E-fuel是一种合成液体燃料。这种燃料使用水(H2O)和二氧化碳(CO2)生产。生产所需的电能来自可再生能源(太阳能和风能)。保时捷正在对此类燃料开展深入的研究:由于二氧化碳完全来自E-fuel的生产环境,因此E-fuel能够让内燃机实现碳中和运行。这被称为封闭式循环。
E-fuel能够取代化石燃料,因此可以立刻减少二氧化碳排放。根据供应情况,最初也可以将E-fuel添加至传统燃料中。其他优点包括可以使用现有的基础设施存储和运输。此外,在全球一些地区十分充裕的绿色电能也可储存在E-fuel中并长途运输。
通过这种方式,E-fuel有助于减少二氧化碳排放,并且是保时捷驱动系统战略中的重要组成部分。保时捷将在中期提供三种驱动系统。除了电动车型之外,还包括经过优化的高性能内燃机以及已实现本地零排放的插电式混合动力系统。E-fuel能够显著减少内燃机和插电式混合动力系统的二氧化碳足迹。
原材料:水和二氧化碳
生产E-fuel只需要两种原材料:水和二氧化碳。所需的氢可通过电解水获得。让直流电通过水,氢将从水中分离出来并积聚在负极(阴极)。这一过程的能效约为70%。为了保护饮用水源,可持续发展概念提出在靠近海洋的地点建造生产设施,并尽可能使用海水淡化水。
在生产过程中,每生产一升Re-fuel(再生燃料)需要两升水。
二氧化碳可通过直接捕获空气法从空气中直接获取。大型风扇将环境空气吹过过滤器,使空气中的二氧化碳积聚在过滤器中。在进一步处理时,过滤器需要根据工艺使用不同的物质分离出二氧化碳。目前这些设施已在加拿大、瑞士等地运行。减少和回收环境空气中的二氧化碳将成为未来气候保护的一项关键技术。因此,进一步实现这些技术的产业化和经济可行性非常关键。
风能和太阳能充沛地区的绿色电能将被用于E-fuel的当地生产
多风或光照强烈的沿海地区能够使用风能和太阳能以最经济、环保的方式生产电能。例如摩洛哥、阿联酋(UAE)或南非、南美洲的智利、澳大利亚等。据目前估计,这些地区发电厂的发电效率比中欧高出三至四倍。但远距离传输电能不但成本高昂,而且可能造成巨大的损耗。因此,需要在能源充沛的地区建立专用于E-fuel本地生产的可再生能源发电厂。为此,需要在生产E-fuel的化工厂内直接建造风能发电场或太阳能发电场。这种方法不再需要成本高昂且复杂的电线传输,将实现远超四倍的电力成本效益。此外,可以将液体燃料的优点(如储存和运输能力等)发挥到极致。这可以让全世界通过管道或航运获得碳中和能源。中欧的情况有所不同。为了提高使用效率,风能或太阳能光伏系统所生产的电能仍保持电能形式。通过电线分配电能、以蓄电池的形式储存电能以及将电能用于电动车的效率远高于将电能转换为E-fuel。因此,应根据能源生产地和需求地的地理距离采取不同的方案。
通过E-methanol转换为适合大众使用的低排放燃料
E-fuel制造过程的第一步是生产E-methanol(合成甲醇);所使用的原材料是氢和二氧化碳。为此需要使用多种工艺,包括使用催化剂。E-methanol可作为绿色燃料直接用于全球许多工业细分市场,替代使用化石原油或天然气生产的甲醇。只需要经过一道被称为甲醇-汽油转换(MtG)的工艺,E-methanol就可以被加工成E-fuel(E-petrol)。经过进一步的精炼,该燃料可以达到相当于超级无铅汽油的辛烷值,因此可被用于所有传统的汽油发动机。
如果只使用可再生能源生产E-fuel,就可以显著减少来自纯内燃机车辆和插电式混合动力车辆运行时的化石二氧化碳排放。这将适用于所有车辆。根据最初的供应情况,可先将E-fuel与传统燃料混合,以后再使用纯E-fuel。此外,现有的燃料储存和分配设施仍可使用。今后,还可合成一种能够减少排放并提高效率的E-fuel燃料。例如,由于不含污染物,因此E-fuel燃烧时更加清洁,所产生的污染和细粉尘排放少于石油燃料。这意味着只需要使用E-fuel就能大大减少许多现有发动机的原始排放(如颗粒物)。