新能源車路線之爭(zhēng)結(jié)束!乘用車純電,商用車用氫。
在新能源乘用車興起之后,關(guān)于純電線路和氫燃料電池線路的爭(zhēng)論就一直存在。 特斯拉在2008年推出的首款車就是一輛純電動(dòng)車,此后特斯拉就堅(jiān)持這一路線,美國(guó)其他車企通用、福特也都推出了純電乘用車,國(guó)內(nèi)車企如北汽、比亞迪、蔚來(lái)等車企也在堅(jiān)持純電路線。 但在日韓方面則一直在堅(jiān)持氫燃料電池乘用車的開(kāi)發(fā),從產(chǎn)品上來(lái)看,豐田、本田、現(xiàn)代著三家車企都已經(jīng)推出了可量產(chǎn)的氫燃料電池乘用車,在氫燃料電池路線上的堅(jiān)持非常強(qiáng)烈。而歐洲車企則屬于兩面派,純電乘用車和氫燃料電池乘用車都在研究。 不過(guò),這一爭(zhēng)論卻逐漸明確了。近日外媒報(bào)道稱,戴姆勒旗下公司奔馳在近日宣布將取消開(kāi)發(fā)氫燃料電池乘用車的計(jì)劃。 此前,大眾就已經(jīng)放棄了氫燃料電池汽車的開(kāi)發(fā),堅(jiān)定的站到了純電的線路上,現(xiàn)在戴姆勒也放棄了氫燃料電池乘用車的開(kāi)發(fā),歐洲大牌車企就只有寶馬還在堅(jiān)持氫燃料電池乘用車的開(kāi)發(fā)了,這也意味著歐洲基本上也站到了純電車型開(kāi)發(fā)的線路上了,純電汽車于氫燃料電池汽車的爭(zhēng)論結(jié)果已經(jīng)非常明顯了。 不過(guò),雖然中美歐車企都選擇了開(kāi)發(fā)純電乘用車,也并不意味著氫燃料電池就完全被淘汰了。 事實(shí)上,相比于乘用車,商用車更適合部署氫燃料電池,戴姆勒就在近期宣布和沃爾沃成立合資公司開(kāi)發(fā)氫燃料電池客車。
▲路透社報(bào)道截圖 儲(chǔ)氫罐的體積一般比較大,商用車更方便布局,且氫燃料電池的質(zhì)量更輕加氫的速度也比較快,能夠填補(bǔ)新能源汽車在長(zhǎng)續(xù)航、高載重領(lǐng)域的空白。此外,商用車的路線比較固定,對(duì)加氫站的要求相對(duì)比較小。 總的來(lái)看,目前氫燃料電池乘用車和純電動(dòng)乘用車的爭(zhēng)論已經(jīng)基本定型了,中美歐三地車企都在堅(jiān)持純電動(dòng)乘用車的開(kāi)發(fā),只有日韓車企還在堅(jiān)持開(kāi)發(fā)氫燃料電乘用車。此外,在氫燃料電池更廣泛的運(yùn)用上,大多數(shù)車企都選擇了商用車的路線。
奔馳放棄氫燃料電池 戴姆勒轉(zhuǎn)戰(zhàn)商用車
4月下旬,據(jù)外媒報(bào)道,戴姆勒旗下公司奔馳宣布了將終止開(kāi)發(fā)氫燃料電池乘用車的計(jì)劃,并將停止生產(chǎn)其目前唯一的氫燃料電池車型GLC F-CELL。 此前30多年的時(shí)間,奔馳一直在致力于燃料電池車的研發(fā),以實(shí)現(xiàn)零排放汽車的夢(mèng)想,GLC F-CELL車型是奔馳在2013年和福特、日產(chǎn)合作開(kāi)發(fā)的。
▲奔馳氫燃料電池車型GLC F-CELL 奔馳方面也公布了其放棄氫燃料電池乘用車的原因,他們認(rèn)為制造氫燃料電池汽車的成本太高,大約是同等電動(dòng)汽車費(fèi)用的兩倍。近幾年內(nèi),奔馳僅生產(chǎn)了幾百臺(tái)GLC F-Cell,且僅僅用于了商業(yè)營(yíng)銷,從未向公眾出售過(guò)。 奔馳退出氫燃料電池乘用車的開(kāi)發(fā),意味著歐洲目前就只剩下寶馬還在堅(jiān)持開(kāi)發(fā)氫燃料電池乘用車,其他的車企在乘用車上都堅(jiān)持了純電線路。 此前,在新能源乘用車的技術(shù)路線上一直有個(gè)爭(zhēng)論,氫燃料電池乘用車和純電乘用車誰(shuí)才是未來(lái)的主流發(fā)展方向,在這一爭(zhēng)論上,中美兩國(guó)是純電路線的粉絲,而日韓兩國(guó)則堅(jiān)定的站在了氫燃料電池路線上,而歐洲車企則沒(méi)有確定主要的發(fā)展方向,在氫燃料電池和純電方面都有研究。
▲特斯拉Model 3 后來(lái),大眾汽車集團(tuán)完全舍棄了氫燃料電池乘用車的開(kāi)發(fā),而現(xiàn)在奔馳也轉(zhuǎn)向了純電乘用車的線路上,歐洲車企也逐漸站到了純電的技術(shù)路線上。 這樣一來(lái),就只剩下日韓車企還在堅(jiān)持氫燃料電池汽車的開(kāi)發(fā),但是需要明確的是,這兩個(gè)國(guó)家的市場(chǎng)非常小,并不會(huì)形成很大的競(jìng)爭(zhēng)力,所以目前來(lái)看,氫燃料電池路線和純電路線的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)落下了帷幕,純電路線取得了暫時(shí)性的勝利。
日韓車企的新能源之路堅(jiān)信氫是終極能源
事實(shí)上,兩條路線的競(jìng)爭(zhēng)由來(lái)已久。 2006年,國(guó)內(nèi)的汽車制造商比亞迪也推出了首款純電動(dòng)車F3e,也確定了比亞迪在新能源汽車上的線路。 美國(guó)方面,2008年特斯拉發(fā)布了首款產(chǎn)品——Roadster,該車從一開(kāi)始就確定了特斯拉的純電線路。不過(guò)這款車雖然當(dāng)時(shí)并沒(méi)有取得很好的成績(jī),但也算正式拉開(kāi)了新能源汽車的大幕。 在首款車推出四年后,特斯拉正式拿出了第一代量產(chǎn)的王牌產(chǎn)品Model S,在2013年-2015年間,售出了超過(guò)5萬(wàn)輛。
▲特斯拉Model S 而在2013年,寶馬也推出了其首款量產(chǎn)純電車型i3,這款車也意味著歐洲車企也開(kāi)始嘗試純電車型的研發(fā)了。 在氫燃料電池汽車的研究方面,日韓車企都在上世紀(jì)末就開(kāi)始了研究,中間也推出過(guò)幾款概念車,但一直沒(méi)有正式的發(fā)售。 故事真正的轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在2013年,這一年的2月份,現(xiàn)代首次量產(chǎn)了第三代氫燃料電池車型ix35 FCEV,成為了全球首款量產(chǎn)的氫燃料電池汽車。 次年,豐田發(fā)布了迄今為止銷量最好的氫燃料電池乘用車Mirai,這款車目前已經(jīng)售出了一萬(wàn)余臺(tái)。2015年,本田汽車也在當(dāng)年的東京車展上展示了旗下首款即將量產(chǎn)的氫動(dòng)力燃料汽車——Clarity Fuel Cell。
▲本田Clarity 至此,這三個(gè)氫燃料電池的追隨者都已經(jīng)登上了歷史舞臺(tái),氫燃料電池路線和純電路線的爭(zhēng)論也正式露出水面。 在環(huán)保能源方面,氫動(dòng)力有著天然優(yōu)勢(shì):排氣管排出的僅僅是純凈水。此外,氫燃料電池的能量密度還遠(yuǎn)勝于鋰離子電池,在清潔和能量密度方面都有極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。 雷克薩斯前中國(guó)副總經(jīng)理朱江曾在哈佛商業(yè)評(píng)論2016年會(huì)上直接表示氫能源是汽車的終極能源,寶馬也曾認(rèn)為燃料電池動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)將零排放和快速添加燃料結(jié)合在一起,可以支持長(zhǎng)距離駕駛,戴姆勒和奧迪也都開(kāi)始了氫燃料電池汽車的研究。
▲奔馳氫燃料電池車型GLC F-CELL 不過(guò),既然有氫燃料電池的追隨者,也會(huì)有反對(duì)者。2016年,斯坦福大學(xué)和慕尼黑工業(yè)大學(xué)的科學(xué)家在《能源》期刊上發(fā)表論文稱,投資電池電動(dòng)汽車而非燃料電池汽車,社區(qū)獲得的益處更大,氫燃料基礎(chǔ)設(shè)施除了帶來(lái)清潔的交通運(yùn)輸形式,給社區(qū)帶來(lái)的能源福利很有限。 他們還在論文中表示:“從整體成本來(lái)講,我們發(fā)現(xiàn)在減排方面電池電動(dòng)汽車比氫燃料電池汽車更好。” 這份論文也將氫燃料電池和純電動(dòng)汽車之間的爭(zhēng)論擺到了臺(tái)面上,日韓車企和中美車企各自堅(jiān)持一條道路,而歐洲車企則試圖將兩種技術(shù)路線都牢牢的握在手中。現(xiàn)在,這個(gè)爭(zhēng)論的結(jié)果已經(jīng)非常明顯了,歐洲車企也站到了純電的一邊。
商用車采用氫燃料電池 乘用車純電為王
雖然目前純電路線取得了暫時(shí)性的勝利,但是也不意味著氫燃料電池就徹底被淘汰了。純電僅在乘用車領(lǐng)域取得了領(lǐng)先,在商用車領(lǐng)域并不占優(yōu)勢(shì)。 讓我們來(lái)看一下為什么會(huì)產(chǎn)生這樣的原因? 從技術(shù)上來(lái)看,由于純電動(dòng)乘用車起步比較早,現(xiàn)在已經(jīng)有了一定的銷量,所以有很多專門的動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)在進(jìn)行動(dòng)力電池的生產(chǎn),目前動(dòng)力電池的技術(shù)成熟度已經(jīng)比較高了。動(dòng)力電池的成本還在不斷降低,與2013年3.2元/Wh的價(jià)格相比,2019年Q4動(dòng)力電池的價(jià)格已經(jīng)下探至0.86元/Wh,降幅達(dá)到70%。
▲汽車動(dòng)力電池 而氫燃料電池在技術(shù)上還存在不小的問(wèn)題,首先,氫氣的制取過(guò)程非常低效,如果采用傳統(tǒng)的蒸汽重組或者電解法制氫,能量損失超過(guò)30%,雖然最新的離子膜電解法可將能效提升至80%,但鋰電池直充的效率是99%,差距明顯。 其次,氫燃料電池的成本也很高,其核心催化劑是“鉑”金屬,但這種金屬非常昂貴,而每輛車都需要用到幾十克。 此外氫氣的儲(chǔ)存密度很低,現(xiàn)在還沒(méi)有理想的氫氣儲(chǔ)藏方法,大多采用了高壓儲(chǔ)氫的方法,但是高壓儲(chǔ)氫罐研發(fā)難度大,高壓高達(dá)70Mpa,過(guò)程中的能量損耗約為13%,而且這個(gè)壓力對(duì)儲(chǔ)存罐的材料、技術(shù)的要求很高。有的企業(yè)會(huì)采用液化的方法儲(chǔ)存,將氫氣降溫至-253℃會(huì)凝結(jié),過(guò)程中的能量損耗極大,約為40%。 從基礎(chǔ)設(shè)施上來(lái)看,電動(dòng)車所需要的充電站和充電樁的建設(shè)相對(duì)而言更加容易,目前全球各個(gè)國(guó)家都在推進(jìn)充電樁和充電站的建設(shè),目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)建設(shè)了120余萬(wàn)個(gè)充電樁,車樁比例為3:1。
▲深圳民樂(lè)充電站 而建一座加氫站需要100萬(wàn)美元~200萬(wàn)美元(約合人民幣710萬(wàn)元~1420萬(wàn)元),是充電站的3-6倍,建設(shè)難度更大,公開(kāi)資料顯示,截止2019年底,國(guó)內(nèi)的加氫站僅有60余個(gè),缺口仍非常大。
▲加氫站 從輸出功率上來(lái)看,電動(dòng)汽車的車內(nèi)電動(dòng)機(jī)的功率已經(jīng)在100kW~200kW之間了,公開(kāi)資料顯示豐田Mirai的電池反應(yīng)堆的功率為114kW,是目前氫燃料電池乘用車中最高的,但兩者差距仍然十分明顯。 從能量密度上來(lái)看,壓縮氫能的能量密度接近每公斤40kWh,比汽油還高數(shù)倍,而鋰電池只有每公斤0.278kWh,大部分在0.167kWh,氫能的能量密度是鋰電池的239倍,同等續(xù)航條件下所需要的重量要輕于鋰離子電池。 從補(bǔ)充能量的時(shí)間上來(lái)看,加氫過(guò)程僅需要3分鐘左右就可以完成,和加油的時(shí)間類似,會(huì)節(jié)省很多時(shí)間成本。而充電過(guò)程則耗時(shí)比較長(zhǎng),大多數(shù)新能源汽車即使采用了超沖也還需要大約30分鐘才能充電至80%。 綜合這些優(yōu)缺點(diǎn)之后,就能發(fā)現(xiàn)為何純電路線適合乘用車,而氫燃料電池更適合商用車了。 乘用車的銷量一般都很大,動(dòng)力電池技術(shù)的成熟給了車企量產(chǎn)的機(jī)會(huì),電池成本的不斷下滑,也能夠減輕車企的生產(chǎn)成本,相對(duì)于技術(shù)難度更大,成本更高的氫燃料電池,乘用車生產(chǎn)商也會(huì)優(yōu)先選用純電的技術(shù)路線。 除了動(dòng)力電池技術(shù)比較成熟,電動(dòng)機(jī)的技術(shù)也比較成熟了,電動(dòng)機(jī)的輸出功率已經(jīng)達(dá)到100kW~200kW之間,相對(duì)于氫燃料電池反應(yīng)堆來(lái)言,功率更大但體積更小,比較適合乘用車使用。 而且,充電樁和充電站的數(shù)量遠(yuǎn)多于加氫站,乘用車的運(yùn)行線路更為復(fù)雜多變,足夠多的充電設(shè)施能夠緩解車主的里程焦慮。 正是這些因素,導(dǎo)致乘用車目前正在往純電的道路上走,而氫燃料電池乘用車僅有豐田、現(xiàn)代、寶馬等一小部分車企還在研究。
▲寶馬首款氫燃料電池汽車i Hydrogen NEXT 當(dāng)然純電車型也不是適合所有的車型,在商用車領(lǐng)域,電池的短板就凸顯出來(lái)了。 商用車尤其是大巴或者卡車往往需要較高的續(xù)航里程,在現(xiàn)有電池技術(shù)下,普通鋰電池電動(dòng)車要達(dá)到這樣的續(xù)航里程其電池重量將會(huì)非常重,同時(shí)這些車還要推動(dòng)幾十噸的載重,這時(shí)電池的效率就會(huì)變得非常低下。而氫燃料電池的重量比較輕,能量密度更大,廠商可以在電動(dòng)汽車上設(shè)置多個(gè)儲(chǔ)氫罐,能夠提升續(xù)航里程,又不會(huì)增加車輛質(zhì)量。 因此,氫燃料電池商用車可以填補(bǔ)目前新能源汽車在長(zhǎng)續(xù)航、高載重這個(gè)領(lǐng)域的空白。 氫燃料電池反應(yīng)堆功率小的問(wèn)題在商用車上面也可以完美解決,商用車的體積大可以靈活布局氫燃料電池反應(yīng)堆,能夠在車上部署多個(gè)氫燃料電池反應(yīng)堆功率。 此外,商用車的運(yùn)營(yíng)路線比較固定,定點(diǎn)定線,對(duì)加氫站的布置密度需求比較小,能夠緩解加氫站的建設(shè)問(wèn)題。
▲加氫站 現(xiàn)階段,鋰離子電池(或磷酸鐵鋰電池)和氫燃料電池都找到了最合適的發(fā)展方向,在乘用車領(lǐng)域,純電動(dòng)汽車已經(jīng)取得了絕對(duì)性的優(yōu)勢(shì),特斯拉的銷量已經(jīng)突破了80萬(wàn)輛,而比亞迪的電動(dòng)汽車銷量也即將突破80萬(wàn)輛。 而在商用車領(lǐng)域,戴姆勒、沃爾沃、現(xiàn)代、本田、三菱都在研究氫燃料電池卡車,在未來(lái)氫燃料電池卡車或?qū)?huì)成為主流的發(fā)展方向。
日韓堅(jiān)持氫能源乘用車商用車逐步使用氫能
總的來(lái)看,氫燃料電池行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀已經(jīng)非常明顯了,部分日韓企業(yè)還在堅(jiān)持開(kāi)發(fā)氫燃料電池乘用車,而大部分車企則已經(jīng)開(kāi)始往商用車領(lǐng)域發(fā)展了。 豐田目前已經(jīng)推出了兩代氫燃料電池汽車了,2015年,豐田終于推出了第一款可量產(chǎn)的氫燃料電池汽車Mirai,這款車的續(xù)航里程約700公里,同年,10月21日,Mirai開(kāi)始在加州銷售和交付,至今在全世界已經(jīng)銷售出了1萬(wàn)輛左右。 在去年的東京車展上,豐田正式發(fā)布了第二代Mirai,這款車的續(xù)航里程比起第一代增加了30%,最多可達(dá)到900公里,今年將會(huì)正式交付這款車。
▲豐田第二代Mirai 而現(xiàn)代汽車目前也已經(jīng)推出了兩代氫燃料電池汽車,2013年,現(xiàn)代推出了全球首款量產(chǎn)氫燃料電池車途勝ix FCEV,這款車的續(xù)航里程達(dá)到了643公里。 在2018年的CES大會(huì)上,現(xiàn)代還推出了最新一代的氫燃料電池車NEXO正式亮相,最大續(xù)航里程達(dá)756公里,在2019年,這款車共售出了超過(guò)1500輛。
▲現(xiàn)代氫燃料車Nexo 除了這兩家企業(yè),寶馬也在近日公布了其首款氫燃料電池汽車i Hydrogen NEXT,也展示了寶馬在氫燃料電池乘用車路線上的堅(jiān)持。 但從整體上來(lái)看,氫燃料電池乘用車只是少數(shù)派,大多數(shù)的車企已經(jīng)開(kāi)始在商用車上布局氫燃料電池了。 在奔馳放棄氫燃料電池乘用車的開(kāi)發(fā)之后,戴姆勒宣布和沃爾沃達(dá)成協(xié)議,雙方將建立一個(gè)新的合資公司,將建造以氫燃料電池為動(dòng)力的運(yùn)輸工具和公共汽車,以實(shí)現(xiàn)環(huán)保運(yùn)輸。
▲戴姆勒卡車 根據(jù)合作協(xié)議,戴姆勒會(huì)將現(xiàn)有的燃料電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)全部整合進(jìn)新的合資公司,而沃爾沃集團(tuán)則會(huì)花 6 億歐元(約合人民幣46億元)買下該合資公司 50% 的股份。 本田、現(xiàn)代、三菱也在進(jìn)行這些方面的嘗試,2020年1月15日,日本本田公司與日本五十鈴共同對(duì)外宣布,兩家公司將聯(lián)合研發(fā)氫燃料電池卡車,三菱也在近期宣布將在2020年稍晚開(kāi)始量產(chǎn)氫燃料電池商用車。 現(xiàn)代則計(jì)劃在五年內(nèi)為瑞士提供1000輛氫燃料電池卡車,并建立起一條可再生氫能供應(yīng)鏈。 此外,戴姆勒、沃爾沃、雷諾等車企都在致力于氫燃料電池商用車的開(kāi)發(fā),美國(guó)創(chuàng)企尼古拉(Nikola Corporation)也表示其將生產(chǎn)氫燃料電池重卡,而且這家公司目前已經(jīng)上市了,成為了首個(gè)上市的氫燃料電池汽車創(chuàng)企,也印證了氫能源商用車是大勢(shì)所趨。
▲尼古拉(Nikola Corporation)的氫燃料電池重卡 5月9日,媒體從相關(guān)權(quán)威渠道獲得的由財(cái)政部發(fā)出的《關(guān)于征求<關(guān)于開(kāi)展燃料電池汽車示范推廣的通知>(征求意見(jiàn)稿)意見(jiàn)的函》顯示,示范期間,要推廣超過(guò)1000輛達(dá)到相關(guān)技術(shù)指標(biāo)的燃料電池汽車,也顯示國(guó)內(nèi)對(duì)氫燃料電池汽車的發(fā)展需求。 事實(shí)上,國(guó)內(nèi)一直都在將商用車作為氫燃料電池的主要運(yùn)用方向,上汽大通推出了申沃燃料電池客車,而上海重塑能源科技有限公司、日本豐田汽車公司及蘇州金龍聯(lián)合打造的20輛氫燃料電池公交車已經(jīng)在蘇州運(yùn)行了。 目前在河北張家口市已經(jīng)先后投運(yùn)氫燃料公交車近200輛,成為全國(guó)氫燃料電池公交車運(yùn)營(yíng)數(shù)量最多的城市。
結(jié)語(yǔ):新能源技術(shù)路線之爭(zhēng)逐漸明確
氫能源一直受到車企的重視,但在制作和儲(chǔ)存上面的難題卻始終未被攻破,而動(dòng)力電池雖然并不是真正的清潔能源,但其污染小于化石燃料,在制作上也更為容易。 因而大部分車企都暫緩了氫燃料電池乘用車的開(kāi)發(fā),轉(zhuǎn)而進(jìn)行純電動(dòng)汽車的開(kāi)發(fā),只有少數(shù)車企在進(jìn)行氫燃料電池乘用車的開(kāi)發(fā)。 雖然在乘用車上不占優(yōu)勢(shì),但氫燃料電池在商用車上卻顯示出了巨大的潛力,因而現(xiàn)階段已經(jīng)有很多車企在開(kāi)發(fā)氫燃料電池商用車了,這樣一來(lái),關(guān)于新能源技術(shù)路線之爭(zhēng)也就逐漸明確了,乘用車采用純電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式,而商用車則采用了氫燃料電池。
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新能源車
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氫燃料電池
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原文標(biāo)題:深度|氫能源乘用車成為“歷史”!奔馳也不玩了,僅剩日韓等車企堅(jiān)持
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