《为什么说美国推广乙醇汽油反而推高了碳排放?》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2021-03-15
  • Grist.org网站发表署名Tom Philpott的文章,题目是:Why won’t Joe Biden let ethanol die already?(为什么乔·拜登不让乙醇死掉?)
    美国总统拜登在竞选活动中提出了一项雄心勃勃的计划,即通过“清洁能源革命”来应对气候变化,包括鼓励逐步淘汰燃油动力汽车,转而使用电动汽车。但拜登议程的一个关键方面与此相矛盾:他誓言“推广乙醇和下一代生物燃料”,宣称它们“对美国农村的未来和气候至关重要”。拜登还任命了长期的乙醇燃料的推手汤姆·维尔萨克(Tom Vilsack)执掌农业部。
    小布什总统时代曾通过了一项两党共识的法律,制定了“可再生燃料标准”,有效地推动了美国玉米乙醇产量大幅提高。因此,美国大量玉米作物中用于燃料的比例从2004年的11%上升到2015年的30%,并保持稳定。奥巴马、特朗普都加入了支持乙醇的“总统合唱团”。
    如今,玉米乙醇已经取代了加油站约10%的“导致气候变化的石油”,该行业主要游说团体美国乙醇联盟(American Coalition for ethanoly)引以为豪,并表示乙醇生产“为农村社区提供了36万个就业岗位”。
    尽管乙醇曾经被一些环保主义者所接受,但玉米在将太阳转化为燃料方面效率很差。斯坦福大学土木与环境工程教授马克·雅各布森(Mark Jacobson)指出,植物只储存了通过光合作用获得的太阳能的1%。相比之下,太阳能电池板的效率是20%。因此,在同一块土地上安装太阳能电池板,可以获得20倍的能量,这些能量可以为电动汽车提供动力。
    简言之,将乙醇产量维持在目前的水平意味着支持一项极度浪费能源的技术。通过取代石油,乙醇使传统汽油更便宜,这使得人们更多地开车,而且购买燃油效率较低的汽车。专家研究发现,乙醇可再生燃料标准法案的净效果是每年增加汽车温室气体排放量约2200万公吨二氧化碳,相当于近6座燃煤发电厂的排放。
    工业规模种植玉米的环境足迹是乙醇作为绿色燃料的另一个污点。玉米种植覆盖约9000万英亩的农田,面积接近加州。给作物施肥会释放出一氧化二氮(一种比碳强近300倍的温室气体),还有硝酸盐污染,污染了从中西部上游到墨西哥湾的水。玉米施用氮肥也会导致氨气的排放,氨气是一种强大的污染物,在美国每年造成4300人过早死亡。
    但是在农村社区36万个工作岗位是否是由乙醇工业支持的呢?据爱荷华州立大学经济系的研究,这更像是一种产业旋转。这个数字在计算中包括了所有玉米种植户及其雇员。但是,当乙醇在21世纪初兴起时,玉米是一种产量严重过剩的作物,乙醇的繁荣主要是为过剩的玉米创造了一个市场,而不是创造新的就业机会。实际上乙醇工业只直接创造了约47000个就业岗位,仅占农村就业岗位的一小部分,即使在爱荷华州等玉米种植密集的州也是如此。与此同时,据美国能源部的数据,仅太阳能一项创造的就业就超过了石油、煤炭和天然气的总和。
    随着廉价电动汽车的兴起和可再生电力的扩张,乙醇是已经属于昨日的燃料。2022年,美国现行的可再生燃料标准将失效,拜登的环境保护署将决定是否维持联邦政府对这一政策的支持,各界对此拭目以待。

相关报告
  • 《巴西:乙醇汽油编年史》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2022-05-26
    • 美国当地时间4月12日,美国总统拜登在艾奥瓦州讲话时宣布,将延长使用乙醇汽油期限。 具体内容为:由于俄乌局势导致全球能源价格上涨,美国环境保护署将发布一项紧急豁免措施,允许在6月1日至9月15日期间销售混合15%乙醇的汽油。 据业界人士分析,此举最主要的目的在于为美国缓解俄乌冲突以来油价上涨带来的经济压力。 美国重提乙醇汽油 乙醇汽油按乙醇所占百分比来命名,例如乙醇占比10%的乙醇汽油就叫做E10。美国主要使用的就是E10汽油,此次放宽限制的是E15汽油。加州多采用玉米生产乙醇燃料。 去年9月,加州空气资源委员会的数据显示,加州使用E85的FFV销量已经在当年飙至新纪录,比2020年同期增长了55%,比2018年翻了一番。截至2020年底,加州道路上的FFV数量是电动汽车数量的两倍。(“灵活燃料汽车”,即Flexible Fuel Vehicle,简称FFV,驱动能源灵活性非常强,能够使用市面上任意比例乙醇的汽油) 而且,加州E85供应商在今年3月就曾表示,市场对E85的需求一直在上升,1-2月同比增幅已经超过20%。他们甚至已经开始试着将E85与可再生石脑油混合,从而生产出近100%的可再生燃料。与无铅汽油相比,这种新生燃料可降低60%的温室气体排放量。 拜登这次为乙醇汽油做推广,其实是财政、环保两手抓,可是他南边的巴西就没这么硬气了。 巴西的“乙醇崛起”之路 早先,巴西并不知道自己家有油田。巴西是“甘蔗玉米王国”,将甘蔗榨糖可以发酵成乙醇。巴西成为了最富有乙醇的国家。 1931年,巴西就提出了“所有进口汽油中必须混合5%的乙醇”的规定,同时又规定了乙醇的最低价以谋求保障国内乙醇产能的持续发展。这并不是因为巴西发现了石油乙醇的环保,而是为了降低国内对石油的依赖。 1939年,巴西终于发现自己也是有油田的天选之子,尤其是东南部海域坎坡斯和桑托斯盆地的油气储备量一下子就领跑拉美。但由于技术跟不上,直到1980年代,手握大把资源的巴西90%的石油依旧依赖进口。 第一次石油危机后,巴西就强制推行E20,并且很早就开始尝试使用纯乙醇的E100汽车,目前巴西可再生能源消费占比为45.3%,由甘蔗生产的可再生能源占巴西能源消费总量的17.4%。巴西85%的新售轻型汽车为乙醇汽油动力车。当乙醇的价格低于汽油70%,用户就会偏好使用乙醇能源。 甚至在两伊战争时期石油价格从13美元/桶暴涨到43美元/桶时,巴西政府也没想摆脱对石油的进口依赖,只是将乙醇在汽油中的混合比例强制提升到20%,国内的乙醇消费量呈爆炸式增长——尤其是乙醇汽车,1980年的年销量占比是28.5%,1984年就上升到了88.5%。这直接抬升了巴西乙醇消费量的基数,让巴西成为了仅次于美国和德国的乙醇消费大国,这也为后来被乙醇掣肘埋下了一个大雷。 1999年,巴西国内的乙醇定价终于不再受政府控制,在乙醇产量和净出口量上仅次于美国。4年后,FFV登陆巴西。FFV在短短18年内普及率就从2003年的0.26%,上升到了去年的82%;纯燃油车则在过去10年中,从40%的市占率下降到了17%。 2017年12月,巴西政府通过了RenovaBio法案(翻译过来就是“国家生物燃料政策”),彻底将FFV定位为重要国策,进一步促进生物燃料在能源结构中的比重。 现在,巴西每年平均年产甘蔗6亿多吨,一半用于生产蔗糖,另一半用于生产灵活燃料汽车所需的乙醇。巴西的新能源车产业可以说得天独厚,但实际发展却不尽人意。 大起大落 虽然很早就开始搞乙醇燃料,也大力推广了乙醇燃料的动力车,本以为会是两大行业皆大欢喜的局面,但巴西的汽车产业发展到现在,谁看了都得觉得可惜。 1956年,巴西政府制定出了一项名为《汽车工业逐步实现民族化计划》的产业政策:对于本国有能力制造的零配件,不再发放进口许可证,只允许进口国内无法生产的零部件;欢迎汽车以CKD(全散件组装)模式进口。 数据显示,到1960年代初,巴西的汽车年产量就达到了13万辆,1980年巴西的汽车产量突破100万辆,并在1979那年拿下了全球汽车产量第十的宝座。然而令人意想不到的是在1980年-2000年巴西的汽车工业一直停滞不前,直到2000年初,巴西的汽车年产量才突破200万辆大关,终于在2008年迈过300万辆的门槛。 不过,这样的高光时刻仅仅维持了5年。 汽车行业这一跤跌得如此“荡气回肠”的首要原因,是当时大宗商品不断遭遇熊市,看似工业大国的巴西,几十年来主要将工业集中于资源密集型领域,严重依赖初级产品和中低端制成品出口。就比如乙醇燃料,就是用当地看似取之不尽用之不竭的甘蔗资源提炼而成。 同时,巴西几十年如一日地习惯于进口大量高技术成品,将主流工业集中在劳动密集型产业和资源密集型产业,不注重知识密集型产业的构建,导致相关制造业竞争力越来越弱,市场化改革严重不足。 据巴西电动车协会的官方数据显示:2014年到2018年,当地总共出售了近200辆纯电动车、1800辆混合动力车——全是进口车,没有自主研发的车型。家里明明有大把的石油资源,却不思进取提高技术……种种的惯性依赖由于终于让巴西的汽车工业,在这两年站到悬崖边缘。 更雪上加霜的是,去年4月开始巴西由于长期干旱引发甘蔗与玉米大批量减产,摆在巴西人面前的是一道选糖还是选油的难题。 巴西能源结构并不单一,但想要走出窘境也绝非一朝一夕之事。如果还是一意孤行单纯依靠油气作为能源支柱,那就会在“乙醇泥潭”中越陷越深。 近几年巴西逐渐摸索出了国际间能源合作的路子,中国已同巴西合力贡献了一例成功案例。水能、风能和太阳能资源丰富的巴西,可再生能源装机总量位居南美洲国家第一位。其中,水电装置约占巴西可再生能源发电装机总量的76.8%。基于此,早在2014年2月国家电网在巴西的控股公司就与巴西国家电力公司以51∶49的股比组成联营体,中标巴西美丽山水电特高压直流送出一期项目,2019年3月,美丽山二期特高压输电项目已实现了实现全线贯通。 巴西的可再生能源丰富,水能、风能和太阳能资源分布广。如果巴西想能源转型,也不是非乙醇汽油不可。专注于技术,发展数字化水电、风电、光伏或许是另一个方向。
  • 《乙醇或为最具潜力生物燃料》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2020-03-09
    • 生物燃料作为排放更清洁的可再生燃料拥有诸多潜在的好处,但由于有成千上万种生物燃料可供选择,能源部门因此很难将重点放在少数几种燃料上以求进一步发展。这就是为什么美国中佛罗里达大学(UCF)的研究人员正在努力缩小潜在生物燃料领域的范围,同时这也是美国能源部一项名为“燃料与发动机联合优化”计划的一部分。   为确定哪种生物燃料燃烧产生的致命副产品最少,UCF机械和航空航天工程系副教授苏比斯·瓦苏与其博士生塞缪尔·巴拉克进行了一项独特的实验。日前,他们在美国《国家科学院院刊》发布的研究报告指出,乙醇是最好的生物燃料,因为它产生的煤烟最少,而煤烟是燃料在燃烧过程中产生的一种致命的副产品,与呼吸道疾病、癌症和心脏疾病直接相关。   “能源部和其他机构正在努力生产更经济、更高效的生物燃料。”瓦苏说,生物燃料有超过1万种潜在的候选材料,而他的研究小组负责测试能源部认为最有前途的5种材料,包括苹果、葡萄、香蕉和其他一些水果中发现的醋酸甲酯,以及自然存在于桃金草和荷兰薰衣草中的甲基呋喃等。   “这项计划的美妙之处在于,它将尽快决定将哪种随时可以投入使用的生物燃料添加到我们的燃料流中,以提高性能、减少碳排放,并对现有系统的影响最小。”巴拉克介绍说,在首次实验中,他们将生物燃料放在一个可进行受控燃烧实验的长圆柱形激波管中,并将其置于约3000华氏度的高温下,再通过激光测量实验过程中产生的烟尘量。最终发现,乙醇作为生物燃料潜在优势最多。目前,美国出售的大部分汽油中都含有乙醇。乙醇已经在其他生物燃料领域占据了优势,因为它的制造基础设施成熟,且成本低廉,原料来自玉米等农作物,并且是碳中性的。   研究人员还确定了燃烧反应中涉及的化学途径,这些信息可用于进一步研究减少煤烟的产生,研究数据也已经被应用到国家燃烧反应的计算机模型中。   据悉,这项研究由美国能源部能源效率和可再生能源办公室资助,始于2017年,并将持续到2021年。未来,研究人员还将进一步生成数据来改进燃烧模型。