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| 【廢氣】如何解決汽車尾氣凈化與節能矛盾 |
| （時間:2011/7/25 11:22:12） |
問題的提出
全世界汽車產業發展的歷史告訴我們，汽車尾氣排出的污染物，如CO、HC和NOX，以及近幾年才提出的CO2溫室氣體等，對地球和人類的危害，已經到了刻不容緩、極待治理的地步。但治理的方法，到目前為止，還只能是用能源來換取我們身邊的環境凈化。例如，全世界治理汽車尾氣應用了四十多年的催化凈化技術和近年來特別在我國迅速發展的各種新能源和純電動汽車等的環保措施，都是用能源或更高額的能源來換取城市內部的環境凈化。歷史的經驗告訴我們：要想保護好我們的環境，除了用消耗能源的辦法外，目前還沒有別的更好的方法。這就是汽車尾氣凈化必須消耗能源，這對基本矛盾產生的歷史根源和現實惡果。
縱觀現在地球的生態環境與半個世紀以前（汽車數量不多）地球的生態環境相比，顯然是更惡化了，而不是更凈化了。所以說到底，這四十多年來的汽車尾氣治理方法以及目前各種新能源和純電動汽車的誕生，只不過是一種顧此失彼的表面文章，是滿足人們心里需求的一種安慰，實際上解決不了根本問題。這是人們在科學實踐中形而上學世界觀的一種表現。因為就目前的技術水平，所有的新能源都是高碳排放以后的產物，其價格十分昂貴，尚無法大量使用。
汽車尾氣的凈化和地球資源的節約這對基本矛盾，至今得不到解決的現狀表明，這對基本矛盾的解決方法，在科學技術上是多么困難，人們要想從既凈化環境、又節約能源的必然王國走向自由王國的步伐，又是多么的艱難。這里不僅需要人們有豐富的科學知識和創新精神，更主要的是：人們必須學習和掌握馬克思主義辯證唯物論的哲學思想，才能正確指導我們的科學實踐。這一普遍真理，在汽車行業尾氣治理的實踐中更為重要。否則，按照以往四十多年的方法繼續治理下去，那么，我們人類賴以生存的地球必將加速毀滅，這已是不容懷疑的殘酷的現實。
催化凈化技術是一種高碳排放凈化技術
全世界的發達國家，四十多年來，利用催化凈化技術治理尾氣，到現在已經避免了幾十億噸有害氣體的排放，為人類生存的城市環境的凈化，作出了貢獻。但遺憾的是，它消耗了大量的汽車動力（即能量），并產生大量溫室氣體CO2，才換得目前這一方綠洲，在能源緊缺和溫室效應嚴重的當今世界，這是歷史在汽車尾氣凈化技術上造成的一個無法挽回的、也是難以避免的、戰略上的錯誤。歷史的錯誤是可以原諒的，但四十多年以后的今天，我們這些從事汽車尾氣凈化治理的后來人，就應當努力避免去重蹈以耗能換取環保的歷史的覆轍，否則，我們就會在真正意義上成為浪費能源、毀壞地球而不可原諒的千古罪人。
為什么說目前在燃油發動機車上應用的催化凈化技術是高碳排放技術呢？因為，凈化每升尾氣排量的催化凈化轉換器，要消耗汽車發動機功率的3%左右，因而就要多燃燒該功率當量的燃油，也就是要多排出相應的CO2氣體。四十多年來，這些CO2溫室氣體，造成了目前全球性的嚴重的溫室效應，這就是以能源換取環保的、得不償失的后果。在能源緊缺的當今世界，這種凈化方法，只能是一種權宜之計，不應提倡，要讓它逐漸消亡，才是上策。
目前的純電動汽車是一種高高碳排放汽車
鑒于催化凈化技術帶來能源的消耗及其產生的惡果，世界各國都在爭相研制各種新能源汽車，這個大方向是對的。但在目前的技術水平下，發展各種新能源汽車，特別是純電動汽車的推廣，必須十分謹慎，主管部門一定要掌握分寸，正確引導，各種媒體更不能盲目誤導。因為它比現有的催化凈化技術的高碳排放汽車還要耗能許多。根據文獻【1】的報道：“現在我國工業上用煤炭作為能源，占總能源消耗量的69.5%，約為發達國家的4倍，所以，我國的電能主要來自火力發電，而我國目前火力發電技術又相對落后,每發1度電，就要產生0.8-0.9kg的CO2氣體”。從公交公司一些統計數字來看，一輛相當于7升左右排量的公交電動客車，每行駛1公里就要消耗1.2度電，大約排放出1kg左右的CO2氣體。與目前北京市公交車達到歐IV水平同樣排量的柴油公交車相比，要多排放出20%以上的CO2氣體，這就超過了催化凈化技術所新增的CO2氣體的排量。如果再將電廠發出的電能通過高壓電網輸送、在汽車電池上充電、電能轉換為化學能、化學能再轉換為做功的機械能，直到電池老化等損失的能量，以及化解廢、舊電池的嚴重污染所付出的能量，一并計算在內，所增加的CO2排量，將會極大地超過同樣排量燃料發動機所排出的CO2排量。再拿2010年12月20日北京晚報第一、二版刊登的‘首批“北京”電動車下線，一次充電行駛近200公里，百公里耗電13度左右，百公里耗電成本約7元’。13度電7元錢，真誘惑人，每度電約0.54元，這樣便宜的工業用電，只能是火力發電（請注意，清潔能源如：太陽能發電、風力發電、核能發電等，每度電的價格要貴許多倍，老百姓用不起）。按照上面的計算，每百公里消耗的13度電，共排出CO2氣體約11050g。隨后幾天在BTV1臺的新聞中，又播出50輛電動出租車下線，每百公里耗電15度，要排出CO2氣體12825g。從形式上看，電動車的溫室氣體，雖然未排放在大城市內，但在郊區的火力發電廠發電時早就排放了，對增加地球的溫室效應的危害，也早就產生了，一點也沒減少。因此可以肯定的說，純電動汽車是高高碳排放汽車。我國現在大力提倡純電動汽車，這樣下去，怎樣能實現溫家寶總理在2009年12月18日《哥本哈根會議》上做出的、艱苦卓絕的承諾：“到2020年我國要在2005年的基礎上，降低CO2排量達40-45%”？
重金屬污染威脅我國環境
2011年5月18日參考消息刊登了英國廣播公司網站5月16日的報道：“重金屬污染威脅中國環境”一文，文中說到，“浙江湖州德清縣新市鎮的浙江海久電池股份有限公司法人代表依法刑事拘留，該企業已停產整治，因為，在該企業周邊已檢出血鉛超標332人，其中兒童99人”。文中還說“中國有超過10%以上的耕地被重金屬污染，每年受污染糧食相當于廣東一年糧食總產量……，污染禍首之一是電池行業，但治污困難重重，一些重金屬中毒的人體表征將在幾十年后表現出來，而農田消除重金屬污染需要幾十年到上百年時間。中國電池工業協會統計，中國電池產量占世界一半以上，汽車用的鉛蓄電池和家庭攝像機等數碼產品，主要使用的鎘鎳電池，已列入中國危險廢物控制名錄，但在回收方面存在巨大問題。重金屬污染在中國面臨立法、執法和監管等多方面缺失的挑戰，形成嚴重環境問題，在各地多次導致危害大眾健康的事件。”現在還要大力發展純電動汽車，必然要生產更多的汽車用鉛蓄電池，這不是給重金屬鉛污染帶來的危害，雪上加霜和火中澆油嗎？
2011年5月15日，北京晨報頭版以醒目的標題刊出“節能不力嚴肅追責領導”的報道，副標題是“市政府印發節能降耗工作方案，這是一項很好的決策。但在工作方案中，要在北京市大力發展電動汽車，這點不妥，尚需謹慎考慮，才能有效地執行這項節能降耗的工作方案。
純電動汽車所帶來的許多弊端，在業內人士中，本來是一個盡人皆知的常識。美國、日本和歐洲這些發達國家，他們的汽車工業比我們要早先發展三十多年，他們一直沒有大力生產電動汽車。就日本而言，只有豐田汽車集團，也只敢提出雙動力車的概念。即便如此，這種雙動力車的使用，在日本本土和歐、美等國都得到了抵制，并不效法仿制使用，道理也在于此。我們現在全國各大城市的汽車集團，都在“一蜂窩”上的生產電動汽車，這是為什么？人們無法理解。唯一能使人理解的是：那些熱衷于電動汽車開發的人們，在名利驅使下，想鉆我國政府在控制重金屬鉛污染方面還沒有法律、法規和監控措施的空子，置廣大人民的健康和環境污染而不顧。如果不是這個原因，那么，就請汽車主管部門指教。不管什么原因，筆者在此想提醒一句：在汽車尾氣治理上，我國的汽車工業，不要犯下第二個無法挽回的、但卻是可以避免的戰略上的錯誤，努力避免成為浪費能源和毀壞地球的、不可原諒的千古罪人，被子孫后代千秋唾罵。
另據文獻【2】的報道：菲亞特CEO馬爾喬內近日表示，推廣天然氣引擎在降低碳排放量上比推廣電動車更具有優勢。馬爾喬內指出，通用汽車和豐田汽車正推行的電動汽車方案存在很多障礙，例如電池的充電時間過長讓人難以接受。菲亞特都靈研發中心主管也表示，天然氣非常適合美國市場，尤其適合公共服務以及貨物運輸等領域，因為在這些領域，汽車都是從特定的中心基地統一補充能源。而美國在2009年已成為全球最大的天然氣生產國，因此，完全有條件為汽車發動機提供天然氣燃料。據悉，菲亞特已成為推廣天然氣引擎與美國和加拿大政府進行了磋商。
據了解，菲亞特一直是歐洲天然氣發動機領域的市場領軍者，占據甲烷動力轎車80%的市場份額，輕型商用車的市場份額也達55%。這一點也力挺了馬爾喬內對天然氣的看好。
報道說，在歐洲，如英國并不急于研制電動汽車，而是在探索一種新的汽車節能減排的新技術。
今后怎么辦？
退一步講，如果我們不計純電動汽車帶來的高高碳排放的耗能后果，及大量廢、舊電池的嚴重污染。按現在的勢頭，努力推廣純電動汽車，預計到2020年，其總產量也只占汽車總產量的15%弱，那么還有85%強的這些燃料發動機汽車通過尾氣凈化和節能減來排降低溫室效應的工作，又該怎么做呢？又讓誰去做呢？這實際上是擺在汽車行業主管部門，也是全國人民面前最最重要的一項工作。可是很遺憾，現在人們都把它遺忘了、忽略了，還是躺在十分陳舊的、過大于功的催化凈化的高碳排放技術上，繼續用能源來換取環保，繼續依仗著《歐洲凈化標準》這根落后的拐棍，當做“圣旨”，跟在別人后面一步步慢慢爬行。這種做法，難道還不值得我們全體國人，特別是汽車人的反省嗎！
按筆者愚見，我們還應當從應用了一百多年的內燃機的效率和燃燒學的角度，去綜合考慮既凈化、又節能的、創新型的汽車發動機的研發入手，也許會比其它任何新能源汽車發動機的研發工作更為重要。
在此人們一定會說，內燃機的發展已經定型，已無法提高效率，這條道路是走不通的。但如果我們能跳出這種傳統的觀念，換一種思維方法，在新時期下，抓住節能減排這個主題不放，也許能開辟出“山窮水盡疑無路，柳暗花明又一村”的美好前景。聯想起上世紀七十年代初期，美國和日本最初提出的汽車尾氣治理的一種原始而合理的想法，在排出的汽車尾氣中，再次補入新鮮空氣，使其進一步化學反應或燃燒，會獲得既節能又凈化的效果。這一想法，在一些發動機上已經應用了一半，就是人人皆知的把發動機內排出尾氣的一部分，通過壓力泵和控制系統，再回到發動機氣缸內進行燃燒，起到一定的效果。最明顯的是歐洲在柴油發動機上，使排出柴油尾氣的炭灰減少了許多，這就是一種可喜的成果。但在這補氣燃燒技術上，也存在著弊端和失敗的教訓。那就是企圖不用泵、風機或壓縮機，憑借文丘里管（VentureTube）原理，在尾氣中自動補入新鮮空氣與尾氣進行混合，進一步化學反應或燃燒后，以更干凈的尾氣排入大氣。這一想法，早在許多發達國家進行過試驗研究，從七十年代初期、八十年代后期直到九十年代末期，經過了三起三落的艱難歷程，最后都以失敗告終。因為人們不懂得：用文丘里管原理是不可能在排氣管的尾氣中自動補入新鮮空氣的。這就使得二次補氣這個最原始而合理的想法，因為受到人們思維方式和知識水平的限制，從此打入冷宮，不再啟用，致使高碳排放的催化凈化技術在全世界一直蔓延至今，未被取代，高碳排放產生的溫室效應也得不到控制，這是一件令全世界人民和我國人民十分擔心的事。
筆者認為，目前，在我國政府提倡經濟轉型和節能環保的關鍵時刻，各級地方政府首先應當在思想認識上有一個大的轉變，要把以往追求高GDP值，作為表彰自身政績的高低，轉變為追求科技創新和掌握低碳核心技術，作為表彰自身政績的高低。應當把著眼點放在國內廣大知識群眾之中，努力貫徹黨中央關于“百家爭鳴，百花齊放”的雙百方針，決不能“一家獨放”，特別在科技領域更應如此。各級地方政府部門和企業家們要支持那些新生的但還是稚嫩的創新思想和創新產品為他們的成長鳴鑼開道，從輿論和資金上要優先支持他們的健康發展。而不要等待他們的新技術產品，已經推向市場，可以“摘桃子”了，才向他們資助一點資金，表示一下政府對新技術和新產品的關懷。說實話，中國的知識分子絕大部分都很窮，他們沒有經濟力量把自己的發明創造變成產品，如果沒有政府和企業家們的啟動及風險資金的資助，他們的發明創造只能索置高閣，或者永世不見天日，這是筆者的親身體會。就拿柴油機的發明者迪賽爾來說，他本來是一位法國中產階級偏上的科學家，生活是較富裕的。可是，因為他所研發的柴油機，一直得不到政府和社會各界的承認和資助，只他一人孤軍奮戰，耗盡了他所有的財產，最后窮極潦倒，投海自殺。但五十年后，他所發明的柴油機首先在歐洲，直到現在全世界都在應用。這樣的事件，在歷史上大有人在。我們都很同情迪賽爾這位鍥而不舍、畢生奉獻的偉大的科學家。希望我們今天不會出現這樣的悲劇。筆者堅信，具有五千年文明史的中華民族，肯定能創造出人間奇跡，一定能夠解決汽車尾氣治理中，“既凈化又節能”這對老大難的基本矛盾。
作者簡介
陳謨：字天杰，籍貫江蘇鎮江，1936年6月生。1959年畢業于西北工業大學飛機系，曾任香港專利交易所高級技術顧問、中國航天科工集團航天藍天達科技有限公司總工程師、現任中國航天科技集團公司中國航天空氣動力技術研究院研究員、碩士生導師。
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