知名的科學雜志《Nature》是全世界最新技術的風向標。前段時間,這份雜志旗下的期刊之一《nature electronics》發布了一篇論文,沒有走一貫的“技術路線”,而是從商業角度上,質疑了氫燃料電池車的未來。
氫能源車主要有氫燃料電池與氫內燃機兩種形式。氫內燃機與燃油車相似,只不過把燃料變成了氫氣,發動機與此前的汽油發動機、天然氣發動機有共同之處,整體來說成本只比燃油車稍高一點,但缺點也不少,首先他并不能具備電車般的加速,同時存在發動機的噪音;其次,氫氣會使一般金屬發生“氫脆”,車輛壽命受到挑戰。
而氫燃料電池車與現在的電動車幾乎相同,只是電池變成了氫燃料電池,氫氣與氧氣經電化學反應后透過質子交換膜產生電能,只會排出水。同時相比電動車來說,具有長續航、補能快的優勢,以豐田的氫燃料電池車Mirai為例,續航可達700-800公里左右,而加氫時間只需要5分鐘左右。但這種氫燃料電池的生產成本較高,還需至少數年才能降低至與鋰電池相當的生產成本。
這篇論文討論的就是這種“氫燃料電池車”,從一般乘用車到商用車角度都對其商業可行性進行了否定。
電動車搶占先機
有數據表明,公路運輸所產生的碳排放在交通運輸的總排放當中占到了85%左右。因此減排需要最先對公路運輸“開刀”。這篇論文表示,目前世界上大約有1500萬輛電動與插混車,共350多種車型可供選擇,相比之下氫燃料電池車在全球只有約2.5萬輛,并且90%都集中在中國、美國、日本與韓國。而在補能上的差異更是天差地別,在全球只有540個左右的加氫站,而電動車充電站多達300萬以上。
因此,電動車已搶占先機。雖然論文并沒有解釋變成這樣的原因,但品駕認為主要有兩點,相比氫燃料電池來說,鋰電池的技術更加成熟,在價格上也更能被大眾所接受,而加氫站的建設成本高,同時對氫能源供應鏈有要求,因此在補能網絡的建設上也存在難度。
此外,論文還指出,在那個電動車續航不足150公里,充電需要好幾個小時的年代,氫燃料電池車確實有優勢,但現如今電動車的實際續航普遍可以達到400公里左右,并且在800v高壓平臺的加持下,充電15分鐘就能跑200公里。
其實除了快速充電外,換電也是提升電動車使用體驗的重要手段。一次換電只需要5-10分鐘左右,速度并不比加油或加氫快,并且還可靈活選擇電池大小,避免額外浪費。
如果這么看,氫燃料電池車是不是真完了?在商用領域或許還有機會。
商用重卡“不需要”長續航
電動卡車的發展其實要比一般電動乘用車早得多,目前在許多城市都已經能看到用于城市內運輸的卡車不少都是純電車型。不過對于跑長途的重卡來說,目前的純電重卡還只能適用于一些港口、礦區等,無法擔負長途運輸。且目前的電動重卡也還處于缺少大功率充電樁的階段。
相比之下,氫燃料電池車能提供更快的補能速度與更長的續航。不過即便如此,這篇論文還是對氫燃料電池持懷疑態度。論文指出,對重卡來說,更長的續航以及更短的補能速度并不是很必要。因為在歐洲,法律規定在駕車5小時后必須休息45分鐘,因此400公里左右的續航就足夠,在休息時間可用來充電。此外,該論文還舉出了“充電公路”(即通過在路邊或地下架線,為電動車無線充電的方案)的例子,來證明電動卡車未來更有優勢。
品駕認為,“充電公路”在成本、技術等方面面臨的問題恐怕比氫燃料電池車更大。此外,重卡同樣需要長續航。一方面,很多重卡并不是由單個司機駕駛,而是由兩到三人交替駕駛,采用“人歇車不歇”的方式。另一方面,該論文的作者更多的以歐洲的視角來看待問題,但如果放在像我國這樣國土面積大的國家來說,長續航與快速補能更是必不可少。
不過在成本上,氫燃料電池車面臨的挑戰更為巨大,商用車比乘用車更重視成本上的問題,但在供應鏈以及產量形成規模前,氫燃料電池車的制造成本以及補能成本都要高于電動車。
氫與電,只能是對立關系嗎?
在論文的最后,作者提出一個觀點:在許多歷史案例當中,其決定性因素的往往不是技術問題,而是成本問題,留給氫燃料電池去降低成本、進一步市場化的時間并不多。據Information Trends發布的數據顯示,2021年全球氫燃料電池乘用車銷量為1.6萬輛,創下歷史新高,相比2020年高出近90%。但仍然無法與電動車“同場競技”。
但在我國,氫與電兩條路線并不對立。目前電動車市場的火熱有目共睹,而氫燃料電池車雖然在市場上熱度較低,但在技術上并沒有停止發展。上汽大通、廣汽、紅旗與長安等品牌都在近年來推出過氫燃料電池車型,不過都未能大范圍走向市場。據中汽協數據顯示,去年我國燃料電池車銷量僅1556輛,并且以商用車為主。
政策方面,2020年9月,國家發改委、工信部等五部門發布《關于開展燃料電池汽車示范應用的通知》,將對燃料電池汽車的購置補貼政策,調整為燃料電池汽車示范應用支持政策,對符合條件的城市群開展燃料電池汽車關鍵核心技術產業化攻關和示范應用給予獎勵。在補能方面,全國各地也都出臺了相關政策,在上海,加氫站最多可以得到500萬元的補助資金,在北京大興區,將多點布局加氫站和油氫混合站,山東省內也有多座城市出臺相關政策,支持加氫站的建設與發展。
關于電動車也仍有多項政策扶持發展。例如在換電領域,工信部在2021年印發《關于啟動新能源汽車換電模式應用試點工作的通知》,決定啟動新能源汽車換電模式應用試點工作。共有11個試點城市,其中綜合應用類城市8個(北京、南京、武漢、三亞、重慶、長春、合肥、濟南),重卡特色類3個(宜賓、唐山、包頭)。
而在本次冬奧會上,則是展現了一種正確的發展方向。賽前發布的《北京冬奧會低碳管理報告》指出,將按照“平原用電、山地用氫”的原則,在各賽區推廣電動汽車與氫燃料電池汽車。
氫燃料電池車與電動車都有著各自的優勢,可以在不同領域、不同地區發揮自己的作用。氫燃料電池車在各類商用車上都有著巨大潛力,而電動車在乘用車上已經取得了不錯的成績,現在給哪一條路下定論,都為時過早。
責任編輯: 李穎