氢能源,会是汽车业的下一个风口吗?

政策 柳五 来源:车谈网

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眼下,对于电动化技术路线的争论几乎已经消失。相比5年前业界还在为HEV、PHEV和BEV的电动化技术路线反复纠结,当前的行业共识已经将方向确定为“纯电动”。

不过,在更顶层的议题下——迈向碳中和的过程中,新的争论又出现了——电动车or氢能车?

电动车VS氢能车

事实上,汽车制造商多年来一直在试验氢燃料电池技术,试图破解宇宙中最丰富和最清洁能源的奥秘。然而,由于存在一些障碍,大规模普及看起来仍然需要一个漫长的过程。

眼下,只有两款主流的氢动力乘用车可以称得上“在销售”——丰田Mirai和现代Nexo。不过,有更多的氢能汽车和货车被确认将发布,宝马、路虎和沃克斯豪尔等品牌都计划在未来五年内落地。

氢能车普及非常缓慢的最大原因之一是现有的基础设施。在2021年底,英国只有12个加氢站,远远低于加油站和公共充电点的数量。相比之下,根据《前瞻产业研究院》的数据,面积大百倍的中国也只有131座加氢站,密度更小。

基础设施是它发展缓慢的最大原因。

不过,这一点以及其他一些生产障碍显然正在被克服。怀疑论者反对氢能汽车的第一个论点是,它们的效率比电动汽车低。因为氢气不是自然产生的,它必须被提取出来,然后在燃料罐中被压缩。然后,它必须在燃料电池堆中与氧气混合,以产生电力,为汽车的电机提供动力。

他们指出,与电力直接来自电池组的电动汽车相比,氢能车在这一过程中的效率损失更大。

这在某种程度上是正确的,但也有人认为,氢能汽车本身就不会取代电动汽车。相反,氢能车是为了补充电动车。因为它是最清洁的能源。

相比之下,电动汽车的锂离子电池生产是能源密集型产业。举例来说,一个100千瓦时的电池在生产中大概要排除20吨二氧化碳来。常规来说,一块电池可以使用24万公里左右,相当于一块电池的碳排放大约为83克/公里。

然后,电动汽车在使用过程中需要充电,这些电力的产生计算下来约需要排放124克/公里的二氧化碳。而今天的氢能汽车的生命周期排放约为120克/公里。但是,当氢气由可再生能源生产时,这一数字可以大大降低。

一种常见的氢气生产方法是称为蒸汽甲烷重整的工艺,它从天然气中分离出氢气。从生物质中获取氢气的研究也在进行中,这将大大减少氢气的生命周期排放,使其达到约60克/公里二氧化碳。

由于电池生产的环境成本,即使电力来自可再生资源,也无法达到氢气那么低的生命周期排放。

鼓励氢能汽车的关键是使其成为更广泛的“氢能经济”的一部分——仅仅为氢能汽车建造加氢站是低效的。相反,理想的情况是,整个能源部门将氢气纳入组合,从为汽车加油到为家庭储存能源一条龙服务。

氢气的另一个优势是,它可以现地现物进行生产,而不是像燃料一样被运输,或像电力一样通过电网供应。

但是,即使有了氢气基础设施,氢气汽车仍然面临着成本问题。丰田Mirai的售价超过50万人民币。这对任何用户来说都是一笔不小的开支,但是,与电动汽车一样,随着技术的改进和成为主流,价格或许会开始下降。

关于氢能车,仍然有很多“如果”,但今天比十年前要少得多。

政策先行

对于中国,“双碳目标”的提出无疑使得氢能车得到了前所未有的重视。《中国氢能产业发展报告2020》预计,到2050年氢能占终端能源消费比例达10%,氢燃料电池汽车保有量3000万辆,氢气需求量6000万吨。

北方工业大学汽车产业创新研究中心研究员张翔向界面新闻记者提供了一组数据。截止2020年底,国内氢能车的保有量仅为7000辆左右,而国内汽车保有量为2亿多辆。氢能车的市场占有率约为三万分之一。

他指出,包括现在新能源汽车和混合动力车在内,用的电80%以上都是火力发电,所以碳排放强度依旧很大。未来一定会被氢能替代。

事实上,中国各地政府已经纷纷响应,制定了各自的氢能产业规划。

2020年10月30日,北京市经济和信息化局发布了关于印发《北京市氢燃料电池汽车产业发展规划(2020-2025年)》的通知,对北京市氢燃料电池汽车产业布局和发展目标作出明确部署:

2023年前,培育3-5家具有国际影响力的氢燃料电池汽车产业链龙头企业,力争推广氢燃料电池汽车3000辆、建成加氢站37座,燃料电池汽车全产业链累计产值突破 85 亿元。

2025年前,培育5-10家具有国际影响力的氢燃料电池汽车产业链龙头企业,力争实现氢燃料电池汽车累计推广量突破1万辆、再新建加氢站37座(共计74座),氢燃料电池汽车全产业链累计产值突破240亿元。

2020年6月24日,广州市政府常务会议审议通过《广州市氢能产业发展规划(2019-2030年)》,该规划明确:

到2022年,环卫领域燃料电池汽车占比不低于10%,公交、物流、工程服务、仓储、港口等领域燃料电池汽车示范运行不低于3000辆,燃料电池乘用车范应用达到百辆级规模,氢能产业实现产值预计200亿元以上。

到2025年,公交、环卫领域燃料电池汽车占比不低于30%,燃料电池乘用车实现千辆级规模的商业化推广应用。氢能产业实现产值预计600亿元以上。

此外,浙江、江苏、天津、重庆、宁夏、山东、四川、河南、河北都已制定相关政策。

综合来看,在“十四五”期间,氢燃料电池汽车的发展基本分为两个阶段,2023年前为示范应用阶段,此后到2025年则为加速发展阶段。在各省份制定的具体推广应用目标上,北京、上海、山东、河南、河北、内蒙古均明确提出到2025年氢燃料电池汽车推广目标为万辆。

氢能产品百花齐放

作为技术风向标的进博会也已经为汽车行业的未来指明了方向。

今年进博会汽车馆里,现代汽车带来了全球首款量产并已实现交付的氢燃料电池重卡XCIENT和氢燃料电池汽车NEXO。

丰田发布了全球首款氢燃料电池版柯斯达。还展示了与中国企业联合开发的TL Power 100氢燃料电池系统。

自主品牌也不甘落后。

上汽集团早已提出“氢战略”。根据规划,其2025年之前推出至少十款燃料电池整车产品,市场占有率在10%以上。产品方面,上汽大通MAXUS EUNIQ 7,搭载了上汽捷氢科技第三代燃料电池系统PROME P390,功率、功率密度和低温启动等各项指标,可以与现代、丰田等车企相媲美。

广汽新能源也已经推出了首款氢燃料电池Aion LX Fuel Cell,这款车是基于广汽GEP 2.0平台开发,搭载了广汽自主集成开发氢燃料电池系统。

如果说汽车制造商展示氢能车尚且属于“常规操作”,那么轮胎制造商米其林展示的燃料电池电堆系统电堆包则进一步明确了汽车行业能源转型的未来愿景。

米其林展台上的Mission H24氢能源赛车,采用了米其林打造的包含46%可持续材料的新款赛事轮胎。并搭载了米其林和森碧欧提供的氢燃料电池系统,在行驶过程中,除水蒸气之外没有其他排放,是名副其实的“绿色零排放”赛车。

不过,即便有一副欣欣向荣的势头,但氢能车的普及仍然面临诸多障碍。“自主品牌的氢燃料电池与国外的差距在于能量密度比较低,可靠性也比较低。” 北方工业大学汽车产业创新研究中心研究员张翔告诉界面新闻记者。

他解释称,国内氢燃料电池目前只能应用于商用车,做不了乘用车就是这个原因。“乘用车空间比较小,能量密度低的氢燃料电池布置不下去。”

此外,氢燃料电池的这个可靠性方面,一辆车可以使用50万公里,或者用十年。而现在这个燃料电池的这个发动机系统达不到这个寿命。

张翔进一步指出,当前国内的加氢站很少。现在氢气的主要生产来源是工业的副产品,例如石油、煤等化工品在加工过程中产生的副产品,俗称“灰青”,其成本较低,但量不大。换而言之,其产生过程中的“碳强度”还是很高。

如果需要大规模加氢,那么工业副产品产生的“灰氢”将不够用,必须过渡到若要过渡到“蓝氢”和“绿氢”,那么成本就会上升。

另一方面,张翔介绍,我国当前拥有石油输送管道、天然气管道,但没有输送氢气的管道网络。“这个基础设施投资非常大。要形成商业模式需要政府出钱,并且一家还不够。”他表示。

基于上述条件限制,张翔认为,氢能车实际上不是当前最适合普及氢能源产业的领域。相比之下,船舶和轨道交通列车更适合采用氢燃料电池或氢燃料发动机。“总体来说就是中国在商用车、列车、船舶上先应用啊,乘用车最后应用,因为它这个能量密度低,体积大,应该在大的交通工具上应用。”

其还指出,不要将思维局限于交通领域。可以跳脱出来,例如未来利用氢能进行建筑物发电;在电网供不到电的边远山区采用氢能燃料电池发电,发电过程中产生的热能进行收集,为建筑物供暖用等等。


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