Brief Introduction of the Development Path of OEM Low Carbon Medium and Heavy Duty Trucks among MajorEuropean Trucks （Part 2）

This article summarizes the current status and future development of low-carbon powertrain of major European truck manufacturers，and clarifies what low-carbon path each truck manufacturer has chosen， the current development stage， and low-carbon powertrains tobe launched in the future， thereby providing reference for domestic enterprises to formulate low carbon fuel paths.

5 達夫卡車

除現(xiàn)有技術外，達夫正在開發(fā)和測試多種新技術，以實現(xiàn)清潔和可持續(xù)運輸。達夫認為每個運輸場景需要針對性的方法。

達夫及其母公司PACCAR 正在探索多種路線：電動、混合動力，以及“遠期”氫。同時，由于新一代燃料的到來，達夫認為內(nèi)燃機未來會變得更清潔，更具可持續(xù)性。

如果城市只允許零排放卡車進入城區(qū)，目前唯一可用的是全電動系統(tǒng)。但是，當卡車必須長距離行駛并在城區(qū)“零排放”運行時，柴油和電力組成的混合動力就發(fā)揮了作用。受續(xù)駛里程限制，電動動力系統(tǒng)還不能完全滿足長途運輸?shù)囊?，高效柴油機仍將在當下和可預見的未來發(fā)揮作用。

達夫未來動力系包括電動機、插電式混合動力車（PHEV ）、燃料電池和氫內(nèi)燃機等。新一代達夫卡車的柴油機清潔高效，可使用最新一代的生物燃料（ 包括Gas-to-Liquid 和HVO） 以及可再生的e-fuels，以進一步降低道路運輸?shù)奶寂欧拧?/p>

5.1 目前能提供的低碳動力系

5.1.1 清潔柴油機技術

盡管混合動力、全電動和氫解決方案等替代技術取得了進步，但柴油機仍是商用車的主要動力系統(tǒng)。目前，沒有任何其他類型的發(fā)動機具有如此高的效率、成本效益和可靠性。

新一代達夫 XG+、XG 和XF 卡車的柴油機清潔高效，可使用最新一代的生物燃料（ 包括Gas-to-Liquid 和HVO） 以及可再生的e-fuels，以進一步降低道路運輸?shù)奶寂欧拧?/p>

通過使用先進的燃油噴射技術和廢氣后處理技術， 現(xiàn)代柴油機已經(jīng)非?！?清潔”。達夫?qū)⒗^續(xù)改進和完善柴油機，以實現(xiàn)更大程度的減排。隨著新型燃料的開發(fā)，如氫化植物油（HVO） 和動力轉(zhuǎn)化液（Power-to-Liquid），預計發(fā)動機排放還可更加清潔。

（1）HVO ：一種環(huán)境友好的柴油替代方案。

達夫LF、CF 和XF 系列使用的柴油機已能夠使用HVO，不用進行技術調(diào)整，也不會降低車輛性能，能將CO₂ 排放降低90%。

前幾代生物柴油的生產(chǎn)會影響食品生產(chǎn)，這是達夫過去不愿意推廣生物柴油使用的一個重要原因，而HVO 不會。加氫處理植物油（HVO） 是通過氫化植物油和廢物來生產(chǎn)生物柴油，這個過程使用氫氣而不是甲醇，所以HVO 是一種更環(huán)保的柴油替代品，它無氣味，可生物降解，排放更少。

（2）Power-to-Liquid ： CO₂ 排放降低100%.

當展望未來時，達夫看到，“Power-to-Liquid”燃料可以使CO2 排放量減少100%。Power-to-Liquid 指使用綠電來產(chǎn)生氫氣，然后與CO₂ 結(jié)合生成合成的柴油。Power-to-Liquid燃料原則的核心是用于捕獲和儲存CO₂ 的過濾器，該過濾器目前正在開發(fā)中。過濾器捕獲燃燒過程中釋放的CO₂，并將其與氫氣結(jié)合，從而結(jié)束了碳循環(huán)，原本會被排放的CO₂ 被重新用于制造燃料。

未來的“Power-to-Liquid”燃料可以通過現(xiàn)有的加油站網(wǎng)絡進行分配，甚至可以用于當今的柴油機。只要氫氣是利用太陽能、水力或風能生產(chǎn)的，從油井- 車輪的CO₂ 排放就是達到碳中和要求的。 目前，在實驗室環(huán)境中生產(chǎn)“Power-to-Liquid”燃料的成本較高，規(guī)模較小。預計它們能在2025 年～2030 年間更大規(guī)模地使用。

5.1.2 電池電動卡車

（1） 新一代 達夫 XD 、XF Electric。

新一代XD Electric 和XF Electric 標配快速直流充電，可選交流充電。充電功率達325 kW，可在45 min 內(nèi)將3 個電池組的容量從0% 提高到80%。即使是最大的電池組，也可以在不到2 h 內(nèi)從0 充電到100%。可選裝車載充電器，其交流電流充電能力可達22 kW。這為運營車輛提供了便利，使車輛有可能在偏遠地區(qū)運營。達夫經(jīng)銷商提供優(yōu)質(zhì)PACCAR 充電器運營支持，與新的XD 和XF 電動卡車完美匹配。該系列產(chǎn)品包括固定充電解決方案，使用標準交流電流（AC） 時功率可達50kW，使用超快直流充電（DC） 時功率可達350 kW。此外，還提供移動充電器。

（2） 達夫LF Electric 卡車：零排放配送卡車。

5.2 未來要推出的低碳動力系

5.2.1 混合動力卡車（HEV）

達夫的混合動力車輛聯(lián)合使用電動動力和清潔柴油技術，電動動力在市區(qū)使用，清潔柴油技術在其他地區(qū)使用。

混合動力汽車（HEV ） 結(jié)合了2 種動力的優(yōu)點：城市地區(qū)用電動動力，其他地方用清潔柴油技術。達夫一直在測試這項技術，這項技術的優(yōu)勢是可以適應幾乎所有情況。

目前正在現(xiàn)場測試的達夫 CF 混合動力創(chuàng)新卡車配備了10.8 L PACCAR MX-11 柴油機（330 kW/450 hp） 和ZF 電動機（75 kW/100 hp，峰值功率130 kW/175 hp），并集成了的ZFTraXon 專用變速器。電動機由一個85 kWh 的電池組提供能量，使用柴油機時，對該電池組充電。電池充滿電時，卡車（ 取決于總重量） 的電動續(xù)航里程可達50 km，足以進出市區(qū)。

混合動力方案使運營商能夠滿足日益嚴格的排放法規(guī)。從2025 年起，許多歐洲城市在市中心僅允許使用零排放商用車，對于主要行駛在市區(qū)以外的重型和中型卡車來說，混合動力技術是解決這一規(guī)定的完美方案。純電保證城市中心的零排放，清潔柴油技術提供了城市以外的最大續(xù)航里程和靈活性。

在城外，CF Hybrid 由PACCAR MX-11 柴油機提供動力，保證長續(xù)駛里程。此外，由于智能能源管理，混合動力技術可額外節(jié)省燃料消耗。發(fā)動機制動器和下坡速度控制裝置產(chǎn)生的能量提供給電動機，用于支持柴油機，對降低油耗和CO2 排放方面都有利。電動卡車是城市配送的理想選擇，但混合動力技術適合更長的路線。

5.2.2 氫能重卡

達夫要探索公路運輸降低碳排放的所有技術，除了目前已經(jīng)提供的電池電動解決方案和正在開發(fā)的混合動力卡車之外，氫技術成為未來的備選項。從中長期來看，氫氣是卡車動力的一種選項，如果使用綠色氫能，CO₂ 排放量可以100% 減少。

（1） 燃料電池技術試驗。

如果未來要實現(xiàn)氫氣技術的真正突破，現(xiàn)在就必須邁出第一步，達夫正在做這個事情。達夫的母公司PACCAR 與豐田和殼牌一起，在洛杉磯港進行燃料電池技術的氫動力卡車的廣泛試驗。

（2） 氫內(nèi)燃機研究。

當PACCAR 探索燃料電池技術時，達夫正在開發(fā)一種使用氫氣的內(nèi)燃機，與燃料電池氫方案相比，氫內(nèi)燃機選項無需大型儲氫系統(tǒng)，具有瞬態(tài)能力。其他優(yōu)點包括所需冷卻能力較低和對氫氣純度靈敏度較低。使用氫氣作為燃料意味著在許多地區(qū)可以利用現(xiàn)有配送網(wǎng)絡。

此外，歐洲在內(nèi)燃機技術方面擁有廣泛的知識和全面的制造足跡。歐洲卡車企業(yè)普遍表示，從2040 年起，其商用車產(chǎn)品將不再使用化石燃料；盡管如此，由于氫技術等原因，內(nèi)燃機在未來仍有巨大潛力，尤其是在重型長途運輸領域。

達夫為新一代替代能源卡車和傳動系統(tǒng)提供了一個完整且能效高的平臺，即配備氫內(nèi)燃機的新型達夫XF H2 創(chuàng)新卡車，該車獲得了“2022 年度卡車創(chuàng)新獎”。

6 雷諾卡車

6.1 目前能提供的電動車型

6.1.1 雷諾 E-Tech D Electric 卡車

D Electric 是一輛市內(nèi)配送卡車，其電動機和電池的技術參數(shù)如表6-1 所示。

6.1.2 雷諾 E-Tech D Wide Electric 卡車

D Wide Electric 是一輛城市垃圾收集車，其電動機和電池的技術參數(shù)如表6-2 所示。

雷諾D 和D Wide 使用的電機在雷諾法國Blainville 生產(chǎn)工廠生產(chǎn)。沃爾沃能源部門（Volvo Energy） 負責為電動汽車提供新的、用過的或翻新的電池和充電解決方案。

6.2 目前能提供的生物燃料卡車

雷諾認為：由于新的法規(guī)和替代燃料技術的進步，柴油車的市場份額將減少。但在2030-2035 年之前，它仍將是主要份額。雷諾卡車選擇使用生物燃料實現(xiàn)用戶運輸業(yè)務脫碳，其T、T High、C、K 和D 系列可以選擇使用生物燃料。

6.3 未來要提供的電動卡車

（1） 雷諾 E-Tech C 和 T Electric

E-Tech C 和T Electric 分別是區(qū)域運輸車和工程運輸車，其電動機和電池的技術參數(shù)如表6-3 所示。

（2） 燃料電池卡車

在2025-2030 年，雷諾卡車將提供一系列由氫燃料電池驅(qū)動的電動卡車，主要用于高要求和重型長途運營。

6.4 實際銷量與未來規(guī)劃

2021 年，雷諾電動卡車的銷量是249 輛。雷諾卡車的規(guī)劃是：到2025 年底，其12 t 以上產(chǎn)品銷量的10% 由電動卡車創(chuàng)造，到2030 年這一數(shù)字將增至35%，到2040 年，其所有汽車系列將100% 無化石燃料，投放市場的汽車實現(xiàn)碳中和。

對于能幫助卡車降低碳排放的能源，雷諾卡車列出了其中4 種，并逐一分析。

（1） 生物柴油。

生物柴油是一種由菜籽油等植物油生產(chǎn)的脂肪酸酯，與化石柴油相比，它可以減少65% 的CO₂ 排放量，并且道路運輸脫碳的很好地補充。目前，這是最便宜的解決方案之一。

然而，生物柴油用于公路運輸受到數(shù)量有限的限制，其生產(chǎn)也可能產(chǎn)生毀林風險，并面臨來自其他部門的競爭，如食品生產(chǎn)。到2040 年，使用這種燃料的卡車很可能不會超過10%。

第二代生物燃料——合成燃料（XTL、HVO） 可進一步減少CO₂ 排放。它們?nèi)∽詣游镏?、廢油或林業(yè)殘留物，不與食品部門競爭。然而，其可用原材料的數(shù)量有限，在未來幾十年內(nèi)可能仍將如此。

與化石柴油燃料相比，使用可再生電力、水和大氣中的CO₂ 生產(chǎn)的E-diesel 也可減少65% 的排放。然而，使其可用需要大量投資，仍然不是一個可依賴的技術路線。

（2） 氣體。

甲烷以2 種形式存在：化石天然氣和有機物（ 生物質(zhì)） 發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣。與柴油燃料相比，化石天然氣只節(jié)省了5% 的CO₂ 排放，不是一個高效的脫碳方案。

由有機物發(fā)酵或氣化產(chǎn)生的生物甲烷或沼氣的CO₂ 排放量比柴油少75%。然而，可用的沼氣數(shù)量有限。因此，就其用量而言，運輸部門將與其他商業(yè)部門競爭，其價格（2019 年比天然氣高4 倍） 將因其生產(chǎn)的公共資金減少而上漲。

沼氣的燃燒會排放氮氧化物（NOx），這決定了其無法在城市中使用。最后，其潛在溫室氣體效應風險，在80 年內(nèi)是CO₂ 的86 倍，因此需要密切的監(jiān)測、最大限度地減少其生產(chǎn)和運輸過程中的泄漏風險。到2040 年，大約10% 的卡車，特別是重型、長途和工程車輛，可能會使用沼氣。

（3） 氫能。

目前能獲得的氫是灰氫，是由化石甲烷產(chǎn)生的，比化石柴油多排放14% 的CO₂。然而，改用可再生的電力電解生產(chǎn)的綠色氫氣能減少62% 的CO₂ 排放。

這一轉(zhuǎn)變的進行將非常緩慢，并需要大量投資作為代價，而公路運輸仍處于與沒有其他方式去碳的行業(yè)競爭的階段。因此，在2030 年之前不可能大規(guī)模使用它。

氫燃料電池是當今最先進的技術，這種電池將氫能轉(zhuǎn)化為電能；氫的另一種用途是在內(nèi)燃機中，它對氫氣的純度要求較低，并且對冷卻系統(tǒng)要求較低。然而，缺點是這樣的系統(tǒng)排放少量的NO_x，這使得它們不太可能在城市中使用，而且它們比燃料電池消耗更多的氫氣。

（4） 電能。

平均而言，在歐洲，與化石柴油燃料相比，可再生能源或核能發(fā)電產(chǎn)生的脫碳電能目前可以減少55% 的CO₂ 排放。在一些國家，如法國，下降率超過80%。另一方面，電動機技術已經(jīng)較為成熟，電池的工作電量也在穩(wěn)步增加。電動卡車是解決城市污染的最有效的方案。它們可以在夜間，通過工業(yè)三相連接或一般充電端充電，而且運營噪音小。

盡管目前電動卡車比柴油車更貴，但價格的差距正在縮小，在一些應用場景，如垃圾收集，已經(jīng)具備了充分的競爭力。從2025 年開始，擁有和運營一輛城市使用的電池電動卡車的總成本將低于柴油卡車。到那時，電動卡車將覆蓋所有類型的城市應用。

通過對卡車的全生命周期分析，對其總運營成本、易用性和脫碳燃料的可用性進行分析，雷諾預測到2040 年，4 種可用燃料的使用比例可能為：

0% 的卡車使用化石柴油或天然氣；

高達20% 的卡車使用生物燃料，用于重型運輸（ 長途運輸車、重型工程車等） ；

大約80% 的卡車將配備充電電池或脫碳氫燃料電池，用于最排放條件最嚴苛的場景。這2 種電源的確切使用比例仍然未知。

7 依維柯

自1996 年以來，依維柯公司生產(chǎn)了約45 000 輛天然氣汽車，行駛里程超過10 億km，是歐洲領先的天然氣商用車制造商。幾十年來，依維柯成熟的燃氣動力車輛在市政、區(qū)域路線和長途運輸方面都證明了其可靠性、環(huán)保承諾和投資回報率。

在將可再生燃料——生物甲烷作為燃料后，燃氣卡車受到客戶更廣泛的歡迎。

依維柯提供全類型可持續(xù)商用車，包括輕型Daily 天然氣動卡車、中型Eurocargo 天然氣動力和重型S-WAY 天然氣動力卡車。

7.1 目前能提供的低碳動力系

7.1.1 依維柯公路重型車——S-Way

車輛總重≥ 18 t，有載貨車版和牽引車- 半掛車版。

7.1.2 依維柯公路中型車——Eurocargo

車輛總重6.5 t～18 t，Eurocargo是一款城市工況中型卡車。

Eurocargo 的發(fā)動機有Tector 5 4 缸4.5 L 和 Tector 7 6 缸6.7 L 柴油機，燃氣機則有Tector 6 6 缸 5.9 L CNG 發(fā)動機。

7.1.3 依維柯非道路重型車——X-Way

依維柯X-WAY 配裝歐VI d 柴油機和天然氣發(fā)動機，以適應所有應用。柴油機有3 個排量，額定功率330 ～ 570 kW。

12 L 發(fā)動機也有天然氣版本，可提供清潔運行和安靜運行。

7.2 未來的低碳動力動向

依維柯將使用包括生物甲烷、純電動、燃料電池技術在內(nèi)的多種可替代能源動力，為各種運輸距離和任務要求的輕、中、重型商用車提供解決方案，以實現(xiàn) 2040 年凈零碳排放的承諾。

7.2.1 燃料電池電動車

依維柯展示了燃料電池車的測試版車型：歐洲版 6x2Nikola Tre FCEV 重型牽引車- 半掛車。

7.2.2 電池電動車

依維柯正式啟動 Nikola Tre BEV 歐洲版 4x2 牽引車- 半掛車的預訂，首代車型的續(xù)航里程分別可達約 800 km 和 500km，將在重型運輸任務中與柴油動力產(chǎn)品競爭。

8 總結(jié)

歐洲主要卡車制造商目前和未來提供的低碳動力系總結(jié)如表8 所示。

從中可看出，各個制造商涉及最多的領域是電動電動卡車，前6 家已經(jīng)實現(xiàn)電動中型卡車的商業(yè)化應用，電動化不斷向更重型的卡車滲透。斯堪尼亞提供混合動力產(chǎn)品，達夫混合動力產(chǎn)品尚在研究中，其他車商都尚未選擇混合動力這一低碳化路徑。7 家企業(yè)都在研究燃料電池電動動力在重型卡車上的應用。有5 家車商在生物燃料領域已經(jīng)有商業(yè)化應用的生物燃料發(fā)動機，戴姆勒、曼恩在生物燃料領域尚未動作。斯堪尼亞、沃爾沃、依維柯在天然氣發(fā)動機、生物氣（ 生物甲烷） 領域已經(jīng)能夠提供商業(yè)化的動力系，其他4 家尚不能提供天然氣/ 生物氣發(fā)動機。有3 家企業(yè)開展氫內(nèi)燃機領域的研發(fā)與測試。

斯堪尼亞在各種低碳動力系領域的布局最為全面。斯堪尼亞的觀點是實現(xiàn)卡車零排放，必須使用所有可用的方法。使用替代燃料的內(nèi)燃機在未來運輸系統(tǒng)繼續(xù)扮演重要角色。

沃爾沃卡車公司一直在研發(fā)生物氣等替代燃料內(nèi)燃機以及氫燃料電池動力系統(tǒng)，推出了最全面的電動卡車系列。

戴姆勒確定了電池電動和燃料電池電動并行發(fā)展的低碳化路線，表示不再開發(fā)中型柴油發(fā)動機，取而代之，將購買康明斯的不限定燃料發(fā)動機。這表明戴姆勒卡車支持采取替代燃料發(fā)動機。

曼恩未來的低碳卡車研發(fā)路線，除了電池電動動力系，目前正在研發(fā)氫內(nèi)燃機，另外還考慮氫燃料電動動力系。

達夫開發(fā)和測試多種新技術和現(xiàn)有技術，實現(xiàn)清潔運輸。

達夫認為每個運輸場景需要針對性的方法。城市零排放區(qū)目前可用的是全電動系統(tǒng)；長距離行駛并在城區(qū)“零排放”的卡車，使用柴油和電力組成的混合動力系。對于長途運輸卡車，替代燃料內(nèi)燃機機目前和將來仍將發(fā)揮作用。

雷諾卡車目前提供替代燃料內(nèi)燃機和城市用電動車，接下來會推出中長途電動動力系。

依維柯公司一直在研究可再生天然氣，天然氣發(fā)動機的使用也最廣泛；依維柯電動車剛剛上市，燃料電池電動動力系尚在測試。

天然氣發(fā)動機、生物氣發(fā)動機、液態(tài)生物燃料發(fā)動機、氫內(nèi)燃機可以看做替代燃料內(nèi)燃機，內(nèi)燃機在未來的低碳化競爭中仍然存在。目前的混合動力系統(tǒng)中仍在使用內(nèi)燃機，而未來可能是替代燃料內(nèi)燃機得到更多應用的時代。所以，在通往零碳排放的道路上，內(nèi)燃機很長時間內(nèi)不會消亡。

商用車行業(yè)肯定會達成凈零排放，可能會應用更廣泛的技術來實現(xiàn)這一目標。

附：以下是一些行業(yè)人士關于商用車低碳化的觀點

●商用車向新能源的轉(zhuǎn)型仍面臨不確定性，要想真正實施還需要等待很長時間；先進的柴油技術和可再生生物柴油燃料可能會產(chǎn)生重大影響；清潔內(nèi)燃機技術在未來的脫碳運輸中將發(fā)揮不可或缺的作用。

●氫內(nèi)燃機不是傳統(tǒng)內(nèi)燃機和電動汽車之間的過渡技術，而是商用車長期可行的技術。氫內(nèi)燃機的經(jīng)濟可行性只會隨著基礎設施的發(fā)展和燃料成本降低而增長。氫內(nèi)燃機的好處是，可以使用預先存在的技術，并進行適當修改，以根據(jù)適當性和可用性加入這些替代燃料。在中期內(nèi)，無需大規(guī)模轉(zhuǎn)向純電動汽車來降低卡車排放量。

●生物甲烷為內(nèi)燃機商用車提供了一種解決方案，既能與現(xiàn)有基礎設施共存，也能降低碳排放。有人士認為，重卡的零排放技術（ 主要指電池電動、氫燃料電池電動） 目前不適合大規(guī)模應用，這使得生物甲烷成為“理想的替代燃料”。

●目前電池電動動力系適合在中小型車上應用，但對長途卡車來說，有人士預計，直到下一個10 年，長途卡車才有可能實現(xiàn)電動化。

●燃料電池的耐久性也仍然不足，目前燃料電池應用的一般壽命約為5 000 h，而同等柴油機的壽命為25 000 h。

●歐盟都在努力實現(xiàn)運輸業(yè)脫碳，由于完全轉(zhuǎn)向電動商用車的路線圖仍不明確，清潔內(nèi)燃機是一個可行的過渡方案，逐步減少商用內(nèi)燃機使用的轉(zhuǎn)型過程可能要持續(xù)20 年以上?？得魉归_發(fā)的15 L 不限定燃料的發(fā)動機，在內(nèi)燃機創(chuàng)新方面處于領先地位。燃料不限定概念指低碳和零碳燃料：氫、天然氣、丙烷和清潔柴油。在不限定燃料的發(fā)動機系列中，從缸蓋墊片向下的下端，基礎構(gòu)造基本相同。從缸蓋墊片開始，發(fā)動機的上端（ 包括氣缸蓋和歧管） 針對其特定的燃油類型進行了優(yōu)化。戴姆勒表示，不再開發(fā)中型柴油機，取而代之，將從康明斯購買不限定燃料發(fā)動機。

●如果可能的話，卡車OEM 可以采取多種燃料路徑，構(gòu)建多樣化的車隊。事實上，斯堪尼亞和沃爾沃卡車公司一直在研發(fā)生物氣等內(nèi)燃機替代品以及氫燃料電池動力系統(tǒng)，

●對于商用車來說，從內(nèi)燃機汽車到電池電動汽車（BEV ）過渡的解決方案更為復雜，這是因為解決方案組合更廣泛。因此，向零排放過渡必然是一項復雜的任務。

（責任編輯：劉海帆）