導(dǎo)讀:站在現(xiàn)在看未來(lái)是看不清楚的,因此我們要學(xué)會(huì)站在未來(lái)看現(xiàn)在。
經(jīng)過(guò)多年的市場(chǎng)推廣、政策支持,我國(guó)新能源汽車市場(chǎng)化成效顯著,銷量從2013年的1.8萬(wàn)輛增長(zhǎng)至2018年的126萬(wàn)輛,2019年一季度以來(lái)仍保持高速增長(zhǎng)。目前,我國(guó)新能源汽車市場(chǎng)主要以純電動(dòng)、插電混合動(dòng)力汽車為主,而新能源汽車的另一個(gè)重要分支——?dú)淠芷囁坪鯖](méi)有得到太大的關(guān)注,2018年氫燃料電池汽車的銷量只有1527輛。
氫能汽車,顧名思義,就是以氫作為能源的汽車,將氫反應(yīng)所產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能以推動(dòng)車輛。氫能汽車主要分為兩種,分別是氫內(nèi)燃機(jī)汽車和氫燃料電池汽車。簡(jiǎn)而言之,氫內(nèi)燃機(jī)汽車是將氫氣引入內(nèi)燃機(jī)燃燒,類似于汽油在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃燒做功來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車;而氫燃料電池汽車則是通過(guò)氫氣在電池內(nèi)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車。目前,發(fā)展較快的為氫燃料電池汽車。
發(fā)展新能源汽車,最終的目標(biāo)就是減少污染和解決能源問(wèn)題。既然我們已經(jīng)有了純電動(dòng)汽車,為什么還要研發(fā)氫燃料電池汽車呢?氫燃料電池汽車與純電動(dòng)汽車相比有哪些不同之處呢?
首先,我們有必要先認(rèn)識(shí)一下氫元素。氫,位于化學(xué)元素周期表的第一位,是最輕的元素,也是宇宙中含量最多的元素,大約占據(jù)宇宙質(zhì)量的75%,幾乎無(wú)處不有。氫氣可以通過(guò)物理、化學(xué)、生物等多種方法制取,可謂取之不盡,用之不竭,困擾人類社會(huì)發(fā)展的能源枯竭問(wèn)題就此可以說(shuō)“拜拜”了。
氫經(jīng)過(guò)燃料電池發(fā)生作用,釋放電能推動(dòng)機(jī)械作功,并與氧反應(yīng)又重新產(chǎn)生水,水對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何污染,而純電動(dòng)汽車使用的鋰離子電池含有重金屬鎳、鈷等有毒污染物。因此,氫能汽車被視為全球最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉粗?,被不少?guó)家、學(xué)界、車企認(rèn)定為“終極新能源汽車解決方案”。
氫能不僅環(huán)保,還具有很高的能量密度。氫的能量密度大致為1 kWh,約是汽油的2-3倍,是鋰離子電池的5-10倍(目前大致是100-200 Wh)。5公斤的氫儲(chǔ)量可支持氫燃料電池汽車(乘用車)連續(xù)行駛400公里以上(百公里消耗約1.25公斤)。目前,純電動(dòng)汽車所搭載的動(dòng)力電池,大多數(shù)為三元鋰材料和磷酸鐵鋰材料電池。盡管相比鉛酸和鎳氫電池,能量密度和續(xù)航里程已經(jīng)有了極大的提高,但是依然難以打消消費(fèi)者的里程焦慮癥。相比之下,氫能的能量密度非常高,續(xù)航里程長(zhǎng),解決了純電動(dòng)汽車普及的最大障礙。而且,跟純電動(dòng)汽車相比,氫燃料電池汽車加注氫燃料只需要3-5分鐘,這和在加油站加注燃油的時(shí)間不相上下,不像電動(dòng)汽車充電至少需要半個(gè)小時(shí)甚至幾個(gè)小時(shí)。
此外,氫燃料電池能量轉(zhuǎn)換效率理論值高達(dá)60%-90%,實(shí)際使用效率是普通內(nèi)燃機(jī)的2-3倍,具有很高的能量轉(zhuǎn)換效率。與內(nèi)燃機(jī)相比,氫燃料電池系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部件很少,不存在常規(guī)發(fā)電裝置的噪聲問(wèn)題,系統(tǒng)更加安全可靠,爆炸風(fēng)險(xiǎn)也遠(yuǎn)低于汽油等常規(guī)燃料,屬于非常安全的燃料類型。
氫燃料電池汽車的優(yōu)勢(shì)是十分明顯的,要實(shí)現(xiàn)也并不困難,但困難之處在于如何降低氫氣制造成本,解決氫氣運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用的諸多問(wèn)題。
首先,氫燃料不能直接從自然界獲取的,需要人工制造。常用的制氫方法有化石燃料催化制氫、工業(yè)副產(chǎn)物制氫、生物制氫及太陽(yáng)能制氫等,但效果都不理想,設(shè)備復(fù)雜,投資大。當(dāng)然,氫氣能通過(guò)電解水獲得,但能耗高。因此,目前工業(yè)制氫尚無(wú)最佳方案,仍然有待研發(fā)。
氫氣的運(yùn)輸、儲(chǔ)存也是一個(gè)重大障礙。低成本、小規(guī)模、靈活的制氫方式尚未實(shí)現(xiàn),作為燃料的氫氣需要進(jìn)行貯運(yùn),氫的密度很低,就算燃料以液態(tài)形式儲(chǔ)存在低溫瓶或壓縮氣體瓶,在那空間內(nèi)能夠儲(chǔ)存的能量也十分有限,而氫能汽車就更加受限,何況還有氫氣爆炸的危險(xiǎn)。
氫燃料電池汽車要大量普及,尤其需要眾多加氫站。目前,國(guó)內(nèi)加氫站數(shù)量還非常少。究其原因,一方面由于加氫站需要配置大型壓縮機(jī)等大型設(shè)備,成本比加油站和充電站更高。另一方面,建設(shè)加氫站所需的關(guān)鍵部件大多依靠進(jìn)口,增大了建設(shè)成本。此外,加氫站運(yùn)行維護(hù)成本較高,需要依靠加氫規(guī)模效應(yīng)平衡收支來(lái)盈利,而目前我國(guó)燃料電池汽車尚屬起步階段,運(yùn)營(yíng)車輛較少,盈利較為困難。沒(méi)有足夠的加氫站,消費(fèi)者就不會(huì)買車,但沒(méi)有足夠的氫燃料電池汽車,就沒(méi)有人會(huì)建加氫站。而在配套設(shè)施方面,純電動(dòng)汽車僅需充電樁就可以完成,比氫燃料電池汽車簡(jiǎn)單、方便,所以真正市場(chǎng)化推廣應(yīng)用,氫燃料電池汽車還有很長(zhǎng)的路要走。
對(duì)氫燃料電池汽車本身來(lái)說(shuō),也比其他汽車更為精密,因此其維護(hù)成本也更高。氫燃料電池的運(yùn)行催化劑是鉑金,價(jià)格也相當(dāng)昂貴。加氫速度固然可以比擬加汽油,但氫氣是易燃易爆氣體,加氫氣需要高壓處理,而不是汽油的常壓,存在的安全問(wèn)題也是一大隱患。
總之,理想很豐滿,現(xiàn)實(shí)很骨感。氫燃料電池汽車的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈制造成本居高不下,是影響其普及的一個(gè)重要原因。短期內(nèi)氫燃料電池汽車想要超越純電動(dòng)汽車,難度還是很大的。
那么,在以純電動(dòng)路線為主的背景下,氫燃料電池汽車在中國(guó)是否還有市場(chǎng)?
現(xiàn)階段,氫能的確不是最方便、最便宜的能源,但它終究還是一個(gè)未來(lái)的能源。無(wú)論煤、石油,還是可燃冰,都是一次性能源,挖一點(diǎn)少一點(diǎn)。氫則可以從不同來(lái)源,用不同方法來(lái)獲取,甚至是永續(xù)循環(huán)和再生的能源。所以從戰(zhàn)略的角度,氫能不賺錢也要做,現(xiàn)在利用氫能的效率比石油能源的效率低也要做,因?yàn)橐驹诋a(chǎn)業(yè)金字塔上。如果現(xiàn)在不做,將來(lái)還想彎道超車,很難。
我國(guó)政府一直支持和鼓勵(lì)氫燃料電池汽車發(fā)展。早在2009年開始對(duì)燃料電池汽車實(shí)行補(bǔ)貼,主要是免征購(gòu)置稅,同時(shí)給予一次性6-60萬(wàn)的補(bǔ)貼;2014年開始將加氫站納入了補(bǔ)貼范圍,刺激配套產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展;2016年《中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書(2016)》中首次提到“2020年我國(guó)加氫站數(shù)量達(dá)到100座,燃料電池車輛達(dá)到1萬(wàn)輛”的發(fā)展目標(biāo)。政策支撐是氫燃料電池車發(fā)展的保障,為未來(lái)發(fā)展指明了方向。
雖然政策上大力支持,但相對(duì)于我國(guó)車企在純電動(dòng)汽車的進(jìn)步,氫燃料電池汽車領(lǐng)域的成果并不豐碩。目前銷售的氫燃料電池汽車主要使用于城市公交以及旅游景區(qū)的固定路線,沒(méi)有徹底的面向民用消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)。產(chǎn)品方面,有成績(jī)的僅有上汽、奇瑞、福田、宇通等車企。014年上汽榮威950氫燃料電池汽車亮相之后,已于2016年入選《免征車輛購(gòu)置稅的新能源汽車車型目錄》;2018年,奇瑞艾瑞澤5 FCEV也已經(jīng)亮相,據(jù)悉儲(chǔ)存35兆帕/3.85公斤壓縮氫氣的艾瑞澤5FCEV的最大續(xù)航里程能夠超過(guò)700公里;此外,福田、宇通等均實(shí)現(xiàn)了氫燃料電池電動(dòng)客車產(chǎn)業(yè)化以及批量商業(yè)化運(yùn)營(yíng),長(zhǎng)城汽車也已瞄準(zhǔn)了氫能與燃料電池市場(chǎng)。
不過(guò),在純電動(dòng)車電池能量密度難以提升的瓶頸面前,隨著制氫技術(shù)的不斷獲得突破,儲(chǔ)氫、加氫從技術(shù)到布局的逐漸成熟,未來(lái)氫燃料電池汽車將有著廣闊的市場(chǎng)前景。作為氫能源踐行者之一,豐田2014年量產(chǎn)的第一輛氫電池車Mirai,便可實(shí)現(xiàn)加氫3-5分鐘,續(xù)航達(dá)700公里。經(jīng)過(guò)數(shù)年的發(fā)展已趨成熟,豐田正進(jìn)入技術(shù)優(yōu)化和商業(yè)生態(tài)構(gòu)建的新階段。韓國(guó)、美國(guó)、歐洲等國(guó)家也緊隨其后,興建加氫站并推出氫能源汽車。
當(dāng)前,中國(guó)在新能源乘用車領(lǐng)域還在堅(jiān)持純電動(dòng)技術(shù)路線,短期內(nèi)氫燃料電池技術(shù)還無(wú)法成為主流,堅(jiān)持氫燃料電池的豐田或許只能徐徐圖之、伺機(jī)而動(dòng)。相較于乘用車領(lǐng)域,氫燃料電池技術(shù)更容易在商用車領(lǐng)域切入。2019年上海車展期間,豐田掌門人豐田章男親自到訪中國(guó),與北汽福田、億華通簽署戰(zhàn)略合作,發(fā)展氫燃料電池車。豐田選擇以商用車入手在中國(guó)推廣氫燃料電池技術(shù),并以此為基礎(chǔ)尋找戰(zhàn)友廣泛結(jié)盟,再慢慢地向乘用車領(lǐng)域滲透,大縱深大迂回的大戰(zhàn)略,可能更符合中國(guó)的國(guó)情。
隨著傳統(tǒng)化石能源長(zhǎng)期使用所帶來(lái)的環(huán)境和能源壓力,推動(dòng)新能源行業(yè)的發(fā)展和能源的高效利用已經(jīng)勢(shì)在必行。新能源汽車哪條技術(shù)路線最終會(huì)成功,是純電動(dòng)汽車還是氫燃料電池汽車?現(xiàn)在誰(shuí)也說(shuō)不準(zhǔn),只能由市場(chǎng)來(lái)選擇。毋庸置疑,氫燃料電池汽車因其具有良好的環(huán)境相容性、能量轉(zhuǎn)換效率高、噪音小、續(xù)航里程長(zhǎng)、加注燃料時(shí)間短、無(wú)需充電等特點(diǎn),市場(chǎng)前景廣闊,未來(lái)幾年氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。
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