續航不愁、安全性高,政府力推的氫能源汽車(chē)能否”備胎轉正“?
氫能源汽車(chē)的續航里程往往在600km到800km之間,且加氫與加油類(lèi)似,只需3分鐘就能“滿(mǎn)血”出發(fā)。
氫能源汽車(chē)的“起飛”時(shí)刻到了。
近日工信部就《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃(2021-2035)》(征求意見(jiàn)稿)公開(kāi)征求意見(jiàn)。征求意見(jiàn)稿中明確,未來(lái)將會(huì )形成以純電動(dòng)汽車(chē)、插電式混合動(dòng)力(含增程式)汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)為主導的研發(fā)布局。氫能源汽車(chē)作為燃料電池汽車(chē)中的主力代表,在其中占據了重要地位。
征求意見(jiàn)稿中提到,將重點(diǎn)提高氫燃料制儲運經(jīng)濟性,推進(jìn)加氫基礎設施建設,支持利用現有場(chǎng)地和設施,開(kāi)展油、氣、氫、電綜合供給服務(wù),支持有條件地區開(kāi)展燃料電池汽車(chē)商業(yè)化示范運行。
政策的推動(dòng)之下,原本在安全性、續航里程方面相較于純電動(dòng)汽車(chē)具有明顯優(yōu)勢的氫能源汽車(chē),這次能從“備胎”轉正嗎?
從宇宙飛船應用的一項技術(shù)走向汽車(chē)
早在上世紀70年代,美國就成功將燃料電池應用于阿波羅號宇宙飛船上,成為了第一個(gè)實(shí)現氫能源技術(shù)應用的國家,但由于成本問(wèn)題,氫能源技術(shù)并沒(méi)有持續發(fā)展下去。直到2014年日本在燃料電池技術(shù)上取得了突破,以及石油、煤炭資源的緊缺,不少?lài)也艑淠茉丛俅沃匾暺饋?lái)。
行業(yè)內,通用汽車(chē)在1966年就開(kāi)始研發(fā)氫燃料電池,本田在1992年開(kāi)始,隨后豐田也跟進(jìn)了氫能源汽車(chē)的研發(fā)。2014年本田推出了氫能源試驗車(chē),該車(chē)在極寒的加拿大北部和北海道北部地區,溫度高的非洲等地進(jìn)行了耐寒、耐高溫以及耐沖撞的實(shí)驗。2016年豐田推出了第一代氫能源汽車(chē)“MIRAI”,讓業(yè)內看到氫能源汽車(chē)成功的可能。
眾所周知,以鋰電池為動(dòng)力的純電動(dòng)汽車(chē)在續航里程、安全性等方面都有著(zhù)一定的缺陷,隨著(zhù)今年上半年頻發(fā)的電動(dòng)汽車(chē)自燃事件,電動(dòng)汽車(chē)的銷(xiāo)量出現了急劇下滑。而氫能源汽車(chē)無(wú)論是在安全性、環(huán)保以及續航里程等層面,相較于傳統燃油車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)都具有明顯優(yōu)勢。
以續航里程為例,目前盡管電動(dòng)汽車(chē)廠(chǎng)商在續航里程層面下足了功夫,但整體來(lái)看,大多數電動(dòng)汽車(chē)實(shí)際的工況續航在400km-600km之間,雖然足夠日常出現使用,但對于用戶(hù)而言仍會(huì )有電量焦慮,同時(shí)充電環(huán)節并不完全方便,可能需要排隊、或者等待30分鐘到1小時(shí)才能繼續上路。而氫能源汽車(chē)的續航里程往往在600km到800km之間,且加氫與加油類(lèi)似,只需3分鐘就能“滿(mǎn)血”出發(fā)。
安全層面,相較于鋰電池“易燃、易爆炸”的風(fēng)險,氫氣爆炸對濃度要求極高,所以在爆炸之前已經(jīng)開(kāi)始燃燒,很難爆炸。
環(huán)保層面,氫能源汽車(chē)所采用的氫燃料電池在進(jìn)行能力轉化時(shí),只產(chǎn)生水和熱,所以汽車(chē)排出的不是尾氣而是清水,真正意義上實(shí)現了零排放。因此氫能源汽車(chē)成為了日本力推的行業(yè)之一。
政策支持下快速發(fā)展的氫能源汽車(chē)
2014年日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省發(fā)布了《氫能與燃料電池路線(xiàn)圖》,在研發(fā)、示范和車(chē)輛補貼等方面給予大力支持。以“MIRAI”車(chē)型為例,該車(chē)售價(jià)約為46萬(wàn)元,而日本政府補貼16萬(wàn)元。近年來(lái)隨著(zhù)氫能源汽車(chē)的進(jìn)一步發(fā)展,日本政府又在今年4月發(fā)布了《第五次能源基本計劃》,宣布計劃到2025年氫能源汽車(chē)的數量達到20萬(wàn)輛,2030年氫能源汽車(chē)的數量達到80萬(wàn)輛。
歐盟在2016年跟進(jìn),發(fā)布了《可再生能源指令》,重點(diǎn)支持氫氣制備、運輸、儲能等;美國公布《國家替代燃料與充電網(wǎng)絡(luò )》規劃,宣布全境35個(gè)州將形成以55座加氫站為基礎節點(diǎn)的氫能網(wǎng)絡(luò )。
去年中國四部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于調整完善新能源汽車(chē)推廣應用財政補貼政策的通知》中明確提出,燃料電池乘用車(chē)按搭載電池額定功率進(jìn)行補貼,補貼標準為6000元/kW,上限為20萬(wàn)/輛。
目前國內也涌出了數家專(zhuān)注于氫能汽車(chē)生產(chǎn)制造的企業(yè),比如格羅夫、漢騰汽車(chē)、愛(ài)馳汽車(chē)、眾泰、上汽等;專(zhuān)注于氫燃料電池動(dòng)力系統、核心零部件的生產(chǎn)制造的嘉興德燃動(dòng)力、福建雪人股份等公司。
此外廣西申龍汽車(chē)也獲得了燃料電池商用車(chē)、客車(chē)生產(chǎn)資質(zhì);廣汽集團也宣布將在今年年底引入豐田最先進(jìn)的氫能源汽車(chē)進(jìn)行示范運營(yíng),且將與豐田在氫能源方面展開(kāi)全面合作,或許這是廣汽集團在氫能源汽車(chē)領(lǐng)域的布局先兆。
加上此前工信部發(fā)布的《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃2021-2035年)》(征求意見(jiàn)稿)中對氫能源的重視與支持,相信在未來(lái)會(huì )有更多的企業(yè)投身于氫能源產(chǎn)業(yè)當中來(lái)。而從氫能源汽車(chē)生產(chǎn)制造以及整個(gè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈資源層面來(lái)看,要想從“備胎轉正”,還需要克服不少困難。
氫能源汽車(chē)在等一個(gè)“特斯拉”
前面提到氫能源汽車(chē)在安全性、環(huán)保以及續航里程方面的優(yōu)勢,相應的與純電動(dòng)汽車(chē)相比,氫能源汽車(chē)發(fā)展在制氫技術(shù)、成本、氫氣的儲存、運輸、加氫站的建設等方面具備一些劣勢,這也是氫能源汽車(chē)發(fā)展遠遠難以企及電動(dòng)汽車(chē)的本質(zhì)原因。
從氫氣的制備來(lái)看,上游氫氣制備有幾種方法:工業(yè)尾氣、電解水、化工原料、石化資源和新型制氫方法。其中工業(yè)副產(chǎn)制氫,則包括焦爐氣、液氨、氯堿的工業(yè)制氫;化學(xué)燃料制氫主要指煤氣化或者天然氣制氫,這種方法成本較低,但碳排放仍是問(wèn)題;化工原料制氫往往是通過(guò)甲醇裂解、乙烷裂解制氫;最常見(jiàn)的是電解水制氫,但成本較高,無(wú)法大規模應用,不過(guò)利用可再生能源發(fā)電,然后制氫,這一方法在成本層面有極大的降低空間。
具體到氫能源汽車(chē)整車(chē)廠(chǎng),據悉豐田公司采用的方法是可再生能源制氫,其位于日本橫濱海灣的制氫供氫網(wǎng)點(diǎn)就是利用風(fēng)能轉換的電能,然后通過(guò)電解水的方式形成氫氣予以?xún)洹?/strong>此外豐田還在探索將牛糞等生物肥料轉化為清潔能源制氫,其在加州建造了首個(gè)兆瓦級制氫站,就是利用這種方式。據媒體報道該制氫站上線(xiàn)后,每天可以生產(chǎn)1.2噸重氫燃料以及2.35兆瓦的電力。
國內的愛(ài)馳電池透露他們采用甲醇制氫技術(shù),以甲醇生成的富氫重整氣作為燃料的燃料電池系統,有甲醇重整系統與質(zhì)子交換膜燃料電池電堆組成。甲醇經(jīng)過(guò)轉化生成氫氣,氫氣再進(jìn)入質(zhì)子交換膜燃料電池電堆發(fā)電。
但無(wú)論是利用可再生能源發(fā)電制氫,亦或者甲醇制氫等方式,能量轉化效率仍需要不斷提升。此外,哪怕用低成本的方式將氫氣制造出來(lái),如何儲存和運輸也是一道亟待攻克的難題。
氫氣具有可燃性,且密度小、相對分子小,這使得氫氣的體積很大,在運輸時(shí)比較不便,運輸量也就較少,又有一定的危險性。目前氫氣的儲存有三種方法,氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài),液態(tài)儲氫的效率最高,但成本也極高,往往用于航空寒天,汽車(chē)上常用的是高壓氣態(tài)儲氫,但氣態(tài)運輸環(huán)節成本低、效率也低。
據悉由于法規要求,我國當前無(wú)法實(shí)現70MPa的高壓運輸和儲存,因此氫氣運輸效率不高,這也是阻礙氫氣運輸的一大原因。
此外和純電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)類(lèi)似,僅有制氫企業(yè)、氫能源汽車(chē)整車(chē)廠(chǎng)是遠遠不夠的,加氫站的基礎建設如果跟不上,那么即便氫能源汽車(chē)可以實(shí)現量產(chǎn)也難以真正上路。據了解,截至目前我國累計建設的加氫站只有49座,且其中2座已經(jīng)被拆除,真正投入運營(yíng)的僅有41座。
業(yè)內人士反映單獨建設加氫站的成本很高,投資至少在1000萬(wàn)以上,并且消費者應用頻率也不高。好在今年以來(lái),國內各地政府相應政策號召推出了針對新建加氫站的補貼政策,以武漢市為例,其規定對新建日加氫能力500公斤以下的固定式加氫站,一次性給予100萬(wàn)元建設補貼;新建日加氫能力500公斤(含)以上的固定式加氫站,一次性給予300萬(wàn)元建設補貼;新建日加氫能力200公斤(含)以上的撬裝式加氫站,一次性給予50萬(wàn)元建設補貼等。
而且在工信部日前的征求意見(jiàn)稿中,強調了針對氫氣的制備、運輸以及加氫站基礎設施建設的支持,由此可見(jiàn),未來(lái)國內在制氫、儲存、運輸、加氫站的建設等方面都將得到進(jìn)一步發(fā)展。但整體來(lái)看,氫能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)要想在各個(gè)環(huán)節快步趕上純電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展,道阻且長(cháng)。
此外更重要的是,要想真正推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展、實(shí)現商業(yè)化,那么成功案例必不可少。如今電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)已經(jīng)等到了自己的“特斯拉”,氫能源汽車(chē)行業(yè)同樣只有出現屬于它們的"特斯拉”才能迎來(lái)高速發(fā)展。
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