沼氣作為車用燃料的產業化在我國應作為一個系統工程來考慮。其產業化運營系統集環境保護、污染治理、節能減排于一體，是一個綜合性很強的項目，是一條可持續發展的循環經濟產業鏈。鑒于我國沼氣動力機械開發起步晚，基礎差，要想發展沼氣燃料產業及沼氣動力機械產業化，必須有國家政策的強力支持和完善的統籌規劃安排。圖1為沼氣作為車用燃料產業化運營系統圖。

圖1 沼氣作為車用燃料的產業化運營系統圖

四 沼氣作為車用燃料的目標建議

(1)建議我國可將10%～20%的沼氣資源用于車用燃料使用；

(2)建議“十二五規劃”中明確沼氣產業化發展規劃，出臺相關政策，作為產業發展政策導向和支撐。

[1]丁少欽, 李尚城. 沼氣動力車在我國的開發前景與應用探析[J]. 專用汽車, 2011, (1): 51－53.

[2]梁捷. 謹防能源問題影響我國經濟可持續發展[N]. 中國礦業報, 2010-07-31.

[3]梁捷. 謹防能源問題重擊中國經濟[N]. 新華日報, 2010-08-10.

[4]梁捷. 謹防能源問題刺破經濟繁榮表象[N]. 南方日報, 2010-07-29.