
以相同的熱量計,價格不到原油1/4的頁巖氣也可作汽車燃料。另外,如果頁巖油生產(chǎn)在全球推進(jìn),原油的產(chǎn)量大幅增加,汽油價格也有望降低。汽油價格降低,對低燃耗的需求就會減退,環(huán)保車的存在意義就可能會動搖。
要考慮頁巖革命對汽車領(lǐng)域的影響,我們首先來關(guān)注兩款汽車。一款是在美國乘用車和卡車的所有車型中最暢銷的福特汽車的“F”系列,(圖1)。另一款是德國奧迪在2013年3月舉行的日內(nèi)瓦車展上發(fā)布的,可以使用天然氣和汽油的雙燃料車“A3 Sportsback g-tron”(圖2)。


F系列整體的月銷量在2013年1~9月平均為6.22萬輛左右。這一期間美國最暢銷的乘用車“凱美瑞”的銷量約為3.54萬輛,F(xiàn)系列為其1.8倍左右,也是環(huán)保車的代表——普銳斯銷量的約3倍。與上年1~9月的銷量相比,F(xiàn)系列大幅增加約20%,而凱美瑞和普銳斯基本持平。
奧迪A3 Sportsback g-tron的特點(diǎn)是,除汽油外,燃料還能使用天然氣,也就是頁巖氣。車身也很小巧,用行駛1km的二氧化碳(CO2)排放量表示的歐洲模式燃效為95g/km,與普銳斯的89g/km相差不遠(yuǎn)。
該車配備了兩個壓力為20MPa的壓縮天然氣(CNG)氣罐和容積為40L的汽油罐。因此,在天然氣供給基礎(chǔ)設(shè)施不完善的地區(qū)也能確保充足的續(xù)航距離。奧迪計劃2013年內(nèi)上市這款車。
在天然氣價格因頁巖革命而驟降的美國,以目前的天然氣和汽油價格為前提,以相同的熱量計,天然氣的燃料費(fèi)只需汽油的約一半*1。成本差距這么大,美國市場的人氣車型理應(yīng)由皮卡變成小型雙燃料車。但實(shí)際卻沒有那么簡單。
天然氣的軟肋
我們來了解一下汽車燃料的基本知識。汽車燃料主要要求5點(diǎn):“能量密度”、“基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”、“價格”、“CO2削減效果”和“供給量”。原豐田技術(shù)人員、負(fù)責(zé)燃料的研究和調(diào)查的分析師星博彥就燃料對汽車便利性的直接影響指出,“能量密度和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)尤為重要”。其實(shí)關(guān)于這2點(diǎn),天然氣還存在很多課題(表)。

氣體燃料天然氣的能量密度小。因此,要高壓壓縮后配備在汽車上,這就需要耐高壓的氣罐,從而導(dǎo)致成本增加。“以乘用車為例,天然氣車要比汽油車貴50萬~100萬日元左右。其中大部分都是儲藏壓縮天然氣的氣罐成本”(東麗經(jīng)營研究所產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)調(diào)查部高級經(jīng)濟(jì)師福田佳之)。也就是說,相當(dāng)不合算。
因此,在預(yù)測天然氣車的未來時,上述奧迪公司的雙燃料車的價格將受到關(guān)注。該車配備的兩個CNG氣罐采用具備氣體阻隔性的聚酰胺層、增強(qiáng)強(qiáng)度的碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料(CFRP)層和耐沖擊性優(yōu)良的玻璃纖維強(qiáng)化樹脂(GFRP)層的3層構(gòu)造。因此,其能否實(shí)現(xiàn)比汽油車有競爭力的價格成了重點(diǎn)。
但就行駛距離長的長距離卡車等大型商用車而言,天然氣車似已開始普及。這是因?yàn)椋?ldquo;燃料費(fèi)的削減效果明顯,車輛價格(比汽油車)高出的部分用2~3年就能收回”(福田)。
另一個課題——燃料供給基礎(chǔ)設(shè)施方面,美國在高速公路上推進(jìn)了天然氣加氣站的設(shè)置,因此主要跑高速公路的大型商用車面臨的障礙在逐漸消除。不過,主要在市區(qū)行駛的乘用車的基礎(chǔ)設(shè)施還不算完善。
可以直接使用的GTL輕油
另外,還有用頁巖氣等天然氣制造氫(H2)和液體燃料供汽車使用的方法。
H2因能以較低的成本用頁巖氣的主要成分甲烷制造,因此有觀點(diǎn)認(rèn)為頁巖革命“將推動以H2為燃料的燃料電池車的普及”。但這也不是輕易就能實(shí)現(xiàn)的。H2的能量密度比天然氣還要低,因此必須高壓壓縮后儲藏到汽車上。其結(jié)果是,氣罐的成本比CNG氣罐還要高。加之燃料電池車本身也正處于開發(fā)之中,因此H2作為汽車燃料普及估計還需要相當(dāng)長的時間。
而GTL為Gas To Liquid的縮略語,是指用天然氣制造液體碳化氫的技術(shù)以及利用該技術(shù)制造的燃料。為避免混淆,這里把制造技術(shù)稱為GTL技術(shù),把制造的燃料稱為合成油(GTL輕油等)。
GTL技術(shù)主要由以下三個工序構(gòu)成:[1]分解天然氣,制造由H2和一氧化碳(CO)構(gòu)成的合成氣工序(合成氣制造工序);[2]使合成氣的H2和CO反應(yīng),制造直鏈狀碳化氫(合成油)和水的工序〔FT(Fischer-Tropsch)合成工程〕;[3]切斷合成油的分子鏈之后進(jìn)行精煉,提取石腦油、輕油、煤油和潤滑油等的工序(提取工序)。
在GTL技術(shù)及業(yè)務(wù)方面領(lǐng)先的是南非沙索公司和英荷殼牌石油公司(以下稱殼牌石油)。兩公司利用各自的技術(shù),已經(jīng)在馬來西亞、卡塔爾和南非啟動了5座量產(chǎn)工廠?偖a(chǎn)能按GTL合成油計算超過約20萬桶/日。
在日本,國際石油開發(fā)帝石、吉坤日礦日石能源等6家公司與石油天然氣金屬礦物資源機(jī)構(gòu)(JOGMEC)開發(fā)了自主GTL技術(shù),2012年1月,實(shí)用化已有了眉目(圖3)*2。據(jù)國際石油開發(fā)帝石稱,目前,利用該技術(shù)的工廠已在開展接單活動。

國際石油開發(fā)帝石等6家公司和JOGMEC組成技術(shù)研究聯(lián)盟,開發(fā)了國產(chǎn)GTL技術(shù)。照片是建在新潟市東港工業(yè)園區(qū)內(nèi)、產(chǎn)能為500桶/日(1900L/日)的驗(yàn)證設(shè)備。研究聯(lián)盟已經(jīng)解散,但據(jù)國際石油開發(fā)帝石介紹,采用該技術(shù)的工廠已但展開接單活動。
*2 此外,石油資源開發(fā)公司、科斯莫石油公司、新日鐵住金工程公司、千代田化工建設(shè)公司也參與了開發(fā)。
實(shí)際上,在天然氣價格隨著頁巖革命驟降的美國,GTL工廠建設(shè)的計劃接連不斷。沙索公司計劃在美國路易斯安那州萊克查爾斯建設(shè)9萬6000桶/日的工廠,殼牌石油公司也計劃在墨西哥灣沿岸建設(shè)大規(guī)模工廠。殼牌石油公司目前正在討論生產(chǎn)規(guī)模等。此外,據(jù)認(rèn)為還有一些尚未公布的計劃。比如,擁有GTL工廠所需壓力容器的制造技術(shù)的日立造船表示,“咨詢和商洽不斷增加,預(yù)計2013年度壓力容器的訂單額將激增”。
GTL輕油的供給量有限
GTL工廠制造的GTL輕油是含硫量低的優(yōu)質(zhì)汽車燃料。GTL技術(shù)可謂是提高天然氣附加值的技術(shù)。在原油價格居高不下,天然氣價格卻趨于降低的情況下,GTL技術(shù)能使天然氣成為易用的液體燃料,提高其附加值。因此,天然氣與原油的價格差越大,其利潤也會越大。
但有一個很大的問題存在,那就是供給量嚴(yán)重不足。即使上述新工廠投產(chǎn),GTL輕油的產(chǎn)量與美國的輕油消費(fèi)量相比也是微乎其微。“只能在普通的輕油中少量混合使用”(星博彥),不足以撐起汽車燃料的一片天。
綜上所述,雖然把低價格天然氣作為汽車燃料使用在成本方面有很大的好處,但目前似乎還僅限于商用車。因?yàn)槌擞密囘存在CNG氣罐的低成本化和燃料供給基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)等難題。H2的難度比天然氣還要大。而用天然氣制造的GTL輕油雖然作為柴油車燃料有望具有競爭力,但供給量有限。也就是說,汽車燃料的主角在一段時間內(nèi)還是原來的汽油和輕油。
不在乎燃效行不行?
那么,頁巖革命就不會影響汽車產(chǎn)業(yè)了嗎?答案是否。實(shí)際上影響很大。
這種看法的產(chǎn)生與2012年11月國際能源機(jī)構(gòu)在“世界能源展望”(World Energy Outlook)中給出的預(yù)測——“2017年美國將超過沙特阿拉伯成為世界最大的產(chǎn)油國“密切相關(guān)。”‘原油豐富的話,就不用太在意燃效’的看法在美國蔓延開來”(JOGMEC調(diào)查部首席研究員伊原賢)。
近年來,以低燃耗為目標(biāo)的技術(shù)開發(fā)競爭愈演愈烈主要源于3個原因:[1]因新興市場國家的經(jīng)濟(jì)增長,原油需求增加而價格急劇上升;[2]現(xiàn)有油田因大量開采,原油產(chǎn)量最近趨于減少,原油價格今后可能會進(jìn)一步提高(“石油峰值論”);[3]為防止地球變暖,削減CO2等溫室氣體的排放量成為國際社會的共同目標(biāo),為很多發(fā)達(dá)國家規(guī)定了削減量數(shù)值目標(biāo)的《京都議定書》生效。
然而,盡管[1]的原油(汽油)價格持續(xù)居高不下,但如下所述,預(yù)計資源量十分充足,因此價格一味上升的風(fēng)險在降低。[2]方面,由于發(fā)現(xiàn)了頁巖油和深海油田等新的供給源,原油的資源量相當(dāng)充裕,因而“石油峰值論”不成立了。[3]方面,《京都議定書》在2012年底結(jié)束了第一承諾期,削減CO2排放量的國際框架處于不明確狀態(tài),對預(yù)防地球變暖的關(guān)注在降低。
開篇介紹的福特F系列的高人氣或許就體現(xiàn)了美國市場這種“不必太在意燃效”的氛圍。這樣的話,大型皮卡的需求今后也應(yīng)該會繼續(xù)擴(kuò)大。實(shí)際上,不僅是F系列,美國通用汽車的“Silverado”和美國克萊斯勒的“Dodge Ram”等大型皮卡在美國的銷售排名中也名列前茅。
某化學(xué)企業(yè)的負(fù)責(zé)人指出:“以前日本汽車廠商非常重視低燃耗技術(shù);瘜W(xué)企業(yè)為應(yīng)對這種需求,圍繞樹脂等輕量材料的開發(fā)展開了激烈競爭。如果燃效差不多就行,就需要從根本上調(diào)整技術(shù)開發(fā)戰(zhàn)略”。
如果頁巖革命擴(kuò)展到全球,汽油價格下降,對日本廠商在技術(shù)上領(lǐng)先的低燃耗環(huán)保車的需求可能就會減弱。長期來看無疑會面臨地球變暖和資源枯竭等巨大課題,但不可否認(rèn)的是,當(dāng)前的優(yōu)先次序可能會降低。
大型車受歡迎是僅限于美國部分用戶,還是會擴(kuò)大到世界范圍,似將對今后的技術(shù)開發(fā)方向產(chǎn)生巨大影響。