奔驰的“低碳铝”,大有来头

奔驰的“低碳铝”,大有来头
2022-12-23 09:49:12 汽车预言家

12月15日,据外媒报道,挪威铝业公司海德鲁(Norsk Hydro)表示,从2023年起,该公司将为梅赛德斯-奔驰的一系列车型(包括EQ系列)供应低碳铝。两家公司还将进一步研究如何在汽车中使用低碳和回收铝。

汽车作为资金、资源密集型产业,同时又是全球化属性显著的行业,跨国采用零部件、资源供应已经是行业常态。但此次奔驰与海德鲁的展开的供应合作涉及低碳铝这一关键材料引发外界围观好奇。

众所周知,汽车自诞生百余年来,最开始普遍采用钢铁材质进行制造。但汽车的发展史同样是一部轻量化技术进步史。其中,传统燃油车整备质量每减少100kg,百公里油耗可降低0.3-0.6升;新能源汽车每减少100Kg重量,续航里程可提升10%-11%,还可以减少20%的电池成本以及20%的日常损耗成本。可以说,追求轻量化是全球车企共同追求的目标。

在目前汽车轻量化材质中,常见的有铝合金、钛合金以及碳纤维,但考虑到成本因素,钛合金的成本是铝合金的4至5倍,而碳纤维成本更高是铝合金价格的10倍。因此后两者往往用在航空、超豪华跑车身上。对于车企和消费者而言,轻量化材料的最佳选择方案是铝合金。

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此外,从材质情况对比来看,钢的密度为7.8g/cm³,而铝仅为2.7g/cm³,密度几乎为钢的1/3。但在强度方面,钢要胜于铝合金,因此,相同强度下钢和铝合金厚度比为1:1.4时。即便如此,采用铝合金材质的车辆整备质量最高降低40%,这对于车辆的续航能力提升起到积极作用。包含宝马、奥迪、捷豹路虎等全球豪华品牌均普遍采用铝质材料实现轻量化,国内汽车行业中比亚迪、蔚来、小鹏、吉利等车企也普遍使用铝质材料。

需要注意的是,此次奔驰与海德鲁达成的协议明确提要使用低碳铝,而非普通铝。要知道,铝从铝土矿中提取,中间经过一系列复杂过程,目前全球平均每生产一吨原铝,大约会排放二氧化碳约15.6吨。这其中,铝土矿端由于用电及热能释放会排放约0.05吨二氧化碳,占总排放量的0.3%;氧化铝端则会排放约3.1吨,占到19.6%,主要系热能释放过程排放;而电解铝冶炼环节排放二氧化碳最多,为12.4吨(含电力+阳极),且以电力排碳为主,电解环节合计排放占比高达79.4%。在上述全流程中,各环节用电排碳量合计占比可达到63%,其中电解环节用电排碳量占比就达到61%(约9.5吨二氧化碳)。

换言之,汽车企业在利用铝实现轻量化时,如果继续采用电解铝,意味着在供应链端仍然没有实现碳减排。甚至是铝材用的越多,碳排放越高。如果不能实现低碳铝生产,汽车碳减排则是一道伪命题。奔驰则率先迈出了行业使用低碳铝的第一步。

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作为奔驰供应商之一的海德鲁公司,据悉该公司是世界五大铝业集团,位居中铝集团、美国铝业公司、力拓公司、俄罗斯联合铝业公司之后。值得一提的是在减排降碳方面,海德鲁成就最为突出。该公司已经于2019年实现了碳中和,进入负碳生产时代,成为全球最“绿色”的铝业集团。并且海德鲁承诺于2030年前降低碳排放20%,于2050年前实现净零排放。

为此海德鲁提出了三条技术路径:HalZero零碳电解技术;碳捕集和封存(CCS);消费端废铝的使用。

其中HalZero零碳电解技术最具创新性,HalZero技术选择的是一条和美铝采用惰性阳极的Elysis技术完全不一样的技术路线。传统的电解槽使用氧化铝粉为原料,HalZero技术的思路是在电解之前,将氧化铝转化成氯化铝,然后再导入电解槽。而在这道转化工序中,氯和碳都被闭环处理,从而使得整个电解生产原铝的过程无碳化。海德鲁已经在实验室研究了五年的HalZero技术,计划在2030年之前达到工业化应用规模。HalZero技术的具体细节有待进一步调研。

此外,对于海德鲁开发碳捕集和碳封存技术,用于现有电解铝厂的改造升级。海德鲁已经调研评估了超过50种CCS技术。但目前碳捕集不是铝行业所擅长,需要和其他机构联合研发。

另外,就是从消费端回收废铝,其碳排放远低于原铝。海德鲁在废铝分选和适合于废铝的专用铝合金材料等方面有深厚的技术积累。但使用废铝也不是完全零碳,还需要在回收厂和铸造厂使用清洁的氢能或电能取代化石能源。目前海德鲁公司也正在积极推进。此次奔驰与海德鲁两家公司合作项目也涉及到进一步研究如何在汽车中使用低碳和回收铝。

奔驰透露,一辆奔驰纯电动豪华轿车,包括电池在内,可能含有 700kg斤铝。按照海德鲁低碳产品 REDUXA 3.0 显示,每公斤铝产生的二氧化碳低于3kg,比 Hydro 目前的原生金属低碳标准少一公斤。相比之下,2021 年全球平均水平为每公斤铝排放 16.7 kg二氧化碳。也就意味着海德鲁的低碳铝每公斤将比全球平均水平减碳13.7kg。

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如果以2021年奔驰新能源汽车销量22.7万辆为基数进行粗略计算,采用海德鲁低碳铝后,可实现减碳217.7万吨,这相当于89万亩森林一年的减排量,也是38万个家庭一年碳排放量。当然,这一切将在2023年开始逐步实现。

值得一提的是,中国作为奔驰全球最大的单一市场,同时也是奔驰实践绿色低碳发展的桥头堡。目前奔驰已经在中国率先践行低碳可持续发展战略,以北京奔驰顺义工厂为例,该工厂主要任务是负责生产奔驰EQE(配置|询价)及加速其它电气化车型落地。目前该工厂建筑顶部覆盖了总面积近22万平方米的太阳能光伏板,年发电总量达3800万千瓦时,每年可减少二氧化碳排放2.1万吨;地源热泵的使用,实现了以水作为介质进行能量交换支持空调系统的运作,每年节约用电190万度。此外,高达80%的厂区绿化面积,以及通过引入自然光、无纸化办公等办公环节的环保措施,也实现了最大限度地降低能源、资源的消耗,最大化提高能源利用率的目标。这些举措与采用低碳铝一样均为奔驰践行低碳发展的重要体现。

随着奔驰新能源规模的不断扩大,奔驰在广泛采用低碳铝之后,奔驰的减碳效果也将进一步显现。同时,奔驰采用的低碳原材料也将为行业起到示范效应。梅赛德斯奔驰首席技术官 Markus Schaefer 在一份声明中强调:“ 这是一个重要信号,将加速铝行业的变革,增加低碳铝的供应。”

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