氫能源汽車需要“特斯拉”
氫能源,高熱量、0 污染、儲(chǔ)量豐富,堪稱人類能源之光。
早在2000年,氫燃料電池車同純電動(dòng)及插電式混合動(dòng)力車,站在同一起跑線上。
氫能汽車代表著清潔汽車未來(lái)發(fā)展方向,也一度成為共識(shí)。
然而,20年過(guò)去,中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)顯示,2021年11月,純電動(dòng)汽車產(chǎn)銷分別完成37.2萬(wàn)輛和36.1萬(wàn)輛,同比分別增長(zhǎng)1.2倍和1.1倍;燃料電池汽車產(chǎn)銷分別完成212輛和147輛,同比分別下降26.4%和49.3%。
12月14日,豐田推出15種電動(dòng)車型,并宣布,到2030年,雷克薩斯品牌將在歐洲、北美和中國(guó)實(shí)現(xiàn)100%電動(dòng)化。
氫能源汽車首席推動(dòng)家也開始轉(zhuǎn)向電動(dòng)化,電動(dòng)化已經(jīng)成為一個(gè)更加確定的未來(lái)。
然而,人類對(duì)能源的利用,從對(duì)能量密度的追求,向低碳和無(wú)碳轉(zhuǎn)型。在這其中,有成本的權(quán)衡、安全的考量,有科技極限的當(dāng)下,還有關(guān)于綠色的未來(lái)。
中國(guó)承諾在2030年和2060年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰與碳中和。全周期的低能耗、無(wú)碳化是必然,氫能是毫無(wú)疑問(wèn)的未來(lái)。
1 氫燃料電池難題尚待解決
氫能源首先有著綠色優(yōu)勢(shì)。
根據(jù)彭博預(yù)測(cè),到2040年,中國(guó)新能源汽車的電能消費(fèi)占全社會(huì)用電量比重,將從目前的1.3%急劇攀升至8%。在我國(guó),煤電占比超過(guò)60%。對(duì)電動(dòng)汽車的一大詬病,也是“臟電”,全周期來(lái)看更是碳排放的轉(zhuǎn)移。
同時(shí),加油和加氫一樣,用時(shí)短,解決了電動(dòng)汽車的補(bǔ)能焦慮。氫能源的“能量密度”也備受好評(píng)。
動(dòng)力電池與燃料電池的區(qū)別在于:一個(gè)是能量?jī)?chǔ)存裝置,衡量的重要指標(biāo)是能量密度;一個(gè)是能量生產(chǎn)裝置,衡量燃料電池電能生產(chǎn)能力的基本指標(biāo)是功率密度。
燃料電池系統(tǒng)包括電堆和氫氣系統(tǒng),其運(yùn)作原理是:氫氣和氧氣從電堆的入口進(jìn)入,通過(guò)一定的電化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生電流,驅(qū)動(dòng)車輛行駛。在不增加系統(tǒng)重量或者體積的前提下,進(jìn)一步提高FC-EV的續(xù)航里程就必須采用更高效率的儲(chǔ)氫系統(tǒng)。
電動(dòng)汽車中占大半的是動(dòng)力電池,氫能源汽車中占整車成本60%的是燃料電池系統(tǒng)。
價(jià)格高昂,依賴進(jìn)口,這帶來(lái)的成本問(wèn)題,限制氫能源汽車的普及。
“十萬(wàn)輛是一個(gè)臺(tái)階、百萬(wàn)輛是一個(gè)臺(tái)階。車輛規(guī)模每上一個(gè)臺(tái)階,燃料電池系統(tǒng)成本大約會(huì)下降50%!
從制取到運(yùn)輸再到應(yīng)用,期間環(huán)節(jié)可能造成的能量損耗比例過(guò)大,還不具備經(jīng)濟(jì)性。除此之外,加氫站的成本,也只有氫能源汽車規(guī)模達(dá)到數(shù)百萬(wàn)以上時(shí)才能有效降低成本。
在碳中和背景下,以無(wú)碳的標(biāo)準(zhǔn),只有“綠氫”是符合標(biāo)準(zhǔn)的氫氣。綠氫的制氫方法,在當(dāng)下比較成熟的手段,是質(zhì)子交換膜(PEM)電解水制氫,質(zhì)子交換膜和鉑電極催化成本高。
也就是說(shuō),規(guī);瘞(lái)成本下降,而成本高限制其規(guī);,這使得氫能源汽車的普及成為一個(gè)無(wú)解的問(wèn)題。
另外一個(gè)問(wèn)題,是安全。
氫能源汽車由氫儲(chǔ)存區(qū)、中部的電池及逆變器、前部的燃料電池及動(dòng)力構(gòu)成。燃料電池汽車中,有氫氣留存的地方主要是電池堆和儲(chǔ)氫罐兩個(gè)部分。
在理論的理想狀況下,電池堆只是氫氣和氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所,本身并不儲(chǔ)存能量,一旦檢測(cè)到氫氣泄漏,氫氣/空氣可以迅速被切斷。
但氫氣是易燃易爆危險(xiǎn)品,在操作中,無(wú)論是氫氣加工,還是加氫過(guò)程中,由于操作不當(dāng)安全問(wèn)題屢發(fā),使消費(fèi)者形成將氫氣=危險(xiǎn)的認(rèn)知,極大地限制其普及。
2 誰(shuí)來(lái)買單?
科技企業(yè)的最大風(fēng)險(xiǎn),是科技本身的不確定性。無(wú)論是點(diǎn)錯(cuò)的科技樹,還是技術(shù)迭代之后的歸零,大浪淘沙之下,傷亡概率過(guò)高。
市場(chǎng)預(yù)期加技術(shù)進(jìn)步,帶來(lái)整個(gè)行業(yè)的興盛。電動(dòng)汽車率先走向成熟,市場(chǎng)預(yù)期放大其確定性,也使得氫能源汽車更加黯淡。
銷量上來(lái)看,2020年,全球電動(dòng)汽車銷量超過(guò)300萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)約40%,而氫能源汽車只有不足1萬(wàn)輛。
歐美廠商選定電動(dòng)路線,押注氫能源的日企被嘲點(diǎn)錯(cuò)科技樹,整體形勢(shì)要求車廠做出選擇,當(dāng)傳統(tǒng)車廠還沒(méi)趕上電動(dòng)化趨勢(shì),氫能源只能擱置一旁。
目前,氫能源汽車的應(yīng)用主要在重卡、營(yíng)運(yùn)車輛等,尤其是受到排放標(biāo)準(zhǔn)切換影響的重型卡車。在碳達(dá)峰背景下,要減少重型卡車污染物和碳排放,氫燃料電池?zé)o疑是最佳選擇。
中汽協(xié)數(shù)據(jù)顯示,今年前8個(gè)月,新能源重卡銷量中,純電動(dòng)重卡銷量2792輛,占比87.3%,同比下降11.42%;燃料電池重卡銷量389輛,占比12.16%,同比增加11.58%。
氫能源重卡在銷量和增速上,都遠(yuǎn)不及純電動(dòng)重卡。加氫難度也是原因之一,相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)目前有69座加氫站,在建加氫站有近100座。配套基礎(chǔ)設(shè)施的完備,將進(jìn)一步推動(dòng)氫能源汽車的普及。
當(dāng)下,氫能源重卡銷量也主要依賴財(cái)政補(bǔ)貼,估計(jì)這一市場(chǎng)直到2025年才會(huì)大規(guī)?焖侔l(fā)展。
然而,氫能源想要走的更遠(yuǎn),在乘用車輛中的普及必不可少。
本田氫燃料電池車,2020年在全球僅賣出240輛,累計(jì)也僅賣出1900輛。氫燃料電池車豐田MIRAI,全球銷量也只有1770臺(tái),比去年下滑了將近30%。
汽車領(lǐng)域的電動(dòng)化、智能化趨勢(shì),在特斯拉等企業(yè)的推動(dòng)下,真正吸引到一批有購(gòu)買力的群體,這也是電動(dòng)汽車滲透率不斷提升的前提。
氫能源汽車,需要的正是這樣一群先吃葡萄的人。
3 氫能源汽車需要“特斯拉”
回顧電動(dòng)車在我國(guó)的發(fā)展歷程,按照2009年中國(guó)政府公布的《汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,2011年以純電動(dòng)車為主的新能源車產(chǎn)量就要達(dá)到50萬(wàn)輛,占汽車總銷量的5%;但直到2013年底,真正賣到消費(fèi)者手中的純電動(dòng)車只有數(shù)千輛。
直到2012年年底,model s車型訂單達(dá)到1.5萬(wàn)輛。特斯拉的成功,意味著電動(dòng)車具備了商業(yè)化的條件。
2019年,電動(dòng)車滲透率達(dá)到10%,從2013年就開始炒作的新能源產(chǎn)業(yè)開始成為趨勢(shì)。
靠政策補(bǔ)貼未能成功的電動(dòng)汽車,最終是在特斯拉效應(yīng)下,靠市場(chǎng)作用實(shí)現(xiàn)普及,從2014年開始,造車新勢(shì)力小鵬、蔚來(lái)、理想相繼誕生。
面對(duì)阻礙電動(dòng)汽車普及的兩大問(wèn)題:成本和能量密度,特斯拉從高端市場(chǎng)入手,用品牌溢價(jià)解決成本高昂的問(wèn)題;同時(shí)依靠其在電池系統(tǒng)和管理技術(shù)上的創(chuàng)新,解決續(xù)航難題。
而特斯拉開創(chuàng)的全價(jià)值鏈商業(yè)模式,更是使特斯拉與傳統(tǒng)汽車區(qū)別開來(lái),樹立另一套評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系。
接受市場(chǎng)檢驗(yàn)是第一步。在技術(shù)迭代之后,參考傳統(tǒng)汽車廠家經(jīng)驗(yàn),沿用成熟供應(yīng)鏈體系,降低成本,實(shí)現(xiàn)從高端市場(chǎng)向大眾市場(chǎng)的普及。
一個(gè)新的產(chǎn)品形態(tài),在被市場(chǎng)認(rèn)可之后,其所需要的基礎(chǔ)設(shè)施,也會(huì)隨之跟上。截止到2021年5月,我國(guó)的充電基礎(chǔ)設(shè)施累計(jì)數(shù)量已達(dá)到187.0萬(wàn)臺(tái)。
代表著未來(lái)的氫能源汽車,也在等待著一個(gè)特斯拉這樣的鯰魚,等待著拐點(diǎn)的到來(lái)。
目前,燃料電池商用車購(gòu)置成本是燃油車的2.5倍以上。如何進(jìn)行商業(yè)化推廣應(yīng)用,這是困擾全球生產(chǎn)商的一大難題。
除了在技術(shù)上的推動(dòng),在商業(yè)模式上的探索也沒(méi)有停步。同蔚來(lái)的換電模式(電池部分以租賃模式)類似,Nikola推出捆綁式租賃計(jì)劃,客戶可選擇租賃車輛70萬(wàn)英里,租賃內(nèi)容包括卡車、氫氣燃料,維修和保養(yǎng)。
在這一模式下,使用成本約合人民幣6.59元/英里,略低于傳統(tǒng)柴油車的6.73元/英里。
公司預(yù)計(jì)在2021 年年中開始生產(chǎn)beta 版燃料電池卡車車型,在2022 年年中開始生產(chǎn)gamma 版車型,在2023 年實(shí)現(xiàn)正式量產(chǎn)。
《第三次工業(yè)革命》的作者杰里米·里夫金:“當(dāng)交通、通信和能源三個(gè)要素同時(shí)發(fā)生變化時(shí),也意味著新經(jīng)濟(jì)體系正在形成!
當(dāng)然,穩(wěn)定的能源還是要新型的能量形式,核電中只有可控核聚變出現(xiàn)突破,才能叫做真正的新能源。
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