徐宏明：欧盟动力系统能源呈现多元化，乘用车趋于电动化大方向不可逆转
第三届车用动力系统国际高峰论坛
“欧盟目前能源出现多元化，未来没有哪一种动力系统能够像今天的燃油发动机那样可以驱动所有的汽车；乘用车电动化已经成为不可逆转的大趋势；未来汽车能源使用需要在全生命周期和整个系统运行范围内实现低碳直至零碳化和效率最大化。”以上是英国伯明翰大学教授、伯明翰先进汽车研究和教育中心主任徐宏明的几个主要观点。
5月18日—19日，第三届车用动力系统国际高峰论坛在中国宁波前湾召开。徐宏明发表了以“未来欧盟汽车动力系统能源动向与发展趋势展望”为主旨的演讲，详细阐述了自己的观点。
纯电动发展迅猛 燃料电池发展“道阻且长”
据介绍，2021年，国际能源署发布了全球能源战略的展望，几个重要的节点包括2021年全球停止批准开发新油田和2035年停止销售燃油车。多年来，欧盟一直在花费高额投资研发包括电动汽车技术在内的现代汽车动力。据悉，欧盟汽车占欧洲工业产业的65%，研发费用则占了整个工业研发的32%。
在汽车消费市场上，过去欧洲柴油车销量占40%以上，基本上和汽油机比肩， 近年来柴油车的销量大幅度下降。 从近十年情况来看，欧盟电动汽车市场发展迅猛，到2021年总销量占比已经和中国基本在一个水平上。今年第一季度销量中，柴油车下跌至15%，汽油车占37%。而与之相反的是，混合动力车大幅度上升占了25%，纯电动和插电式混合动力车则占了近20%。
徐宏明表示，欧盟在汽车领域里采取了几个重大战略，主要有以下几个方面：1. 通过2025年始行欧7排放标准，限制各类车辆排放，为电动化铺路；2. 采用市场补贴和制造业补贴等方式强力推动电动汽车的开；3.大力发展氢战略计划，推动储能和燃料电池技术的发展；4. 在清洁燃料方面，传统的生物燃料受到资源限制没有达到预期目标，近些年来欧盟鼓励支持开发“电子燃料”（电力合成燃料）。
据，欧盟27个国家为了在2030年前实现各自制定的目标，正在动力电池、充电桩、电池能量密度以及电力供应发展等方面发力，在技术发展方面，聚焦电动化，特别是在动力电池技术的发展上进行了大量投入。 有报告预计欧洲的电池产能到2030年将从2022年的124 兆瓦时（GWh）增加10倍至的1.5 太瓦时 (TWh)，将占全球电池产量的十分之一。同时全球各大汽车厂家加大在欧洲市场上的电动汽车新车型的投入。据悉，从2019年开始，世界上各大汽车厂正在欧盟大规模投入越来越多的新产品，最近五年发展态势非常迅猛，预计到2025年纯电动车将达到170个不同车型。
除纯电动以外，欧盟对燃料电池技术的发展也比较重视。虽然目前燃料电池汽车成本最高，预测将会逐步下降，同时，燃料电池的效率将逐步提高。如果按照预测的成本持续降低幅度则在重型车上续航里程性能与锂电池相比有相当大的优势，但是磷酸铁锂电池价格依然最低。燃料电池在乘用车上应用主要是受体积和重量限制，此外还有对加氢站需求的挑战。
据悉，欧盟加氢站数量近年来在一直不断增长。欧洲氢能联盟公布的计划表明，到2030年欧洲将部署多达10万辆氢燃料卡车和1千5百个加氢站。在为商用车提供的加氢站方面，德国预计将成为领先的欧洲国家，到 2025 年将达到约 85 个加氢站，到 2030 年将达到约 300 个，预计是排名第二的英国的两倍。
“电子燃料”给沿用燃油车带来可能性 关键在于氢的大规模使用和碳捕捉等成本问题
今年3月份末，德国等少数几个国家在欧盟准备签署2035年起禁售燃油车的“禁燃令”前夕突然反悔并与之达成一个协议，使欧盟最终同意考虑在2035年后允许使用全生命周期内零排放的合成燃料的可能性，这意味着欧盟在电动化的战略上对使用“电子燃料”的燃油车有可能会网开一面。
“电子燃料有很多种类和生产制作的路径，其中目前最受关注的主要是氢、氨和甲醇，每种燃料都有自己的优势和劣势，最后的应用需要看看具体技术问题怎么解决。”据徐宏明介绍，“电子燃料”已经被研究了很长时间，从原理和概念上讲已经被证实可行。他指出，“电子燃料”的生产和应用过程中首先必须要有可再生的绿色能源。氢气作为“电子燃料”的源头，是能量载体的主要部分。氢气可以通过以下主要途径变成电子燃料：第一，氢直接使用；第二，把氢和氮气合成生成氨；第三，氢和二氧化碳结合，生成甲烷 （不被看好）；第四，把氢和二氧化碳结合生成甲醇。还有更进一步复杂的工艺制作其他种类的液体燃料。
据悉，欧洲很多年前就开始布局研究“电子燃料”。生产“电子燃料”的关键在于能不能大规模生产绿氢。目前，氢主要来自炼油副产品，如果真正要把氢作为燃料来生产，目前还有很大挑战。此外，制作液体电子燃料需要捕捉碳，生产中的能耗非常大而且生产规模有限，在生产、转化、使用三个环节中还有很多问题需要解决。目前“电子燃料”的制作成本非常高，是汽油成本的4倍。今后有继续下降的可能性，但可能只会再下降一半。因此，“电子燃料”效率低、成本高，是两大挑战， 此外还有政策、标准、实际应用、可持续性发展等方面诸多问题需要解决。
同时，徐宏明介绍，“电子燃料”是能量载体，不但可以在汽车发动机中使用，包括做增程式电动车和重型卡车的燃料，也可以在燃料电池里面使用，还可以在船用和航空等领域里使用。从解决二氧化碳排放问题的角度来说，“电子燃料”本身确实有吸引力，特别是在电动车大部分采用火电的的情况下，“电子燃料”的优势更加明显一些。
作为使用“电子燃料”其中的一种方法，氢发动机突破的可能性更大一些。他也提到，发动机在使用甲醇等这些“电子燃料”中的问题，已经研究了很多年，期待利用当下的新材料、新技术、新软件在开发和控制等方面运用新办法解决老问题。另一方面，燃料发动机技术面临燃料电池和动力电池技术持续进步、成本逐渐降低的竞争。
徐宏明强调，对于各种能量载体而言，能量密度、碳排放等指标需要用整个动力系统的重量和体积而不是通过子系统单元指标测算来衡量，单个运行点的能源效率之间比较没有太大意义，未来汽车能源需要在整个全生命周期和系统运行范围内实现零碳化和效率最大化。根据国际能源署的预测，氢是未来可再生能源最重要的载体。他指出，氢的全生命周期能源效率最高。从更长远来看，如果可再生能源燃料能够大规模生产并且使用成本下降足够多，那么从重型车到小型车，氢会得到越来越多的使用，但是目前和近期还面临很多亟待解决的挑战。
能源多样化也给开发汽车动力技术的研究人员带来了挑战。根据自己的研究经验，徐宏明指出，智能化是汽车技术发展的未来趋势，过去汽车和能源行业都是单独在实验室里研究某一种动力技术，今后在开发各种新能源汽车产品中，需要联合有可能和电动化汽车结合使用的各种技术，在材料硬件、大数据以及人工智能三大技术要素发展的推动下，进行虚实结合的协同研究。这就意味着团队合作很重要。据悉，伯明翰先进汽车研究中心已经联合所有的各个相关团队，把这些能源研究技术有机地结合起来，以汽车为中心形成一个平台，在联合平台上研究能源系统或能源动力装置，大力开发包括设计和使用阶段的汽车动力系统智能化技术，使未来零碳汽车动力在全天候实际道路上使用情况下实现最大的能源效率。