最近氫燃料電池汽車似乎又一次“火”了起來。上汽大通、北汽福田等多家企業(yè)紛紛高調(diào)開啟氫燃料電池汽車戰(zhàn)略,通用、豐田等國際車企也在近期對(duì)氫燃料電池汽車戰(zhàn)略發(fā)聲。有讀者朋友問:氫動(dòng)力汽車說了這么多年,那么氫燃料電池汽車目前發(fā)展到什么階段了?我們已經(jīng)有電動(dòng)汽車了,為什么還要用氫能源呢?目前氫燃料電池汽車發(fā)展又有哪些機(jī)遇與挑戰(zhàn)?
日前,中國通用技術(shù)集團(tuán)中國汽車工程研究院股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“中國汽研”)在重慶啟動(dòng)了國內(nèi)首個(gè)國家氫能動(dòng)力質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的建設(shè)。搜狐汽車·E電園受邀參會(huì)的同時(shí),也借此機(jī)會(huì)與中國汽研新能源汽車中心副主任鄧波、長(zhǎng)安新能源汽車科技有限公司副總經(jīng)理周安健進(jìn)行了深度交流,讓我們和兩位企業(yè)專家一起走進(jìn)“氫能世界”。
· 什么是氫燃料電池汽車 我們?yōu)楹我l(fā)展氫燃料電池汽車?
我們知道,全球各國目前都在積極發(fā)展新能源汽車,新能源汽車主要的發(fā)展方向有混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車。而氫燃料電池汽車,是燃料電池汽車中的一種。以氫氣/液態(tài)氫為燃料,通過燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能,再經(jīng)過電機(jī),為車輛提供動(dòng)力。
那么我國為何要發(fā)展氫燃料電池汽車呢?
綜合多方數(shù)據(jù),我們得出如下理由:
1. 氫燃料來源廣泛,工業(yè)副產(chǎn)氫、水電產(chǎn)氫是目前的主要工藝,且我國我國擁有非常龐大的副產(chǎn)氫氣資源,在制氫總產(chǎn)量規(guī)模、氫氣提純、液態(tài)儲(chǔ)氫方面處于世界領(lǐng)先地位??梢愿脙?yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全。
2. 氫能源更為環(huán)保、節(jié)能,車輛在行駛過程中的副產(chǎn)物只有水;氫燃料汽車行駛過程中產(chǎn)生的噪音也較小。
3. 能量轉(zhuǎn)換效率更高,氫燃料電池發(fā)電效率可達(dá)40-60%,是普通內(nèi)燃機(jī)熱效率的2-3倍
4. 續(xù)航里程過關(guān)、補(bǔ)能時(shí)間短,以日本豐田Mirai(參數(shù)|圖片)氫燃料電池汽車舉例,其續(xù)航里程可達(dá)500km,次加注時(shí)間僅需3-5分鐘,而且具有零下30度快速啟動(dòng)能力。
5. 氫燃料的安全性高于汽油,根據(jù)美國知名物理學(xué)家Amory B. Lovins的研究表明,氫氣的擴(kuò)散程度是汽油煙霧的12倍,泄漏的氫氣會(huì)迅速擴(kuò)散,遠(yuǎn)離源頭。Amory實(shí)驗(yàn)還顯示,點(diǎn)燃的氫氣會(huì)形成不發(fā)光的火焰,燃燒時(shí)的溫度比汽油低7%。
6.目前氫能利用(不止是汽車)已經(jīng)成為中國重要的發(fā)展方向之一,而汽車作為主要的載體,帶著氫能源頻繁地進(jìn)入了人們的實(shí)現(xiàn)生活之中,其實(shí)氫能源也在潛艇、輪船乃至航天航空方面有很大應(yīng)用潛力。
· 氫燃料電池汽車發(fā)展正面臨哪些挑戰(zhàn)?
雖然氫燃料電池汽車發(fā)展有諸多利好,但我們也必須承認(rèn),這一行業(yè)的發(fā)展仍有較大的提升空間。我們也與鄧波探討了關(guān)于氫燃料電池汽車目前面臨的挑戰(zhàn)。
1. 核心技術(shù)與國外有一定差距
燃料電池系統(tǒng)包括電堆、供氫系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、加注系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等,但在關(guān)鍵零部件、關(guān)鍵材料等方面與國外企業(yè)相比仍有差距,比如核心部件電堆,豐田、本田、現(xiàn)代等世界知名整車企業(yè)、博世(收購Power Cell S3電堆技術(shù) )、加拿大巴拉德(大洋電機(jī)入股,國內(nèi)建有合資公司)等知名零部件企業(yè)均在電堆開發(fā)制造和應(yīng)用上有不錯(cuò)的表現(xiàn)。國內(nèi)企業(yè)相比海外企業(yè)目前主要差距在可靠性、一致性與成本上。
1.1可靠性與一致性
我們還是以電堆舉例,目前國內(nèi)多數(shù)在售產(chǎn)品的驗(yàn)證時(shí)間、行駛工況尚需進(jìn)一步驗(yàn)證,較難做到單堆與整車質(zhì)保一致(耐久性一般在3000-5000小時(shí)之間),而國外產(chǎn)品行駛里程、極端工況的耐久性在數(shù)據(jù)上有報(bào)道可達(dá)10000小時(shí)以上。
鄧波給我們舉了個(gè)例子:我們的企業(yè)和外國企業(yè)在技術(shù)方面就像長(zhǎng)短跑。外國的企業(yè)可以既好又持久,像是長(zhǎng)跑選手;國內(nèi)的企業(yè)們起步和加速能力快,但持久力需要驗(yàn)證,更像短跑運(yùn)動(dòng)員。但對(duì)于商業(yè)公司來說,選擇前者還是后者,一目了然。
1.2成本
成本方面,目前燃料電池系統(tǒng)占整車成本50%左右,而電堆成本又接近電池系統(tǒng)的50%,其中質(zhì)子交換膜、鉑催化劑等原材料都造價(jià)不菲。由于部分關(guān)鍵材料需要進(jìn)口,從國外賣到中國,價(jià)格會(huì)有很大上漲(搜狐汽車·E電園注意到,一些進(jìn)口零部件進(jìn)口價(jià)格可能是海外市場(chǎng)價(jià)格的翻倍)。這也說明了國產(chǎn)核心零部件的重要性。
此此外,根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),目前一個(gè)電堆售價(jià)可達(dá)1萬-2萬元/kW。一臺(tái)氫能公交車要50-60kW,重卡則需80kW以上,一輛氫能公交車價(jià)格動(dòng)輒兩百萬元往上,質(zhì)保也未必能達(dá)到要求(一般要求8年質(zhì)保)。
總的來說,核心技術(shù)方面,我們還有很長(zhǎng)的路要走,鄧波表示:目前我們的行業(yè)正處于一個(gè)以市場(chǎng)換成本的階段——通過先期政府支持上馬,加強(qiáng)研究,等待3-5年后技術(shù)的進(jìn)步、成本的下降,再對(duì)此前較高的投入進(jìn)行彌補(bǔ)平衡。
2. 使用場(chǎng)景與車輛類型有局限
目前國內(nèi)現(xiàn)有燃料電池車大多為商用車(專用車和客車),一方面目前市場(chǎng)對(duì)乘用車技術(shù)和成本、配套設(shè)施的要求更高(就算是豐田Mirai,其價(jià)格、能源補(bǔ)充站分布、后備廂空間等方面表現(xiàn)也都不盡如人意);另一方面國內(nèi)燃料電池車處于政策扶持階段,專用車和客車面向特定場(chǎng)景(如園區(qū)、港口)和特定路線(如公共交通),符合政策試點(diǎn)推廣的需求,對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施要求也相對(duì)較低。
3. 產(chǎn)業(yè)鏈與基礎(chǔ)設(shè)施不完備
目前國內(nèi)氫氣主要用于工業(yè)生產(chǎn),交通上用氫燃料幾乎可以忽略不計(jì)。目前小規(guī)模儲(chǔ)運(yùn)不成問題,但是氫氣規(guī)?;斔瓦€不成熟,加氫站數(shù)量較少,需解決提高氫氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)、降低使用成本等問題。
· 現(xiàn)場(chǎng)交流的其他重要內(nèi)容
剛剛我們簡(jiǎn)單介紹了什么是氫燃料電池汽車、我國發(fā)展氫燃料電池汽車的原因與目前發(fā)展氫燃料電池汽車面臨的挑戰(zhàn),但這些目前還只是較為基礎(chǔ)的信息,我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)也有更多的收獲,但單作為一個(gè)主題來聊有些支撐不起內(nèi)容,于是我們將更多重點(diǎn)內(nèi)容匯總成點(diǎn)列在下方,讓我們一起看看兩位專家還聊了什么。
a. 中國政府對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)扶持力度加大
其實(shí)從08年奧運(yùn)會(huì)氫能源汽車被規(guī)模化應(yīng)用至今,氫能汽車發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷十余年了,熱度也一波接著一波,但更多是“資本的狂歡”。在鄧波看來,隨著國家不斷加強(qiáng)支持與影響,氫能源也將迎來實(shí)質(zhì)性進(jìn)展,值得一提的一個(gè)要素是,目前能源局已經(jīng)將“氫”作為能源管理,而非此前的“?;贰薄?/p>
此外,周安健也提到,國家開展氫燃料電池汽車示范計(jì)劃后,在多個(gè)城市開啟千輛規(guī)模的營運(yùn)項(xiàng)目。根據(jù)國家部委規(guī)劃,中國將在2020年實(shí)現(xiàn)5000輛級(jí)規(guī)模在特定地區(qū)公共服務(wù)用車領(lǐng)域的示范應(yīng)用,建成100座加氫站;2025年實(shí)現(xiàn)五萬輛規(guī)模的應(yīng)用,建成300座加氫站;2030年實(shí)現(xiàn)百萬輛燃料電池汽車的商業(yè)化應(yīng)用,建成1000座加氫站。
b. 氫能源乘用車大規(guī)模商業(yè)化或?qū)⒌鹊?025年以后
周安健表示,一個(gè)產(chǎn)品只有高質(zhì)量、大規(guī)模、低成本才會(huì)有企業(yè)愿意投入研發(fā),目前氫燃料電池汽車規(guī)模化與產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)仍有較大發(fā)展空間,一臺(tái)長(zhǎng)安新能源氫動(dòng)力CS75的成本就要百萬元,氫燃料電池汽車大規(guī)模商業(yè)化時(shí)間節(jié)點(diǎn)或?qū)⒌鹊?025年以后。
中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的銷量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,今年上半年燃料電池汽車產(chǎn)銷分別完成390輛和403輛,同比分別下降66.5%和63.4%,同比跌幅巨大,絕對(duì)值也小的有些“可憐”。
乘聯(lián)會(huì)秘書長(zhǎng)崔東樹表示:目前氫燃料客車市場(chǎng)主要是由地方政府的補(bǔ)貼政策拉動(dòng),市場(chǎng)表現(xiàn)如何主要是看地方政策的補(bǔ)貼力度。
此外,目前在國內(nèi)外團(tuán)隊(duì)在做氫燃料電池汽車成本計(jì)算模型時(shí),成本下降的拐點(diǎn)通常在1萬輛左右,最終成本預(yù)計(jì)都會(huì)以50萬輛以上級(jí)別進(jìn)行計(jì)算,這樣的數(shù)據(jù)很明顯是對(duì)未來做出的相關(guān)預(yù)測(cè)。
c. 我們電動(dòng)汽車發(fā)展這么好
為什么還要發(fā)展氫燃料電池汽車?
電動(dòng)汽車市場(chǎng)方興未艾,我們?nèi)缃裼忠吲e大旗走向不成熟的氫燃料電池汽車市場(chǎng),這是為什么?氫能源最終也是用電能驅(qū)動(dòng)車輛,相比直接發(fā)電,用氫燃料發(fā)電是不是“多此一舉”?面對(duì)我們尖銳的問題,鄧波的回復(fù)也比較坦然。
1.如上文所說,氫能源動(dòng)力不僅應(yīng)用在汽車上,像潛艇、輪船采用氫能動(dòng)力也大有可為。國家有一定的戰(zhàn)略傾斜。
2. 從應(yīng)用場(chǎng)景看,電動(dòng)汽車的電池是個(gè)“刺兒頭”。對(duì)于商用車來講,尤其是重卡,疊加的電池重量不僅成本高、能耗高,續(xù)航效果與真正可實(shí)現(xiàn)的扭矩也并不樂觀。
純電動(dòng)車能源補(bǔ)充形式也是個(gè)問題,雖然目前電動(dòng)車車企在逐步探索換電與車電分離,但電池標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題難以解決,高昂的成本很難讓企業(yè)們持續(xù)性地“百花齊放”。
3. 氫能源比純電動(dòng)汽車有更好的適應(yīng)力,無論是溫度還是路況,氫能源不會(huì)像電動(dòng)汽車一樣因?yàn)樘鞖獾纫蛩乜焖偎p。
4. 氫能源與純電動(dòng)都在探索的過程中,并非誰一定會(huì)替代誰。目前政府也是雙線發(fā)展,致力在雙循環(huán)體系下找到汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展、新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最佳突破口。
寫在最后:在與鄧波、周安健交流后筆者認(rèn)識(shí)到,目前氫燃料電池汽車確實(shí)有較大發(fā)展空間,核心技術(shù)也需要國家更多的支持,但新能源汽車是未來發(fā)展的必然方向,氫燃料在一定程度上有其特殊意義與必要性(如氫燃料載具、快速的能源補(bǔ)充速度、更高的安全性等)。
此次中國汽研啟動(dòng)氫能動(dòng)力質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心項(xiàng)目建設(shè),也將在兩年后竣工。在鄧波看來,政府今年是要“動(dòng)真格”的了,他表示:“作為一家公司,在履行社會(huì)責(zé)任的同時(shí),我們也有生產(chǎn)經(jīng)營、創(chuàng)造價(jià)值的義務(wù),相信兩年后的氫燃料電池汽車市場(chǎng)會(huì)更好。”
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