说到新能源车,大多数读者想到的就是电动车,主要原因是国家近些年政策的影响。然而“
说到新能源车,大多数读者想到的就是电动车,主要原因是国家近些年政策的影响。然而“新”的能源形势多样,放眼全球,氢能也是被众多汽车制造商看好的新能源之一。自2023年下半年以来,国内各地针对氢能补贴政策陆续推出,从技术研发,到终端产品落地,以及配套基础设施建设等多方面给予支持,这也让笔者看到了氢能源车中国未来新能源车领域发展的希望。 氢能是一种清洁、高效的能源形式,与化石燃料不同,氢能不会产生二氧化碳等温室气体,因此对环境的影响非常小。汽车行业对于氢能源车的研发已经持续了多年,可为何终端市场没有大规模普及呢?在笔者看来,“贵”是最大的门槛。氢能源车优势很多 首先,让我们聚焦这个熟悉又陌生的氢能源。得到氢源的形式很多,包括化石燃料制氢、可再生能源制氢、工业副产气制氢、电解水制氢等等,技术都比较成熟,我们不做深入展开。相较于国内电能70%左右来自火力发电,很多制氢方法更加环保,尤其像电解水方法制氢(现阶段成本较高)在环保与循环利用方面优势突出。其次,再说到氢能源车型,它们在行驶过程中唯一排放物只有水蒸气,还能附带净化空气的作用,也是好处很多的。 和目前电动车行充电耗时较长,造成用户长途续航焦虑不同。去加氢站加氢的过程非常便捷,基本等同于我们日常加油。况且加满一罐氢气后,车辆的续航里程可以轻松达到500公里以上。所以,同为新能源车型,氢能源车优势很大。 简单来说,氢能源车的工作原理就是通过氢燃料电池为电动机提供动力。燃料电池由几层材料组成,包括质子交换膜、阳极和阴极。氢气进入阳极,在那里分裂成质子和电子,质子穿过膜到达阴极,而电子则通过外部电路,产生为电机供电的电流。空气中的氧气进入阴极,在那里它与质子结合产生水蒸气,这也是氢能源车唯一的排放物。 【燃料电池工作原理】 由此可见,氢燃料电池虽然被称为电池,但是它并不储存电能,而是纯粹的发电装置(更像汽车的发电机),其产生的电能需要存储在动力电池中,进而通过驱动电机让车辆行驶。车辆需要像汽车加汽油一样,在加氢站加氢,并将氢气储存在随着氢罐中。 【氢能源车动力总成工作原理】 其实,氢能源车的发展也有几十年历史,笔者查询公开资料显示,早在1966 年,通用就推出了Electrovan,旨在测试使用燃料电池作为车辆动力源的可行性。经过多年研究,到上世纪九十年代,通用、宝马、丰田等汽车品牌先后推出了第一批商业化产品。 【通用Electrovan】 再到近20年间,丰田已经迭代了数款产品,最为大众所熟悉。此外,奔驰、现代、本田以及国内一汽、上汽、长安、广汽……等等多家车企均有新品问世。可见,氢能源车的技术已经日趋成熟,发展趋势也是有目共睹的。 成本高昂是目前无法普及的根本原因 看似优势突出的氢能源,没有普及到我们日常的交通出行产品中,最大的瓶颈还是成本。首先是氢能源车的造价高昂,高成本主要是源自燃料电池。对于燃料电池而言,用于加快反应速率的催化剂非常昂贵,比如其中的贵金属——铂金,多少钱一克就不需要笔者介绍了。根据公开资料显示,一个100kW燃料电池,光是铂金一种原材料就需要30多克,综合成本更达到人民币12万元以上。再加上安全性要求极高的高压储氢罐、动力电池组、驱动电机等成本,一套动力总成本轻松突破20万元。接下来,我们目前在国内市场可以买到的氢能源车型售价吧。 技术经过迭代更成熟的产品——丰田Mirai。该车定位于中型轿车,NEDC续航里程780km,售价区间为74.80万元-75.10万元。再看看现代的中型SUV——Nexo,CLTC续航里程550公里,售价80万元。国产车型方面,长安深蓝SL03是一款中型轿车,NEDC续航里程635公里,售价69.99万。上汽大通旗下中大型MPV——大家MIFA氢,NEDC续航里程605公里,售价79.38万云-89.38万元。最后,是近期上市的启辰紧凑型SUV——大V氢境,续航里程500km,售价99.88万元。你看,这样的价格岂能是一般百姓家庭能够承受的? 【丰田Mirai】 你以为这就完事了吗?远远没有。我们再看燃料电池部分:以现代Nexo为例,目前在欧洲的更换成本高达4万欧元以上,折合人民币30万元以上。其使用寿命在5000小时/10年左右,换句话说,若开得多开得久,换一次燃料电池的成本是惊人的。 【现代Nexo】 说完了产品,再说基础配套部分。为了实现氢能源车的普及,需要建设大量的加氢站。查询公开资料我们发现,在国内一座加氢站的建设成本约为1200万元至1800万元人民币,而一座加氢站每年的运营成本就在200万元以上。高昂的成本直接了制约加氢站网络的建设,若达不到加油站一样的程度,便捷性就会大打折扣。此外,氢气具有易燃、易爆属性,对运输提出了更高要求,进而也增加了物流成本。 最后,当消费者驾驶氢能源车到达终端加氢站的时候,就会发现:氢气每公斤售价达到了60-70元(部分地区享受补贴政策后售价最低30元)。以一公斤氢气续航100-130公里计算,车辆行驶百公里的氢能源成本达到50元甚至更高,与传统汽车的成本相当,即使在有补贴的地区成本也需要20-30元。 这样零零总总盘下来,想要氢能源车普及,还有很长的路要走。 道路曲折但前景光明 虽然发展氢能源车会遇到上述零零总总的问题,但放眼全球,氢能源车是未来的发展趋势之一。它具有清洁、环保、高效、可持续等诸多优势。全球氢能委员会曾预测:氢能源将在2050年之前,在全球能源消耗量中占比约18%,全年的二氧化碳排放量能较现在减少约60亿吨。 首先是技术创新与规模化将本,在车辆生产环节,预计10年后,燃料电池催化剂的铂金用量可以降低到现在的1/5,配合规模化生产,100kW的燃料电池成本可降至2万元人民币,接近当下燃油发动机的水平。而在氢燃料电池耐久性方面,国内厂商已经可以做到1万小时以上,且1万小时衰减率小于5%。此外,电解水制氢等技术也在持续突破、快速降本,若将来在加氢站普及制氢(前店后厂模式),将进一步降低成本。 其次,是国家层面的统一规划与政策扶持。2020年,国务院办公厅关于印发新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)的通知,要求实施新能源汽车基础技术提升工程。突破车规级芯片、车用操作系统、新型电子电气架构、高效高密度驱动电机系统等关键技术和产品,攻克氢能储运、加氢站、车载储氢等氢燃料电池汽车应用支撑技术。在完善基础设施体系章节中,明确了有序推进氢燃料供给体系建设:提高氢燃料制储运经济性,推进加氢基础设施建设。2022年3月出台的《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》,明确氢能是未来国家能源体系的组成部分,是用能终端高耗能、高排放行业实现绿色低碳转型的重要载体。 自今年6月以来,各地补贴政策陆续推出,包括辽宁大东区、杭州、陕西西咸新区、浙江海盐、安徽芜湖、河南洛阳、福建省、广州黄埔区、北京经开区等多个地区发布了氢能补贴政策,从技术研发,到终端产品落地,以及配套基础设施建设等多方面给予支持。 由此可见,氢能源车的发展道路虽然曲折,但前景光明。根据此前中国汽车工程学《节能与新能源汽车技术路线图2.0》预测,2025年我国氢燃料电池汽车保有量将达到10万辆左右,2030年将达到100万辆左右。现阶段,虽然价格高昂的氢能源车距离我们很遥远,但笔者相信,未来的它定会得到更大规模普及,那时的您或许正是氢能源车主之一。
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