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碳中和电子燃料是石油爱好者所祈祷的灵丹妙药吗？

Top Gear采访了负责这一指控的前F1工程师帕迪·洛

20世纪初，一位名叫珀西瓦尔·洛厄尔（Percival Lowell）的美国天文学家花了15年的时间试图让世界相信他在火星上发现了运河。

洛厄尔是外星智慧生命的热情信徒，他写了一系列书籍，解释了为什么他通过维多利亚时代的望远镜在火星表面观察到的微弱线条图案毫无疑问地证明了这颗红色星球曾经被一群热情的运河建造者殖民。

洛厄尔并不是一个愚蠢的人，他是一位受人尊敬的数学家和科学家，他的天文学研究后来导致了冥王星的发现。但他不顾一切地想把这些陈腐的证据与他的“聪明的外星人”假设相吻合--证明他拼命希望成为真的东西--这导致他放弃了自己的批判能力，成为了，嗯，火星运河先生。

摄影：汤姆·巴恩斯

当谈到电子燃料-人造，碳中性液体燃料，可以驱动任何现有的汽油或柴油车没有修改-我担心我们可能已经有点珀西瓦尔洛厄尔。我所说的“我们”是指喜欢内燃机的人：噪音、兴奋、便利，事实上它们不需要每隔一个半小时就乏味地充电。

以及一项技术的承诺，它使我们能够保持可爱、吵闹、令人兴奋的发动机，但没有任何负罪感，没有任何妥协.嗯，这看起来是不是太完美了？我们是否有可能因为我们迫切希望它们成为灵丹妙药而暂停客观判断，精心挑选证据？

为了寻找答案，我找到了帕迪·洛（Paddy Lowe），他是前F1工程师，现在是电子燃油运动的先锋。经过三十年的生产F1赛车，赢得了十几个世界冠军，并在威廉姆斯、梅赛德斯和迈凯伦赢得了150多场比赛胜利，Lowe于2020年创立了Zero Petroleum，这是一家总部位于牛津郡比斯特的合成燃料初创公司。

以下是您需要了解的有关帕迪·洛的信息。Paddy Lowe并不真正担心让您的本田S2000再运行几年。

“看，我喜欢发动机，”他承认道。“我们都喜欢燃烧。这是一件非常人性化的事情。内燃机令人兴奋。但我这样做并不是从情感的角度出发，为了拯救汽车或其他什么。我们生产电子燃料不是为了保护发动机。”

我认为，这是令人放心的。那么，如果不是为了拯救我们的V8，为什么Lowe要两头燃烧（碳中和）蜡烛，让电子燃料成为现实呢？

“因为你不可能将一切都数字化，”他解释道。“任何你能液化的东西，都很好。我喜欢电动汽车。但世界上有很多事情你根本无法数字化。或者在经济上行不通。”

例如？“最简单的就是飞机。你可以把一个小东西微型化，让一个人飞10英里。但一架有意义的客机实际上是不可能电气化的。它不会起飞，因为它比喷气燃料飞机重50倍。”

但电池技术正在逐年进步。过去十年，电动汽车电池的能量密度增加了一倍。当然，如果这种进步速度继续下去，用不了多久电池驱动的波音就成为现实了？恐怕不是，洛说。

“是的，电池技术正在进步，但永远不会达到那个水平。这是基础物理学。在电池中，你正在储存电子。这些电子附着在重分子上。这是一个自重，它坐在那里携带这些电子。

“但碳氢化合物的燃烧是一种截然不同的能量密度。可能有些事情我们还不知道，但如果你与化学家或物理学家交谈，他们会同意--电池永远无法达到分子能的能量密度。”

好吧，氢呢？“如果你建造一辆氢A320，你会走过商务舱，拉开经济的帷幕，它就会成为一个氢罐。氢不是密集的能量储存。”

Lowe说，这就是电子燃料的真正意义。不是保留一些古老的深受喜爱的技术，而是因为物理和化学决定，就重量和空间而言，液态碳氢化合物是为我们最需要能源的车辆--卡车、船舶、农业、工业采矿设备--提供它们所需的能源的唯一方式。（除了核能之外，但那是一篇完全不同的文章。）

那么如何酿造一批滚烫的电子燃料呢？首先，您收集您的原材料，无论是免费的还是实际上不受限制的：空气和水。

如果您希望合成燃料至少是碳中和的，您需要的另一件事是可再生能源：风能、水力发电、太阳能。要开始酿造过程，首先使用这些能量电解水，将其分解为氢和氧。你保留的氢，你丢弃的氧。

“所以现在我有了氢，”洛解释道。“我需要的另一个分子是碳，所以你将通过一种称为直接空气捕获的过程从空气中获取二氧化碳。”

然后，通过一系列复杂的反应，即费托过程，化学结合氢和碳，产生液态碳氢化合物。这不是一项新技术--费托普施技术是一个世纪前在德国开发的，旨在将煤炭转化为液体燃料--但近年来Zero和其他处于电子燃料发展前沿的公司对这项技术进行了微调。“我们有自己的专有流程，称为直接FT，它的性能比经典的费托普施高得多，”Lowe解释道。“我们能够将这两种分子放在一起来制造炼油厂级燃料。”

当您在飞机、超级油轮或沃克斯豪尔Corsa中燃烧新鲜酿造的电子燃料时，从排气管中产生的二氧化碳与您最初从空气中提取的制造燃料的二氧化碳相同。真正的碳中和。

如今，Zero Petroleum在其Zero.1研究工厂使用工厂屋顶太阳能电池板收集的能源少量酿造合成燃料。Lowe将目前的产量描述为“每天一位数的升”，但他表示，到2025年，该工厂将转向每天生产数十升-“可能数百升，有后续风”。

这不会在一夜之间解决全球变暖问题。但关键是，合成燃料并不像永动机或冷核聚变那样是科幻小说中的幻想。它现在正在酿造，现在正在为发动机提供动力（尽管不是很多，也不是很长）。合成燃料的作用是科学的。问题是，他们的工作经济吗？

是的，电子燃料的能源效率远低于电池。但这只是当能源是有限资源时才成为问题。

电子燃料的生产是大量能源密集型的。在你的电动汽车中添加一千瓦时的燃料，它可以推动你行驶三英里。但用它来为你的汽油汽车生产合成燃料，它最终会让你走得更远。您需要能量来将氢从水中分离出来，还要投入更多的能量来从空气中捕获碳，还要投入更多的能量来将氢和碳转化为碳氢化合物。

“大约45%的太阳能电池板的能量最终成为我们燃料中的化学能，”Lowe承认。“所以你会损失大约55%。但随着我们开发和改进技术，我们将减少这种低效率。我们认为我们可以达到65%左右。”

尽管如此，根据定义，使用电力生产合成燃料比直接将其输送到电池中更浪费。还有内燃机的低效率。现代汽油车平均将约25%的燃料能量转化为前进动力（通常更少）。大部分被浪费为热量。

即使零石油公司有一天实现了65%的效率目标，这仍然意味着进入神奇电子燃料机器的绿色能源中只有六分之一实际上会到达您的福特嘉年华的车轮上。让电动汽车行驶三英里的相同千瓦时的燃油可能会让你的汽油车行驶650米左右。

因此，如果您当地城镇边缘的天然气发电站正在发电，您最好用这些电力直接为您的特斯拉充电，而不是运行您刚刚在后院建造的电子燃料工厂。但是，随着世界各地电网的脱碳，发电的方式和地点将越来越不再是问题。

“我们要在哪里产生我们今天在地球上使用的大量能源，并且目前正在挖掘土地？”问问洛。“你必须在无人居住的非常偏远的地方产生它。加拿大北部的沙漠地区有大量的水力发电用水。澳大利亚内陆的太阳能……”

或者，在离家更近的海里。英国沿海水域的大约3，000台海上涡轮机在起风时已经产生大量电力。挑战--至少是挑战之一--是在需要的地方、在需要的时候获得权力。

“液体燃料比远距离运输电力和氢气便宜几个数量级，”Lowe说。“这就是我们今天获得石油的方式。它来自于一个叫油井的偏远地方，用卡车、轮船、管道等运输非常便宜。电子燃料实际上是一种能源物流产品。一个能量商店。”

在沙漠太阳能电池阵旁边或风电场下面建造电子燃料工厂，它还可以帮助解决可再生能源的其他问题：它们的发电不可预测、间歇性，以及它们并不总是在人们需要时发电。半夜和白天一样有风，但那时没有人吹头发。通过战略布局的电子燃料工厂，您可以收获剩余能源并将其作为液体燃料存储。不是浪费电力，而是节省电力。

是的，电子燃料的能源效率远低于电池。但这只是当能源是有限资源时才成为问题。如果太阳能和风能的成本继续下降，几年内世界可能会拥有近乎无限的廉价绿色能源。此时，酿造电子燃料并不是能源问题。这是一个能源答案。

如果您有此意愿，您今天可以通过Zero网站订购20升电子汽油。它将于2025年底上市，费用为50，000英镑，按每英里计算，仍然比在英国高速公路服务站为电动汽车充电便宜一些。

Zero的燃料每升的酿造成本并不为2，500英镑（这批价值5万英镑的汽油是一种特殊的“首发版”汽油，装在由帕迪亲自签名的罐子中）。即便如此，电子燃料目前的生产成本仍然远远高于化石燃料。但劳说，这个数字很快就会暴跌。

他自信地预测：“我们可以在10年内将电子燃料的成本降低到化石燃料的成本。”“这听起来可能很奇怪，但工业历史会证明我是正确的。看看手机的成本和功率与电脑的成本相比。

“为了制造电子燃料，原料是免费的。太阳，空气，水。中间的部分是一台机器，历史上所有的机器都变得更好，更便宜，更高效。那么，在20年内，当你可以生产石油时，为什么你还要去尝试从某个地方获取石油呢？与其去北海寻找石油，然后等10年才能在陆地上开采，不如建造一座合成燃料工厂……”

但我们需要多少个合成燃料工厂以及多少可再生能源产能才能生产世界所需的所有电子燃料？好吧，洛的团队计算出，如果你用太阳能电池板覆盖沙特阿拉伯25%的地区--没关系，大部分是沙漠--你就可以产生足够的合成燃料来满足世界上当前所有化石燃料的需求。

这是在当前的太阳能效率下。如果太阳能电池板在收集能源方面的效率提高一倍--考虑到它们过去几十年的发展轨迹，这并不是一个疯狂的期望--你只需要一半的土地面积。好吧，在中东10万平方英里的地区安装太阳能电池板可能看起来很疯狂，但并没有那么疯狂，对吧？

电子燃料可能是黄金门票。他们可能不会。但如果它们真的失败了，那将取决于宏观经济、地缘政治和基础设施，而不是科学

当然，重点是电子燃料不需要取代世界上整个化石燃料消耗。他们将成为混合的一部分。

“要实现绿色能源转型，你需要三个层面，”Lowe说。“你需要可再生电子。您需要绿色氢，例如用于炼钢。你不能用电子炼钢。然后你需要电子燃料。”

合成燃料本身并不能成为满足地球绿色能源需求的神奇一站式解决方案。他们不是灵丹妙药。但他们很可能是银牌武器库的一部分。

帕迪·洛（Paddy Lowe）开发电子燃料并不是为了保护内燃机汽车或吵闹的赛车运动。但他承认这可能是一个令人愉快的副产品。当我问他最希望节省哪种汽车发动机时，他提名了V10时代的F1机组。

“我在F1中最大的遗憾之一是我们失去了V8、V10、V12发动机，”他承认。“我们的Dyno发动机的速度为21，000转。噪音和表演，真是令人兴奋。当他们被削减时，这令人失望。但合成燃料提供了一条恢复这一点的途径。你可以有你的蛋糕，吃它，对自己感觉良好。

作为商业推销，这不是一个坏的，对不对？来这里是为了没有罪恶感的空中旅行，来这里是为了没有罪恶感的嘈杂的赛车运动。

当今的世界，你在谈论未来时，除了深深的绝望之外，很少会有其他的感觉。但在与帕迪·洛聊了一个小时后，我留下了一种最奇怪的感觉。我相信他们称之为...乐观？

至少，我有理由相信我没有完全变成珀西瓦尔·洛厄尔。电子燃料可能是黄金门票。他们可能不会。但如果它们真的失败了，那将取决于宏观经济、地缘政治和基础设施，而不是因为科学。

如果合成燃料最终确实拯救了我们的发动机，那只是拯救文明免受全球变暖热死的幸运副作用。这感觉是支持他们成功的有效理由，对吧？

“我们都应该对可以做什么以及我们需要做什么持乐观态度，”洛说。“我们必须继续努力，停止胡闹。”