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卡车运输脱碳应从当今的柴油和天然气发动机开始

北美货运效率委员会(NACFE)高级经理迈克·罗思 (Mike Roeth) 表示不想听到这样的说法:如果卡车运输行业想要脱碳,则需要立即集体过渡到电动和氢燃料动力系统。

“这完全是胡说八道,”一向温和的北美货运效率委员会负责人在听到这种流行说法时宣称。 “我感到非常沮丧的是,许多人似乎认为脱碳或改善我们的碳足迹只能通过电动汽车和氢气来实现。我们需要宣传,在运输相同数量的货物的同时,燃烧更少的燃料可以实现脱碳,帮助我们的星球,降低成本和排放。一加仑未燃烧的燃料非常重要,我认为我们所有人都有责任继续努力改进柴油卡车并讲述这个故事。”

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正如此信息图所解释的那样,可以采取很多措施来提高当今柴油发动机的效率并减少排放。 (来源:NACFE)

事实上,关于柴油发动机技术环保性能的改进,有一个积极的故事可以讲述。发动机技术论坛(原称为柴油技术论坛)最近宣布,美国道路上行驶的商用柴油卡车中有 57% 现在是“近零”排放车型(EPA10技术)。

论坛指出,在 8类卡车中,96.8% 继续采用柴油动力,而只有0.2%是电动卡车。更广泛地看 3-8 级市场,75.6%是柴油动力,只有0.09%是电动动力。 2021年至2022年,采用 EPA10 柴油技术的 8 级卡车数量激增 10.2%。

这些卡车配备了柴油颗粒过滤器 (DPF) 来捕获和消除颗粒物,并配备选择性催化还原 (SCR) 系统来消除有害的氮氧化物排放。

“近 700 万辆新技术柴油卡车在路上行驶,以接近零排放的方式提供我们的商品和服务,”论坛执行董事艾伦·谢弗 (Allen Schaeffer) 在一份新闻稿中表示。“在全国范围内,每一辆上路的电动商用卡车中就有近1100 辆由内燃机驱动。”

罗特相信,在卡车和发动机制造商被迫只销售零排放车辆之前,柴油发动机的清洁化将继续取得更多进展。他坚持认为车队今天就可以开始脱碳之旅,即使是在运营柴油动力卡车时也是如此。

“我们可以一边嚼口香糖一边走路,”他在评估未来技术时谈到短期内提高柴油卡车的效率时说道。规范空气动力学、选择低滚动阻力轮胎、降低卡车速度——所有这些都很重要,应该包含在车队为客户提供的任何可持续发展报告中。

“调查、研究、制作原型并做好准备,”他在谈到零排放产品时说道。 “但你也可以同时从 7.2 英里/加仑提高到7.4英里/加仑。”

NACFE 广泛研究了各种形式的替代燃料和其他节油技术和工艺。 Roeth 指出,它已经确定了86 种利用现有设备提高货运效率的方法,所有这些都有助于脱碳。在评估实际应用中车队卡车的四场“Run on less少跑”演示活动中的第一场中,NACFE 提出了车队可以实施的 10 项行动,以使用当今的卡车实现 10 英里/加仑(23.5 升/100 公里),而无需大幅中断运营或投资昂贵的新动力总成技术。

“放慢速度可以节省大量燃料,”罗思谈到减少排放的根本方法时说道。“然后,你会涉及到诸如维护、轮胎压力之类的事情——经典的每加仑英里数拦截和处理——这也会有所帮助。维护得更好的卡车将节省燃料。发动机参数设置的成本并不高,但应该每年或更频繁地检查一次。”

无线编程及OTA技术的进步意味着大多数新卡车无需将卡车送入车间即可调整参数,从而使车队有机会在运行中虚拟地改善燃油消耗。

当谈到环境改善时,柴油不一定能解决问题。沃尔沃正在酝酿一款新的 VNL,将于2024年度向业界推出。罗思指出,卡车和发动机制造商在美国能源部的财政援助下生产了最新一轮的超级卡车。他们探索了多种技术的潜在好处,其中许多技术都可以投入生产——甚至在柴油动力卡车上也是如此。

“SuperTruck II 项目已经结束,但已开发的许多技术可以用于柴油和电池电动汽车,”罗思说。

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通过使用天然气,或者更好的是可再生天然气,可以实现有意义的减排

重新审视天然气

罗斯创造了“混乱的中间”一词来描述该行业目前所处的零排放运输旅程的一部分。在这个阶段,车队将采用各种技术来改善碳足迹,然后监管机构会强制要求完全零排放。

许多货运公司都有减少排放的兴趣和愿望,即使他们的努力未能完全实现零排放。例如,人们对天然气重新产生了兴趣,康明斯正在向市场推出一款新型15升天然气发动机,以满足不断增长的需求。事实上,该制造商正在覆盖其所有基础,并在与燃料无关的平台上构建该发动机,该平台将允许客户燃烧从天然气到可再生燃料,甚至氢气的各种燃料。

康明斯全球火花点火和燃油输送系统总经理Puneet Jhawar称,最新一代天然气发动机建立在30多年的经验(无论好坏)的基础上。

“发动机变得更加可靠,”他说。“我们学到了很多东西。15升发动机具有与柴油架构相似的功率和扭矩。从历史上看,天然气发动机产生的功率较低。我们采用了柴油机头并将其转换为天然气。现在,我们已经为该引擎提供了一个全新的解决方案。”

天然气的其他好处包括广阔的加油网络(美国有1600个加气站)和约15分钟的快速加注,可提供约700-800 英里(1120-1280公里)的续航里程。

可再生天然气RNG

使用天然气为卡车加油可减少约 16-20% 的碳足迹,但使用更清洁的天然气则效果更佳。

UPS公共事务副总裁安德鲁·奥库伊加 (Andrew Okuyiga) 担心立法者在削减碳排放方面忽视了一个有效的选择:可再生天然气 (RNG)。 Okuyika 在美国卡车运输协会管理会议暨展览会上发表讲话时赞扬了RNG的碳负排放。

UPS从奶牛场(奥库伊加所说的“甲烷工厂”)收集甲烷,这种气体对环境的危害是二氧化碳的 80倍。它被转化为天然气,为UPS卡车提供燃料,从而实现碳负排放。它们不仅消耗甲烷,而且还阻止其进入环境。目前市场上的天然气发动机可以消耗该燃料,而不会中断车队的运营。

“RNG 是我们减少UPS地面车队碳排放的最重要工具,”Okuyiga 说。“当我们比较RNG车辆与电动车辆的成本时,我们会发现其价格要低得多,而且总运营成本也要低得多。这就是我们倾向于 RNG 的原因。”

但新兴的排放标准并不总是适应 RNG,这是 Okuyiga 希望看到的改变。“我们可能被迫从最有效的方式从我们的网络中去除碳,转向更昂贵和效率较低的方式,”他说。

贾瓦尔指出,如果使用可再生天然气,发动机本身的性能不会有任何不同。分子是一样的。将RNG纳入可持续发展计划更多的是文书工作和审计,以证明燃料的清洁度,因此车队可以轻松地从天然气过渡到RNG,而无需进行广泛的运营调整。

NACFE 的 Roeth 警告说,对车队“幕后”天然气加气站进行重大投资可能是不明智的,因为监管机构目前正在寻找一条零排放之路,而天然气不会解决这个问题。然而,公共加油站确实存在,即使在使用柴油和天然气等化石燃料的情况下,车队也可以选择有意义地减少碳足迹,同时零排放平台仍在不断开发和改进。

作者:常青

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