MotoGP非化石燃料啟用元年即將來臨!不同類型的燃料可能帶來的改變... ...

MotoGP非化石燃料啟用元年即將來臨!不同類型的燃料可能帶來的改變... ...
TC 2023/07/25

MotoGP將於2024年賽季開始正式向非化石燃料的未來邁出第一步。2024年賽季,MotoGP賽是使用賽車燃料成分必須要有至少40%的非化石燃料,並且逐漸增加占比至2027年正式以100%非化石燃料作為主要燃料使用。2024年的第一批新版本賽車將會率先使用新燃料,並且預計在2023年九月Misano Test官方測試賽中亮相。

外媒Crash.net採訪了MotoGP技術總監Corrado Cecchinello,討論了不同類型的非化石燃料之間的主要差異,以及燃料的變化與引擎設計上可能會在未來造成的變因等等。

但首先,我們必須先了解「何謂非化石燃料」的定義,有關於這類型的專欄,可以參考我過去曾寫過的相關專欄來作為延伸閱讀。

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首先,前文所說的「至少40%的非化石燃料」這段規則的定義來源為放射性同位素碳14(C-14)與穩定的碳12(C-12)之間的比例作為準則。

C-14為C-12的放射性同位素,會隨著時間而衰變,自然界中的C-14唯一來源為高空大氣,在高能中子與氮同位素碰撞反應式得:

大氣中形成之C-14同位素會藉由生物呼吸作用進入生物體內,因此生物體內會保持定量C-14,當生物死亡後無法繼續補充C-14,則該放射性同位素則會開始衰變,因此,可以藉由生物遺骸中的C-14含量來鑑定生物概略年齡,這就是碳-14定年法的原理。

而這個碳-14因會存在於生物遺骸內並隨時間衰變,所以定義燃料中之C-14的占比就會是「達成非化石燃料」中實用的判別方式。化石燃料中的C-14是相對少的,主要原因在於化石都是年代相當久遠的產物,所以這當中C-14含量也會因為衰變而減少甚至消失。


未來的MotoGP燃料來源

有些人用「eFuel」一詞作為任何非化石燃料的通用術語,但這是不正確的。

Corrado Cecchinello在訪談中提及,「eFuel」指的是合成燃料,因為e代表的是電力(Electric),這個字母代表了該燃料的生產方式。eFuel的確會是達成40%非化石燃料的一種實踐方式,而另一種則是生物燃料(Biofuel)。

延續剛剛C-14的概念,當使用生物燃料時,導入的碳都會是C-14含量高的,因為這些碳會來自於蔬菜或有機物質上,而非原油。但如果你使用合成燃料,你基本上會是從某個地方「取得」碳元素,例如大氣,並且使用這些碳。因此,在規定C-14百分比的規則之下,生物燃料對我來說是一種更為簡單且更安全的方法,去符合我們想要的最終目的。而我認為在實驗室中製造eFuel合成燃料會相對困難,因為一般來說,你不知道你的碳會是從哪裏取得的,所以你必須要妥善處理。


所以eFuel有可能不會達到預期的C-14含量比例?

確實,也許有些eFuel並非來自石油精煉,原則上這沒有問題,但最終的合成燃料成品的C-14依然低於40%的話,這可能的問題會來自碳取得管道是來自大氣,而你永遠不會知道大氣的碳來自哪裡。因為eFuel基本上是從大氣捕獲游離碳,並且將其與氫離子擠壓在一起,這是基本概念,當你必須要因為合乎規範而去特地採購C-14,這就有些違反我們的理念了。

因此,在確保沒有用石油為基礎的前提下製作eFuel的確會有不合標準的可能性存在。


eFuel中的C-14控制上會很困難?

的確如此,你必須要小心你的碳源,才能夠有足夠的C-14來合乎標準。因此,我們下一步計畫擬定生產認證。

我的意思是,如果你能證明你的燃料是100%合成的,完全在實驗室製造,那對我來說這就是100%的非化石燃料,即便可能經過測量後發現C-14不到20%,但這依然是對大氣有益的。

eFuel背後的核心理念在於碳中和,因為你從大氣中去除的碳量會等同於eFuel在引擎內燃燒釋放的碳量,但是,要製造eFuel,你需要大量的 e,即電能。


理想情況下,要製造eFuel所需要的電力必須來自太陽能等可再生來源?

如果電力來自台陽能,那麼eFuel的確可以算是碳中和,但如果你使用的是火力發電的話,那麼你只是在釋放額外的碳,不是透過終端的MotoGP賽車排放,而是在製造eFuel燃料時就已經再生成更多的碳,以規則上來說賽車依然可以接受這種燃料,但用於多數大規模的道路運輸時,這種類型的eFuel不會成為永續能源的選項。

2027年的規定是100%的非化石燃料,我們不得不去思考一些問題:

你可以使用任何方式,eFuel或Biofuel,只要屆時可以證明在製造過程中沒有使用化石能源即可,因為你使用Biofuel製程的話,原則上你不需要太多的能源來源,只要你能證明你的燃料來自於廢棄物,那這也不算是化石燃料。

但就eFuel而言,生產過程中需要大量的其他能源來源,因此eFuel製程就必須要證明來源出處,所有相關的廠商都會參與其中,我們會研擬最好的解決方案。

我們也應該要記得,MotoGP的最終目標並不是最大限度的減少賽是碳足跡,而是為世界開創可行的替代能源技術。

因此,根據這個終極目標,以目前現行的大量運輸需求而言,永續能源要如何生產,並且達到規範要求就是一大課題,在此一前提下我們只需要證明賽車燃料使用的eFuel或Biofuel來源符合規範就已經足夠,不需要將賽車能源認證複雜化,畢竟與整個交通運輸領域相比,MotoGP賽事的燃油量只是滄海一粟。


eFuel比Biofuel更複雜,還會有製造商願意投入eFuel製程?

我認為如果我們在2027年前將這些額外的條例添加到規則當中,那eFuel或Biofuel都是可行的,這一切也必須要取決於所有燃料供應商的技術與信心。

因為即便看起來eFuel比Biofuel更複雜,但Biofuel還是有其先天缺陷,最直接的問題就是這些燃料來源是食物。

因此目前才會衍伸出「第二代生物燃料」或是「先進生物燃料」等新產物,就是為了在不耗損食物來源的情況下產生燃料,基於廢棄物或是特定藻類等物質,所以在整個系統中並沒有減少食物量為前提。

當你把視野從賽車領域放大之後,eFuel或Biofuel兩者都存在些許致命缺陷,Biofuel消耗的是人類生存的食物能源,而eFuel則可能會消耗更多的碳排放,而MotoGP對這件事情的影響力基本上是零。

要做出超奢華eFuel不是難事,但如果你希望擁有一個價格合理且來源乾淨的替代燃油,那完全是另一碼事。


新燃料會影響賽車性能?

如果只是40%的C-14占比,我想不太會有差異,但如果提高到100%,我預期會出現一些變化。

這當中也存在著腐蝕性的問題,也許到時候我們必須要更換一些氣密、油封或是缸壁塗層等,但這些與這次的問題無關。

我預計使用新燃料後賽車性能肯定會下降。

因為非化石燃料更輕,這代表了能量密度更低,這代表我們需要更多的油。每場比賽我們可能需要從目前的22公升增加到30公升的油才可能滿足當前的性能輸出,但2027年的規定僅止於100%的非化石燃料,對於賽車油箱容積並沒有改變,所以性能肯定會受到影響。

而賽車製造商就需要花接下來幾年的時間讓既定的油箱容量中去恢復原本的賽車性能目標。


所以新燃料也算是降低賽車性能的方法之一?

當我們談論到永續發展時,一個重點是環境問題,另一個重點則是維持合理的效能。這裡說的合理,是指不刻意地大幅降低某些性能表現。所以對我們來說,我們目標也是同時實現兩者。

我們現在不能說新燃料百分之百會讓2027年的賽車表現提升或衰敗,但我可以肯定的是,新燃料肯定無益於加速。


重新設計引擎的必要性?

在使用100%非化石燃料時,也許我們會不得不考慮設計一些專用型式,我不是從引擎的設計角度出發,但我認為理想的壓縮比或引擎的進排氣性能是完全不一樣的。

也許我們會需要不同的點火正時,並且燃燒室的形狀也需要調整,如果設計得當,可能也不會產生過多的額外成本,因為無論如何賽車引擎都會保持不變。


2027年之前真的有可能提早實現100%非化石燃料目標?

的確有可能的,但我們不會加速推動。我們歡迎製造商提早跟我們提出建議,但對我們來說,這不是現時點要攤在檯面上的問題,對我們來說,這是2027年的代辦事項。

因為最終都必須要由製造商來為這種改變而努力,因此我們說好是2027年就是2027年,一下子要提前到2025年那肯定是不對也不公平的。

但我相信多數製造商都會同意並盡早實現這一項目,因為我認為他們在市售車活動中也或多或少的已經開始了這項計畫。我們都在盡最大的努力保持規範的一致性,直到2026年。但所有製造商依然同意2024年進行燃料變化規範,因為他們認為這在諸多方面對製造商也是有益的,並且值得在接下來的五年內穩定導入。

如果是這樣,那當然大家樂見其成,但這些並不是我們刻意揠苗助長而為之的結果。

TC 資深編輯
去賽道練車還會忘記帶車的辣個男人。