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五大未来燃料点评 农作物将成为古生燃料的替代物，包括菜籽油、乙醇、阳光柴油和沼气在内的生物燃料将有可能替代汽油、柴油和天然气，而氢时代的设想则显得黯然失色。 6 年前，大众汽车公司向公众开放沃尔夫斯堡的“汽车城”。这是个最令人印象深刻的娱乐性公园，提供电影院、博物馆和富有教育意义的轰动事件。最令人感兴趣的对汽车制造业来说可能是最重要的展品是一个透明的塑料箱，里面种有蔬菜。 参观者可以通过一只遥控的机器人手臂播种水田芥，8个星期后可以得到结果：由康采恩研究部门从生菜添加物中提炼的点滴柴油。大众汽车公司的人说，一台拖拉机用这些柴油可以行驶两米。 与石油一样，植物油也受发动机的欢迎，机械制造业的祖先早已知道这一点。富有创造性的发明家鲁道夫狄塞耳在1912 年解释说：“ 试验结果表明，用花生油驱动柴油发动机毫无困难。”但狄塞耳的同时代人几乎不重视这个问题。 近100 年后，发达国家小汽车的数量达到了当时人口总数的一半。全球8 亿辆汽车形成一支汽油消耗大军，并且是世界上遥遥领先的最大石油消耗者。它们每天燃烧掉1000万吨石油，超过世界石油产量的半数。把这支大军转变为使用可再生能源将是工业发生时代转折的艰巨任务之一。要做到这一点，仅仅有花生油是不够的。 1 菜籽油 德国的菜籽油生产部门为用植物产品替代古生燃料作出了巨大的努力。在过去10 年里，德国的菜籽油生产部门已发展成一个真正的工业部门。2005年，德国有190 万吨从油菜籽里获取的菜籽油甲基酯给小汽车当“饲料”。 这种生物柴油一部分作为搀杂物搀入传统的燃料，一部分作为纯菜籽油甲基酯进入汽车的油箱，目前有近2000个加油站出售这种生物柴油，其价格低于其他柴油。 迄今为止世界上没有一个国家生产的生物柴油像德国那么多。但德国的油菜籽试验也表明这种环保燃料的发展极限。现在德国的油菜籽种植面积达100万公顷，约占德国整个耕地面积的1/10 。专家们认为，再扩大50万公顷油菜籽种植面积是可能的。但即使扩大这么多种植面积，德国每年从本国的耕地里也只能获取近300万公升生物柴油。而目前德国居民的年需求量是1.3亿吨石油。仅仅靠油菜籽绝不可能使一个工业社会摆脱对石油的依赖。 不考虑其少得可怜的产量，油菜籽柴油也是一种有问题的液体：田里施肥和以后加工菜籽都需要消耗大量的能源这又毁掉了大部分节省潜力。 此外，生物柴油最多有条件地适用于先进的发动机。它的化学成分使洁净燃烧和废气净化变得困难。带有极精细的喷嘴和微粒过滤器的先进柴油发动机通常不适合使用菜籽油甲基酯。 石油康采恩壳牌公司的研究人员把油菜籽柴油作为第一代植物燃料。在这种燃料中，仅仅利用菜籽或植物块茎。壳牌公司世界燃料开发部的负责人沃尔夫冈沃内基说：“第一，菜籽油柴油不是高价值燃料；第二，菜籽油柴油的生产与食品生产发生直接的竞争。这两个因素是我们不希望看到的。” 因此，壳牌公司更多地寄希望于开发从植物的某些成分中获得的第二代生物燃料。迄今为止，这些植物成分在农业中大多被作为废料处理：例如谷物的秸秆或向日葵的杆子。 2 生物乙醇 酒精是首批生物燃料之一，人类在数千年前就把这种物质作为麻醉品使用。这种生物燃料的生产方法处于从第一代向第二代转变的起始阶段。 尼古劳斯奥古斯特奥托在1860 年前后曾用商业提供的各种酒精驱动后来以他的名字命名的奥托式发动机的前身。其中之一是乙基酒精，当时这种酒精被广泛用作照明灯的燃料。 美国的汽车制造先锋亨利福特和查尔斯凯特林在上个世纪30 年代就已经看到了酒精的巨大潜力，并愿意用美国的作物果实的发酵产品“喂”他们的小汽车。那时福特和凯特林是通用汽车公司研究部的负责人。 当时的化学基金会主席弗朗西斯加文也支持使用酒精。1936 年，加文在底特律附近的迪尔伯恩福特的家乡举行的一次会议上说：“ 据说，我们有外国石油。但它们位于波斯和俄罗斯。您相信，您能用那里的石油来捍卫您的子孙吗? ”但酒精的游说活动未能取得成功。人类迅速发现了越来越大的油田主要在阿拉伯。这种古生燃料被证明是更有利的选择，西方工业国家渐渐变得完全依赖进口石油。 只有惟一一个国家巴西走一条特殊的道路，它继续把酒精作为汽车的燃料。如今这个南美洲国家用生物乙醇满足其燃料需求的约40% 。 那里的热带气候非常适合作为获取乙醇原料的甘蔗的生长。因此巴西大面积种植甘蔗。但这对当地的环境来说不一定是个福音。为扩大汽车“饲料”的种植面积，已经有数百万公顷原始森林被毁。 在欧洲和北美，人们主要从像小麦、燕麦或玉米这样一些田间作物的果实中获取乙醇。在德国，像聚德楚克尔（Suedzucker）这样一些公司建立的乙醇蒸馏厂都已投入运行。所有这些企业都还在用第一代生物燃料的生产方法进行生产。要成为汽油的重要替代物，它们的产量远远不够。研究人员在几年前才开始着手研究使秸秆和木头转变成酒精的最有效的方法。 新的生产设施还处在研究阶段，部分研究工作得到石油跨国公司的支持。在加拿大，壳牌公司入股乙醇生产商logen公司，后者是这个年轻产业的开路先锋。 目前所有工业国家的政治家和工程师都为基本上用废料生产的酒精驱动小汽车这个主意而陶醉。 在瑞典，生物乙醇甚至将成为主要的发动机燃料。这个北欧国家打算通过发展生物燃料使自己从2020年起不再完全依赖石油。 美国政府也把生物乙醇视作未来的燃料。美国总统布什不久前刚刚强调过：“我们希望人们使用在美国生长的发动机燃料。” 乙醇的巨大优势在于它与汽油相似。如果在传统的汽油里搀入不超过5%的乙醇，那么汽车的发动机不需要进行技术改造。 目前在欧洲可以买到乙醇含量高达85%的混合燃料。福特公司以及瑞典的汽车生产商富豪汽车有限公司和绅宝公司已经在提供其发动机可以承受名为E85 的新发动机燃料的车型。改变发动机的调节装置不太费事，进行这种技术改造的费用仅为几百欧元。 在世界生物燃料交易中，德国的乙醇生产商还是娇弱的植物。巴西已经每年生产1000万吨生物乙醇，而德国每年的乙醇产量只有50万吨。壳牌公司的研究人员沃尔夫冈吕克说：“最大的挑战在于真正使生物乙醇成为重要的替代物。” 但大有希望的生物乙醇到底有多大的潜力呢?据德国农业部的园艺经营专业机构估计，从1公顷当地农田的谷物收成中可以获得2500升乙醇。按1升乙醇替代0.66升汽油计算，实际可以替代1650升汽油。 3 阳光柴油 人们对一种还处在开发阶段的生物燃料怀有更大的希望：它叫“阳光柴油”，是植物经过高温处理形成的一种生物合成燃料。人们正在萨克森的弗赖贝格试验这种“生物液体”的生产工艺。用木头、秸秆和其他有机物质生产生物合成燃料的方法是工程师博多沃尔夫想出来的。沃尔夫建立了名为肖伦（Choren） 的阳光柴油生产企业。企业名的头3个字母代表碳（C）、氢（H）和氧（O） 这是有机生命和任何传统能源的基石。后3个字母是“可再生”的意思。 现在公司蒂造者沃尔夫已经退休。一些有实力的工业康采恩的阳光柴油发展计划围绕着沃尔夫的遗产展开。戴姆勒克莱斯勒公司和大众汽车公司3年前就成为肖伦公司的开发伙伴。去年夏天，壳牌公司也入股肖伦公司。 人们的期望非常高，尽管弗赖贝格的阳光柴油生产工艺离投入商业运行还有一大段距离。迄今为止只有一套小型研究设施在运转。明年才会有第二套大得多的设施投入运行，它将每年生产1.5万吨阳光柴油。据说几年后将在福尔波门的卢布明建造一座年产20万吨阳光柴油的大型生产厂。 阳光柴油最危险的反对者可能是政府。生物燃料生产的扩大引起了财政部门的关注。联邦财政部长佩尔施泰因布吕克已经宣布，与石油一样，德国打算对生物燃料也征税。这种成本压力可能导致收效不大的替代燃料菜籽油生存下来，而还处在研究阶段的、更有希望的技术在投放市场前就“饿死”。 但欧洲的汽车制造业对阳光柴油寄予巨大的希望。柴油发动机是欧洲汽车制造业的重要王牌，原因是它省钱，但它仍然无法摆脱废气质量差的缺陷。煤烟微粒问题现在通过过滤器技术得到解决。剩下的问题是，汽车排放的尾气中氧化氮的含量较高。这个问题只有通过进一步的投资来解决，例如在尿素催化剂方面进行投资。 新的发动机燃料可以带来补救：阳光柴油要比用石油生产的各种发动机燃料清洁得多，它完全无毒，并且没有气味。此外，据专家们估计，每年从每公顷植物中可以生产4000公升阳光柴油，这相当于菜籽油产量的3 倍，乙醇产量的约两倍。甚至还可以从生物量中获取更多的阳光柴油。木材这种源料是一流的能源供应者，尤其是如果它不是作为汽车的燃料，而是被用于发电和供热。 资源问题专家和苏黎世联邦工学院讲师托马斯努斯鲍尔明确表示反对用树木生产生物燃料。他在一篇论文中坚决主张将木头的下脚料放到锅炉里，而不是放到汽车的油箱里。如果用于生产热量，木材可以达到与古生燃料相同的效率。而在将木材转变成发动机燃料时，它的能源含量最多剩下3/4 。 肖伦公司主管生物量的米夏埃尔多伊特迈尔不怀疑这种计算的正确性。但他认为，这种计算未切中真正的问题。如今在热量和电流生产方面已经有许多摆脱古生能源的可能性，例如用地热、太阳能、风力和水力发电。而在交通方面，除了生物燃料之外还没有可以替代古生能源的有效燃料。小汽车仍然完全依赖石油。用电流驱动汽车的尝试不断遭到失败。 4 沼气 但装到油箱里的燃料并非液体不可：迄今为止古生燃料汽油和柴油的最好替代物是气体。它同样来自农田，它的生产方法也很简单。 据园艺经营专业机构的专家们估计，目前从发酵的生物量中获得的沼气具有最大的潜力。每年可以从每公顷耕地的玉米里获得3560公斤沼气。它们可以替代约5000升汽油创世界纪录。 沼气的生产方法与乙醇的生产方法极为相似，比阳光柴油的生产工艺简单得多。收获的植物不必凉干，而是在一个糊状物的大桶里转变成受欢迎的发动机燃料。 制造这种设备的厂商学会了牛和其他食草动物消化系统的原理利用草生长、吃草、排泄和作为肥料再利用的自然循环的各种好处。沼气生产设备可以加工各种各样的植物种类，因此这有利于保护土壤。沼气还生产肥料：残余物可以像牛肥一样撒回到田里。 迄今为止，沼气生产部门主要用它生产电流。获得的沼气直接在农家通过内燃机驱动发电机，后者把生产的电流输入电网。 到目前为止，沼气生产部门还在犹豫，是否将获得的燃料用于汽车。世界上只有几个屈指可数的沼气加油站，原因是缺乏顾客。古生燃料天然气几乎没有出现耗尽的迹象。多年来，天然气供应商和天然气汽车生产商一直在为使人们接受天然气汽车而斗争，但没有取得什么成就。昂贵的车辆改造和基础设施使他们的计划受阻。 建一座带有必不可少的蓄压器的天然气加油站需要花费约20 万欧元，相当于建一座汽油或柴油加油站费用的4倍。汽车生产商要求为其使用天然气的汽车多支付20004000欧元附加费。此外，迄今提供的天然气汽车中只有一小部分达到可接受的行程。因此，这种由于得到税收优惠而非常便宜的替代燃料至今未取得突破。在已建有650多家液体燃料加油站的德国，上了牌照的天然气小汽车才刚刚达到3万辆。 在石油康采恩里，专家们对这种替代燃料的成功希望也有争论：英国石油公司的子公司阿拉尔公司在坚定不移地促进气体加油站网络的建设恰恰是因为沼气的巨大可再生潜力。而壳牌公司的专家们认为，发展液体燃料的倡议只是一种填补空缺的解决办法，他们偏爱将天然气转变成液体燃料。 壳牌公司的研究人员沃尔夫冈吕克警告说：“我们在寻找替代燃料时犯的最大错误可能是匆忙地进行基础设施建设的试验。”他认为，只有那些可以搀和到传统燃料里的替代性燃料才有获得成功的希望。乙醇和阳光柴油正好满足这个要求。 吕克预言，后古生燃料时代的能源液体将以缓慢增长的数量流入现有的燃料中，并将石油时代慢慢地引向终结。这是一个舒适的进程，它的开始不引人注目。 根据园艺经营专业机构的预测，到2020 年，德国将有近350 万公顷耕地种值能源作物。如果对技术的发展作乐观的估计，那么从这些耕地里生长出来的作物中生产的燃料可以满足德国公路交通所需的发动机燃料的1/4。但在整个世界上，生物量的潜力非常巨大。在农业部门的设想中，钻井台将变成犁头。前联邦农业部长雷娜特屈纳斯特说，农民将成为“ 明天的石油大王”。 5 氢 只是对氢这种神奇的气体的议论减少了。工程师们早就把这种最轻的周期系元素视作后古生燃料时代的全球性燃料源。这种用太阳能或风力发电的电流从水中生产的气体将成为无限的载能体，它非常清洁并且可以无止境地再生，因此非常受欢迎。 汽车制造商在开发使用液体燃料的样车方面投入了数十亿资金。带燃料电池的公共汽车和小汽车到处可见，燃料电池使氢几乎不排放有害物质和高效地转变成牵引电流。 内燃机也可以用氢来推动。宝马公司研制出用氢作燃料的十二汽缸赛车，它的最高时速超过300公里。梅塞德斯公司曾计划在2004年就将燃料电池汽车投放市场。 但现在人们不再谈论此事了。戴姆勒克莱斯勒公司打算在2015将燃料电池汽车投放市场。这个日期也可能需要再次修正。不是由于缺乏可以使用氢的小汽车，而是由于缺乏氢。 壳牌公司开发部负责人沃内基认为，开发氢燃料的最大障碍是它与现有的燃料不相容。他说：“我们可以非常简单地把乙醇和阳光柴油搀和到现有的燃料中。对于氢，我们必须建新的基础设施。”氢汽车的基础设施建设费用要比天然气汽车的基础设施建设高出几倍。氢必须要么被冷却到零下253度液化，要么在气体状态被压缩到700巴