導(dǎo)語:氫能作為一種清潔、高效、可持續(xù)的能源,被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?,所以一直以來有觀點認為,在新能源汽車領(lǐng)域,氫能汽車要優(yōu)于電動汽車,氫能源汽車才是未來。不過現(xiàn)實卻是,氫能源汽車幾乎已經(jīng)輸?shù)袅诉@場戰(zhàn)爭。
1 2009年中國汽車產(chǎn)銷量超越美國,成為全球汽車產(chǎn)銷量最大第一大國。
與此同時,中國汽車的燃油消耗也達到了8000萬噸,占到了當(dāng)時中國石油總需求量的1/4。此后隨著中國汽車保有量的快速提高,2020年,中國汽車燃油消耗已經(jīng)占到了整個石油消費量的近60%。在能源供應(yīng)日益緊張,特別是環(huán)保問題突出的局面下,大力發(fā)展新能源汽車就成了政府、社會的必然選擇。這也是如今電動車市場一派火熱,電動車企在資本市場上廣受追捧的根本性因素之一。
電動車雖然不使用燃油、零排放,不過在很多人看來,電動車并不環(huán)保,只是轉(zhuǎn)移了污染排放,因為在我國的電力能源結(jié)構(gòu)中,以煤炭為燃料的火電占比非常高。雖然這樣的說法,已經(jīng)被相關(guān)研究證明,并不準(zhǔn)確(集中發(fā)電的效率更高、污染問題也更容易降低等等),但嚴(yán)格意義上來說,電動汽車確實還稱不上絕對的環(huán)保,除非其電能完全來自風(fēng)能、太陽能等清潔能源。
與電動汽車相比,氫能源汽車在網(wǎng)絡(luò)上頗受推崇,在很多人看來,氫氣燃燒后只會產(chǎn)生水,不會產(chǎn)生有害物質(zhì),另外氫元素是地球上最豐富的的元素之一,不存在短缺問題,更重要的是方便高效,幾分鐘的燃料加注就可以實現(xiàn)600公里多的續(xù)航,不像電動汽車在充電樁前耗費少則一個小時,多則十幾個小時的時間。所以一直以來有觀點認為,在新能源汽車領(lǐng)域,氫能汽車要優(yōu)于電動汽車,氫能源汽車才能代表未來。
其實有關(guān)電能與氫能的技術(shù)之爭早在十多年前就已經(jīng)開始,當(dāng)時國內(nèi)外有很多專家、學(xué)者、車企都站隊氫能源。比如豐田在2011年就生產(chǎn)了非??煽康臍淠芨拍钴嘑CV-R,后來研發(fā)了量產(chǎn)車型Mirai,并于2015年投入商業(yè)使用;本田生產(chǎn)了兩款氫能燃料電池汽車Clarity Fuel Cell和FCX Clarity;韓國現(xiàn)代汽車也推出了使用氫燃料電池技術(shù)的ix35 FCV、Nexo……
但現(xiàn)實卻是,2020年全球電動汽車銷量超過300萬輛,保持翻倍式的增長。而與此同時,氫能汽車全球銷量尚不足萬輛,中國、美國兩大汽車市場銷量同比還出現(xiàn)腰斬,連號稱目前技術(shù)最成熟、領(lǐng)先的豐田Mirai全球銷量也只有1770臺,同比下滑29%。
更殘酷的是,氫能源汽車不是暫時的失勢,而是很可能已經(jīng)注定了失敗的結(jié)局。大眾汽車在比較了電力和氫能的能源效率后表示,“結(jié)論很明確”, “就乘用車而言,一切都支持電池,而幾乎沒有支持氫的”。寶馬也表示,氫能汽車動力鏈的整體效率僅為電動汽車的一半??袢笋R斯克更是在2015年就表示,氫燃料汽車在新能源汽車領(lǐng)域中與電動車的較量毫無勝算,根本不足為懼,并認為做燃料電池汽車是一個極其愚蠢的行為。
2 為什么看似技術(shù)更為先進,產(chǎn)品更為環(huán)保的氫能汽車,會慘遭電動汽車碾壓,沒有成為新能源汽車市場的主流?
首先是能源效率問題,相比電動汽車,氫能汽車的效率要更低。曾有業(yè)內(nèi)專家計算,電動汽車一旦開始啟動,車輛充電位置的電能供應(yīng)將損失約5%,電池的充電和放電會損失另外10%,最后,電動機損失了5%。計算下來的總損失為20%。
而氫能汽車是將充電裝置集成在車內(nèi),最終的驅(qū)動方式與純電動車一致,都是通過電機驅(qū)動。根據(jù)相關(guān)測試顯示,如果用100度電制氫,然后存儲、運輸,加入汽車,再轉(zhuǎn)為電能,驅(qū)動電機,其電能的利用率只有38%。如果從氫注入汽車開始計算,利用率也只有57%??梢哉f,不論怎么計算都遠低于電動汽車。
第二點影響氫能汽車普及的就是成本。電動汽車技術(shù)原理簡單,研發(fā)成本低,產(chǎn)業(yè)鏈也更短,而氫能所需的技術(shù)開發(fā)難度、產(chǎn)業(yè)鏈以及由此帶來的成本都很高,特別是氫燃料電池發(fā)電的過程中會用到貴金屬鉑作為催化劑,而鉑較為稀缺,價格也就會比較高。比如2013年韓國現(xiàn)代下線的量產(chǎn)版氫燃料汽車ix35 FCV,其最初的售價高達85.5萬人民幣;豐田Mirai花了大量的力氣,最大限度地降低鉑的使用,但目前其售價依然高達55萬人民幣。另外氫能的價格要遠高于普通電的價格,有測算表明,其使用成本是電能的6倍多。
第三點就是配套設(shè)施。以中國為例,截止2021年1月,全國充電基礎(chǔ)設(shè)施累計數(shù)量為171.6萬臺,公共充電樁數(shù)量達到810903臺。反觀加氫站,截止2020年底,中國共建有加氫站104座。按照《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》預(yù)測,2025年中國將建成200座加氫站。這無疑大大限制了氫能汽車的普及。
為什么加氫站如此之少?造成這一局面的原因除了氫燃料汽車在我國占有率低以外,運營成本居高不下則是阻礙加氫站大規(guī)模發(fā)展的主要原因。其主要包括建設(shè)成本高、運營維護成本高、成本回收期較長三部分。據(jù)悉,建設(shè)一個普通的充電站所需成本在100萬人民幣左右,而建造一個氫氣燃料站需要花費至少1000萬。
3 雖然氫能汽車看起來有諸多短板,但很多人或許認為其環(huán)保的特性是極為突出的。
畢竟氫氣燃燒不排放二氧化碳和其他廢棄物,只有純凈的水。但氫能真是無污染的能源嗎?答案是,目前的氫能幾乎都不環(huán)保。
世界能源理事會將氫氣按照生產(chǎn)來源分為“灰色”“藍色”和“綠色”三類。其中“灰色氫氣”是通過蒸汽甲烷重整(SMR)或煤氣化技術(shù)制取而來。該過程制造的氫氣成本較低,但是碳排放量最高。“藍色氫氣”,主要是采取蒸汽甲烷重整技術(shù)或煤氣化加上碳捕捉和貯存(CCS)制氫,成本較高,技術(shù)復(fù)雜。“綠色氫氣”確實足夠環(huán)保,其主要是使用可再生能源進行電解水制氫,二氧化碳零排放,但同樣成本較高。
目前灰色氫氣占到了全球氫能的99%,也就是幾乎都是通過石化能源來制氫。其中煤炭中含氫很少,煤種不同只有2%~5%,主要是用生產(chǎn)水煤氣的方式產(chǎn)氫,生產(chǎn)伴生大量CO和CO2。天然氣和石油組分中含氫較高,約在15%以上,以甲烷為例,與水反應(yīng)生成氫氣和CO2,氫氣收率相對較高,但同樣會帶來污染。目前生產(chǎn)1kg氫伴生的CO2重量,煤制氫約為11kg,天然氣制氫約為5.5kg,輕油制氫約7kg……可以說制造氫氣的技術(shù)如果沒有革命性的突破,氫能談不上是清潔能源。
綜合來看,在與電動車的新能源未來之爭中,氫能劣勢明顯,可以說已經(jīng)幾乎輸?shù)袅诉@場戰(zhàn)爭。目前新能源車的發(fā)展路線已經(jīng)非常清晰,電動車就是未來的主導(dǎo),其它能源形式不再是趨勢,而混合動力也只是過渡階段。這也是為什么一些像日產(chǎn)這樣的車企巨頭宣布停止開發(fā)氫能汽車,集中精力發(fā)展電動汽車重要原因。
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