導(dǎo)語(yǔ):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那鍧嵞茉矗砸恢币詠?lái)有觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為,在新能源汽車(chē)領(lǐng)域,氫能汽車(chē)要優(yōu)于電動(dòng)汽車(chē),氫能源汽車(chē)才是未來(lái)。不過(guò)現(xiàn)實(shí)卻是,氫能源汽車(chē)幾乎已經(jīng)輸?shù)袅诉@場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)。
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2009年中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量超越美國(guó),成為全球汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量最大第一大國(guó)。與此同時(shí),中國(guó)汽車(chē)的燃油消耗也達(dá)到了8000萬(wàn)噸,占到了當(dāng)時(shí)中國(guó)石油總需求量的1/4。此后隨著中國(guó)汽車(chē)保有量的快速提高,2020年,中國(guó)汽車(chē)燃油消耗已經(jīng)占到了整個(gè)石油消費(fèi)量的近60%。在能源供應(yīng)日益緊張,特別是環(huán)保問(wèn)題突出的局面下,大力發(fā)展新能源汽車(chē)就成了政府、社會(huì)的必然選擇。這也是如今電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)一派火熱,電動(dòng)車(chē)企在資本市場(chǎng)上廣受追捧的根本性因素之一。
電動(dòng)車(chē)雖然不使用燃油、零排放,不過(guò)在很多人看來(lái),電動(dòng)車(chē)并不環(huán)保,只是轉(zhuǎn)移了污染排放,因?yàn)樵谖覈?guó)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(shuō)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(wèn)題也更容易降低等等),但嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō),電動(dòng)汽車(chē)確實(shí)還稱(chēng)不上絕對(duì)的環(huán)保,除非其電能完全來(lái)自風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源。
與電動(dòng)汽車(chē)相比,氫能源汽車(chē)在網(wǎng)絡(luò)上頗受推崇,在很多人看來(lái),氫氣燃燒后只會(huì)產(chǎn)生水,不會(huì)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(wèn)題,更重要的是方便高效,幾分鐘的燃料加注就可以實(shí)現(xiàn)600公里多的續(xù)航,不像電動(dòng)汽車(chē)在充電樁前耗費(fèi)少則一個(gè)小時(shí),多則十幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間。所以一直以來(lái)有觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為,在新能源汽車(chē)領(lǐng)域,氫能汽車(chē)要優(yōu)于電動(dòng)汽車(chē),氫能源汽車(chē)才能代表未來(lái)。
其實(shí)有關(guān)電能與氫能的技術(shù)之爭(zhēng)早在十多年前就已經(jīng)開(kāi)始,當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)外有很多專(zhuān)家、學(xué)者、車(chē)企都站隊(duì)氫能源。比如豐田在2011年就生產(chǎn)了非常可靠的氫能概念車(chē)FCV-R,后來(lái)研發(fā)了量產(chǎn)車(chē)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(chē)Clarity Fuel Cell和FCX Clarity;韓國(guó)現(xiàn)代汽車(chē)也推出了使用氫燃料電池技術(shù)的ix35 FCV、Nexo……
但現(xiàn)實(shí)卻是,2020年全球電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量超過(guò)300萬(wàn)輛,保持翻倍式的增長(zhǎng)。而與此同時(shí),氫能汽車(chē)全球銷(xiāo)量尚不足萬(wàn)輛,中國(guó)、美國(guó)兩大汽車(chē)市場(chǎng)銷(xiāo)量同比還出現(xiàn)腰斬,連號(hào)稱(chēng)目前技術(shù)最成熟、領(lǐng)先的豐田Mirai全球銷(xiāo)量也只有1770臺(tái),同比下滑29%。
更殘酷的是,氫能源汽車(chē)不是暫時(shí)的失勢(shì),而是很可能已經(jīng)注定了失敗的結(jié)局。大眾汽車(chē)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(chē)而言,一切都支持電池,而幾乎沒(méi)有支持氫的”。寶馬也表示,氫能汽車(chē)動(dòng)力鏈的整體效率僅為電動(dòng)汽車(chē)的一半。狂人馬斯克更是在2015年就表示,氫燃料汽車(chē)在新能源汽車(chē)領(lǐng)域中與電動(dòng)車(chē)的較量毫無(wú)勝算,根本不足為懼,并認(rèn)為做燃料電池汽車(chē)是一個(gè)極其愚蠢的行為。
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為什么看似技術(shù)更為先進(jìn),產(chǎn)品更為環(huán)保的氫能汽車(chē),會(huì)慘遭電動(dòng)汽車(chē)碾壓,沒(méi)有成為新能源汽車(chē)市場(chǎng)的主流?
首先是能源效率問(wèn)題,相比電動(dòng)汽車(chē),氫能汽車(chē)的效率要更低。曾有業(yè)內(nèi)專(zhuān)家計(jì)算,電動(dòng)汽車(chē)一旦開(kāi)始啟動(dòng),車(chē)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(huì)損失另外10%,最后,電動(dòng)機(jī)損失了5%。計(jì)算下來(lái)的總損失為20%。
而氫能汽車(chē)是將充電裝置集成在車(chē)內(nèi),最終的驅(qū)動(dòng)方式與純電動(dòng)車(chē)一致,都是通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。根據(jù)相關(guān)測(cè)試顯示,如果用100度電制氫,然后存儲(chǔ)、運(yùn)輸,加入汽車(chē),再轉(zhuǎn)為電能,驅(qū)動(dòng)電機(jī),其電能的利用率只有38%。如果從氫注入汽車(chē)開(kāi)始計(jì)算,利用率也只有57%。可以說(shuō),不論怎么計(jì)算都遠(yuǎn)低于電動(dòng)汽車(chē)。
第二點(diǎn)影響氫能汽車(chē)普及的就是成本。電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)原理簡(jiǎn)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(kāi)發(fā)難度、產(chǎn)業(yè)鏈以及由此帶來(lái)的成本都很高,特別是氫燃料電池發(fā)電的過(guò)程中會(huì)用到貴金屬鉑作為催化劑,而鉑較為稀缺,價(jià)格也就會(huì)比較高。比如2013年韓國(guó)現(xiàn)代下線(xiàn)的量產(chǎn)版氫燃料汽車(chē)ix35 FCV,其最初的售價(jià)高達(dá)85.5萬(wàn)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(jià)依然高達(dá)55萬(wàn)人民幣。另外氫能的價(jià)格要遠(yuǎn)高于普通電的價(jià)格,有測(cè)算表明,其使用成本是電能的6倍多。
第三點(diǎn)就是配套設(shè)施。以中國(guó)為例,截止2021年1月,全國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施累計(jì)數(shù)量為171.6萬(wàn)臺(tái),公共充電樁數(shù)量達(dá)到810903臺(tái)。反觀(guān)加氫站,截止2020年底,中國(guó)共建有加氫站104座。按照《中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)》預(yù)測(cè),2025年中國(guó)將建成200座加氫站。這無(wú)疑大大限制了氫能汽車(chē)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(chē)在我國(guó)占有率低以外,運(yùn)營(yíng)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(yùn)營(yíng)維護(hù)成本高、成本回收期較長(zhǎng)三部分。據(jù)悉,建設(shè)一個(gè)普通的充電站所需成本在100萬(wàn)人民幣左右,而建造一個(gè)氫氣燃料站需要花費(fèi)至少1000萬(wàn)。
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雖然氫能汽車(chē)看起來(lái)有諸多短板,但很多人或許認(rèn)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(wú)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(huì)將氫氣按照生產(chǎn)來(lái)源分為“灰色”“藍(lán)色”和“綠色”三類(lèi)。其中“灰色氫氣”是通過(guò)蒸汽甲烷重整(SMR)或煤氣化技術(shù)制取而來(lái)。該過(guò)程制造的氫氣成本較低,但是碳排放量最高。“藍(lán)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(shí)足夠環(huán)保,其主要是使用可再生能源進(jìn)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(guò)石化能源來(lái)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(duì)較高,但同樣會(huì)帶來(lái)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(shuō)制造氫氣的技術(shù)如果沒(méi)有革命性的突破,氫能談不上是清潔能源。
綜合來(lái)看,在與電動(dòng)車(chē)的新能源未來(lái)之爭(zhēng)中,氫能劣勢(shì)明顯,可以說(shuō)已經(jīng)幾乎輸?shù)袅诉@場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)。目前新能源車(chē)的發(fā)展路線(xiàn)已經(jīng)非常清晰,電動(dòng)車(chē)就是未來(lái)的主導(dǎo),其它能源形式不再是趨勢(shì),而混合動(dòng)力也只是過(guò)渡階段。這也是為什么一些像日產(chǎn)這樣的車(chē)企巨頭宣布停止開(kāi)發(fā)氫能汽車(chē),集中精力發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)重要原因。
責(zé)任編輯: 李穎