電子發燒友網報道(文/黃山明)近幾年,隨著國家碳中和戰略的確立,清潔能源得以快速發展。而在清潔能源當中,火電、光伏是其中閃耀的新星,電動汽車則是結出的碩果。此外,氫能也是清潔能源中的一種,受到許多廠商的重視,中國也在大力推廣氫能源。不過就在近期,豐田、現代等都宣布放棄氫能賽道,轉向電車的懷抱。
近期,豐田汽車社長豐田章男發表了一場公開演講,公布了豐田全新的BEV純電動汽車戰略,這位一直堅守在氫燃料電池的“戰士”如今也屈服了。
加氫站(圖源:豐田)
無獨有偶,就在豐田宣布這一決定后不久,據韓國媒體報道,現代汽車集團已經暫停了原計劃與2025年推出的Genesis氫能汽車項目。主要原因是現代集團在內部審計中得出結論,當前應用于Genesis氫能汽車項目的第三代燃料電池性能與研發進度都不理想,公司已經在11月份大幅縮減了燃料電池部門的規模。
盡管日本豐田以及韓國現代都相繼宣布暫停氫能源的開發,但中國仍然在大力推廣氫能源。據相關數據統計,截至目前全國共計有30個省份以及150個城市在相關發展規劃中統計了氫能源的發展。此外,我國50多個城市直接出臺了助力地方氫能產業發展的專項規劃。
對此,有網友提出了質疑,他認為純電驅動才是下一個工業革命的方向,日本發展氫能源是因為缺少鋰電池的資源,不得已而為之,而中國并不缺少相關資源。就好比當初特斯拉采用交流異步電機,就是為了回避釹鐵硼稀土永磁的短板,而許多國內不明所以的廠商卻照抄不誤。如今特斯拉在中國建立了工廠,立刻便改用了稀土永磁同步電機,技術性能優劣一看便知。
昂貴的氫氣
誠然,氫能源目前還存在著許多的不足,從當前的公開資料就可以看出,氫能源盡管非常清潔,同時也符合碳中和的理念。但儲存以及運輸非常困難,由于氫分子屬于當前自然界最小的分子,這就意味著不論如何存儲,都只能減緩氫氣的泄露,想要100%保存,基本不可能。
而想要存儲氫氣,就需要高密度材料。并且儲氫瓶不僅對材質有要求,同時對于瓶口的小閥門也有較高的生產研發要求,既要保證氫氣不泄露,還需要提供安全保證,避免因內外氣壓不同導致儲氫瓶爆炸。
技術越高,也意味著成本越高,并且這一組合閥目前基本被美國的Luxfer、意大利的OMB和加拿大的GFI三家企業所壟斷。
好在國內目前在這一塊發力,2020年末已經有相關企業推出了第一款車載儲氫瓶閥門,目前已經量產。
除了儲氫成本較高外,氫氣本身的成本也不低。早在2016年,國內便拿出了3.6億美元的專項資金,用來研發氫能產品。不過哪怕發展順利,2025年國內氫能價格每公斤可以達到40元,比最初的80元已經降了一半。未來隨著對氫能市場的加大投入,預計每公斤氫的價格將會降至25元左右。
不過對比來看,即便當前國內汽油價格不斷上漲,但價格仍然在7元左右,氫能源的價格顯然要更高。
采用鋰電池則不同,只需要電力能源,不管是火電、水電、風電抑或光伏,都能夠為其帶來電力能源,并且隨著國家在不斷地推進風電、光伏等清潔能源,采用電力驅動將是未來的必然方向。
并且,電力成本要比氫能源的成本低得多,這還不算加氫站的建設成本。既然電力是未來主要能源,同時成本更低,那么還有發展氫能的必要嗎?
氫氣的最大優勢
回過頭來看,可以發現豐田、現代制造的氫能源汽車大多數是準備在乘用車上使用,從目前的狀況來看,乘用車上用氫能可以認為很難有所作為。但是,這并不意味著商用車上也沒有用武之地。
以重型商用車——貨運卡車為例,相較乘用車,重卡的耗電量超乎想象。由于造型因素,大部分重卡的風阻系數在0.7-1之間,即便有較好的風阻設計也就是0.55左右,迎風面積大約為10平方米。
重卡的車重,如果是但牽引車頭大約為10噸,而國內法規允許的最大總重量為49噸,要知道一般乘用車重量僅在1.5-2.5噸。
我們以風阻系數0.55來算,載重20-49噸,車速控制在80-100km/h,可以估算每百公里的電耗大約在100-200kWh。一般重卡需要達到續航400km以上才有較高的使用價值,這就意味著電池基本就需要600-1000kWh。
可能沒有多少人對這一數據沒有什么概念,這樣來說,一輛載重僅20噸的重卡,設計風阻系數為0.55,以時速80km/h在一路暢通的情況下,從北京開到廣州的耗電,可以滿足一個一線城市普通家庭一年的用電量。
并且搭載大電池的重卡其電池本身就帶有巨大的重量,以電池能量密度200Wh/kg來算,其電池組的重量也會達到4噸左右,即便加上了油箱,少了變速器和發動機,但純電動重卡還是要比柴油重卡重兩噸。
而這些多出的重量,就意味著載重減少,平均電費上漲,收益下降。并且重卡本身就是為了跑長途,國內的長途線路動輒在1000km以上,意味著400km續航的純電動重卡至少充電2.5次,其時間成本也比較昂貴。
而氫能源在這一方面便體現出了較大的優勢,尤其是重卡的日常行駛路線基本固定,通常都在國道或者高速公路上,要么就是在城市的公路物流中心。
這樣一來,可以建設較少的加氫站,便能實現完全覆蓋氫能源重卡的使用場景。更重要的是,氫燃料電池與柴油的添加時間相差不大,讓重卡節省大量時間成本。
圖源:上汽紅巖
因此對于長途運輸的商用車而言,氫能源性價比要更優于電力能源。這也是為何國內目前加氫站基本建設在重卡的固定路線,整車廠也不斷推出氫燃料電池重卡車型。
小結
日本、韓國受限于國家的疆域,長途重卡使用場景并不大,并且對于乘用車而言氫燃料電池顯然是比不過鋰電池的。不過對于中國而言,由于幅員遼闊,陸上長途運輸一直是國內運輸不可或缺的一環,這就讓氫燃料電池有了用武之地。并且隨著風電、光伏的發展,光伏制氫、風電制氫也成為了儲能的重要一環,為氫能源帶來源源不斷地補給。未來,中國在新能源市場或將形成電力為主,氫能源為輔的格局。
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