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应用该技术推进的汽车,堪称环保的典范,这种车排出的“尾气”——实质是水,甚至可以直接饮用。
从万钢先生的工作经历来看,他对氢燃料电池汽车显然是有感情的(值得一提的是,他在学校期间的专业方向是内燃机),但让万钢在汹涌的纯电动大潮中坚持为氢燃料电池汽车发声,除了情感,还有诸多对技术与产业的深度思考。
众所周知,纯电动汽车虽然环保,但其续航里程与充电时间成为现今燃油车车主普遍诟病的问题。
眼下,国内最优秀的纯电动汽车NEDC续航里程刚刚超过500公里,为了达到这一续航,车辆往往要搭载500-600公斤的电池组。并且,NEDC续航由于测试标准定得较松,在实际使用中续航里程常常会打个7-8折,如果面对的是高速工况,则里程衰减更多。
而在充电时间上,大部分纯电动车即使使用快充,理想情况下也需要40分钟才能将电池充到一个高容量(80%),更不用提,中国新能源车的车桩比刚刚突破4:1,无自有桩车主常常遭遇找桩难。
而氢燃料汽车能够很好地解决这两个问题。
在续航问题上,氢燃料的能量密度远高于锂电池——目前在单位体积下到达了后者的7倍。
以丰田的Mirai为例,它用两个共130L容积的圆瓶只装载了5公斤氢,驱动1.8吨的车体,但EPA续航里程已经超过了500公里,效率远超锂离子电池。
丰田Mirai
在充电问题上——对氢燃料电池汽车来说是加氢,其整个过程与加油大致相同,只需3-5分钟。而对于纯电动车来说,特斯拉的超充要满电需要近1.5个小时,就算是拼速度的换电路线,在蔚来的实际操作中,也被证明实际需要10-20分钟。
需要注意的是,纯电动车面临的续航里程(实质是电池能量密度问题)与充电时间问题,由于物理规律的限制,未来一段时间内都很难得到飞跃性的突破。
而氢燃料电池汽车相当于结合了燃油车的长续航、补能便利与纯电动车的零排放优点,可谓完美。因此,在很多业界人士看来,氢能源汽车是新能源车的终极路线。
坚持发展氢燃料电池汽车,也就被赋予了抢夺新能源技术制高点的战略意义。
然而,即便放眼全球,氢燃料汽车在乘用车市场上,其份额也小得可怜。市面上真正的氢燃料电池汽车只有丰田的Mirai、本田的Clarity、现代的ix35(现已更新为NEXO),去年一年的总销量不超过6000台。
可以说,到目前为止,全球车企在氢燃料电池乘用车上的商业探索,是失败的。原因无他——氢燃料电池轿车带来的好处,不足以抵消其购置成本与使用成本。
丰田Mirai在日本售价约35万人民币,本田的Clarity补贴前售价也超过了40万人民币——甚至害怕因为太贵卖不出去,本田对部分车辆采用了只租不卖的推广方式。
本田Clarity
而在需要加氢的时候,日本的氢燃料电池车主会发现,分布在全日本的加氢站,没有超过100个,这意味着其开车的活动半径是高度受限的。而氢燃料电池乘用车用氢的长期成本,也不如纯电动车低廉的电价。
比便利性,氢燃料电池乘用车不如燃油车或者混动车——本田自家的雅阁锐混动车型,可是开出了一箱油1000公里的极限续航,而且还能随处加油;比长期用车成本,氢燃料电池车又比不过经济型的纯电动车——同样是日本的新能源车,日产的纯电动车聆风累计销量就已经超过了20万台。
原本是想结合燃油车与纯电动车优点的氢燃料电池乘用车,反而体现出了相对两者的劣势,被夹在中间艰难求生。
是丰田、本田们的技术不过硬?未必见得。
实际上,两者所掌握的氢燃料电池技术已经完全可以满足产业化的需求,但一上场就选择进入乘用车市场,并非一个明智的选择。
氢燃料电池乘用车补充氢气,不可能像充电桩一样安装在家中,因此它对加氢站的需求,如同加油站一般,要足够多、足够密集。
然而,氢气的运输与存储成本一直居高不下,建设一个加氢站的成本是一个加油站成本的5倍。而全球一年氢燃料电池汽车销量不足6000台的情况下,目前一个加氢站一年服务的车辆有没有500车次都是问题,它们普遍处于亏损状态。
建一个亏一个的加氢站,政府与企业自然不愿多建。
于是,一个典型的鸡与蛋问题诞生了——相关方看不到加氢站的盈利预期,造成加氢站建设不足;消费者在承受昂贵车价的同时还面临加氢的麻烦,拿不出动力购买氢燃料电池车型。
丰田Mirai、本田Clarity们销量上不去,便可以理解了。
商用车优先——氢燃料电池汽车的中国道路
转头再看国内,虽然2001年就把氢燃料电池车的发展写入了规划中,但国内乘用车企在氢燃料电池汽车商业化上的成就目前为零。
在六月的一次论坛中,万钢从技术指出了国内与国外的差距:
1、国内车企在氢燃料电池电堆体积功率上平均水平为2KW/L,Mirai已超过3KW/L。
2、氢燃料电池车的关键催化剂铂金,国外最先进技术的用量只需要国内的五分之一。
3、最关键的膜电极,国外的产品寿命能做到国内的三倍——9000个小时。
4、国外的空气压缩机效率更高,而这直接影响到电堆的效率与功率输出。
显然,在氢燃料电池乘用车上追赶日本的技术,难度很大,并且就算追上了,面临的也是惨淡的市场。因此,技术不成熟的情况下,不如把乘用车推广氢燃料电池的脚步缓一缓。
结合国内早期借助公交推广纯电动车的经验,一条发展中国式氢燃料电池汽车的路线出现在了眼前——从商用车开始切入。
此时,商用车已经开始了电动化的脚步——一方面排放法规愈发收紧,高排放的柴油机需要被替换;另一方面电价低廉,又有助于降低运营成本。
然而,动力电池的低能量密度却成为了商用车们的心病。以国内某款30座的8米纯电动大巴为例,在搭载95KWh电池的情况下,其续航里程仅为115公里。
并且,在电池能量密度没有飞跃式突破的时候,堆电池是无效的——增加的电池容量,绝大多数都将被用于运载电池自身。因此,对续航里程有硬性要求的远途运输,目前是纯电动车型的禁区。
而这恰恰是氢燃料电池的用武之地,商用车的两个特性完美契合了其特点与发展需求。
1、商用车体积更大,可以装载更多的氢,最大限度发挥氢能量密度高的优势,获得超长的续航里程。
2、商用车的运营路线与时间通常比较固定,对加氢站的密度没有要要求,对于集群的业务,还能以一个站满足一支氢燃料电池商用车队的需求。
目前,在国内的氢燃料电池汽车行业环境中,也确实是商用车企业在带头:宇通、福田已经有小批量的氢燃料电池公交车进入市场,上汽大通的商用车开启了载人试运营,而东风、一汽、陕汽也在打造自家的氢燃料电池车型。
福田氢燃料电池车型
今年,国内累计的氢燃料电池商用车刚刚突破1200辆——这个数字看上去不值一提。但行业人士向车东西分析,氢燃料电池汽车当前的形势,很像2011-2012年的纯电动车发展,都是商用车领头,背后基础设施与产业链成熟速度加速。
2018年,国内投入使用的加氢站为13座,还有20座在建。根据《节能与新能源汽车技术路线》,2020年国内会建成100座加氢站,投放5000辆氢燃料电池车,2025年投放5万辆,2030年投放100万辆。
与此同时,上海、广州、武汉等地则出台了鼓励氢燃料汽车发展的细则。业内人士预计2020年氢燃料电池汽车的推广量将会超过5000辆这一目标。
因为在产业上游,主造商用车发动机的潍柴,今年正式宣布进入氢燃料电池车动力系统领域;上海重塑能源生产的动力系统,被应用于500多辆氢燃料电池车中;电堆关键的膜电极,国内企业鸿基创能新上了10万平米的产能······
步入2018年,氢燃料电池汽车的产业化速度,明显正在加快。
但这里需要提到的是, 包括万钢在内的专家们,都不认为目前氢燃料电池汽车的发展会与纯电动车发生矛盾。现任新能源车重大专项专家组组长欧阳明高就表示,“经过多方实践,锂离子电池系统更适合替代汽油机,氢燃料电池系统更适合替代柴油机。”
这也意味着,在今后的一段时间内,乘用车市场依然会是纯电动车占主导,氢燃料电池汽车进入商用车领域来补充纯电动车和混动车型的不足。并不存在外界所解读的,国内的新能源车发展路线出现大转向,纯电动车要被取代的现象。
结语:迈出新能源车的另一条腿
从十七年前被列入国家新能源车三纵发展规划以来,氢燃料电池汽车可谓命途多舛。
2018年11月,中国新能源车销量中,纯电动车销售13.8万台,混合动力车型销售3.8万天,你甚至看不到氢燃料电池汽车的统计数据。
不过,纯电动汽车在发展过程中,已经暴露出了明显的短板,需要其他品类的新能源车型发展起来予以补足。事实上,这也是十七年前“三纵三横”规划的用意。
尤其是,当全球的节能减排法规在进一步压榨混合动力车型的生存空间,混动新能源车前途愈发不确定的情况下,需要有另一条新能源汽车的“大腿”成长起来,并且立得住。如此,国内的新能源车产品体系才健全,也能满足消费者和社会的多种需求。
尽管氢燃料电池汽车在国内的发展滞后,但从电动汽车热潮中退出的资本与注意力很快会关注到这一方向,政策也会马上跟上。从这个角度而言,氢燃料电池车的春天真的来了。
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