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氢燃料汽车,会比电动汽车更有未来吗?
对大国来说,能源即战略。
文 | 华商韬略 俞颌恺
氢燃料汽车,会比电动汽车更有未来吗?
【赌局站队】
宝马是氢能汽车的坚定簇拥者。
“无论天气如何,氢燃料电池汽车都能保证很长的续航里程。”相比纯电汽车,宝马集团副总裁Jürgen Guldner骄傲地表示,目前企业研发的氢能产品,可妥善应对里程难题。
1979年,宝马液态氢汽车BMW 520h落地,一度让世界对这家德国厂商为之侧目。千禧年前,中国车企还在苦心研发燃油车时,慕尼黑机场首座公共液氢补给站中,无人操控的机器人,已经熟练地为宝马车添加氢燃料,全程仅需3分钟。
这比眼下蔚来奉行的换电模式还要快。
续航里程上,宝马氢能车也显露出追赶燃油车的势头:2006年亮相的BMW Hydrogen 7,纯氢驱动下,可行驶200多公里;2019年,搭载6公斤氢气罐的i Hydrogen NEXT升级亮相,续航被再度提升至490-595公里,动力输出达374马力,比大多数燃油车更出色。
如今,宝马将氢能技术视为应对产业激变的“动力系统第四支柱”。
丰田汽车也高调站队氢能发展。
2020年6月5日,丰田宣布联合一汽、东风、广汽、北汽以及亿华通,成立“联合燃料电池系统研发(北京)有限公司”,主攻商用车氢燃料电池技术。
相比宝马40多年深耕氢能的老资历,1992年才触氢的丰田,还是个“弟弟”。但它一直以人力物力的巨大投入,彰显出氢燃料坚定支持者的身份。
2018年5月,日本北海道苫小牧市,丰田汽车厂区。为迎接尊贵的中国客人,丰田把全球技术体系下的顶尖产品,全部拿来集中展示。
这一日,李克强总理驻足氢燃料电池车mirai的照片,在坊间疯传。
据丰田社长丰田章男透露,近一个小时的参观过程,李克强总理围绕氢能研发、储存、车载等实际问题,与研发人员展开了详细问答,“李总理似乎很关心未来的新技术,表现出了高度的关心。”
▲李克强总理参观丰田汽车厂区
倘若不受疫情影响,丰田的氢能车,本应在东京奥运会上大放异彩。斥资60亿人民币成为奥运会“顶级赞助商”后,企业计划派出500辆氢燃料电池车,穿梭在场馆之间,曝光在全球媒体镜头之下。
如今,这笔营销巨资,将面临打水漂的风险。
但丰田咬定氢能不放松。2022年北京冬奥会,将再一次成为产品亮相的主战场——代号97*B的氢能车,将由合资企业一汽丰田落地量产。
但对氢能车,并非所有车企都持有如此笃定的态度。
2020年4月,德国斯图加特戴姆勒总部的电池实验室,往日的人头攒动的景象,变得车马人稀。这并非受到疫情停工的影响,而是钻研近30年的奔驰,宣布彻底终止氢燃料汽车研发工作。
宕机的开端,要追溯到2016年,公司CEO蔡澈多次表态,“电动车可能更领先”、“氢燃料电池汽车不再是公司核心”;同时,曾在氢能投入巨资研发的戴姆勒,此后也将重心转移到纯电领域。
不久后,雷诺日产联盟的一纸通文,宣布与戴姆勒、福特合作5年的研发项目就此冻结——这成为压垮奔驰氢能研发的“最后一根稻草”。
▲戴姆勒与福特、日产合作开发的奔驰GLC F-Cell即将停产
“对乘用车来说,一切都站在纯电一方,而非氢燃料电池。”
如同戴姆勒、福特、通用一样,2020开年后,大众汽车也宣称放弃氢能开发工作,并直言:特斯拉的纯电路线,才是汽车产业清洁能源的最终方案。
丰田、宝马与大众、奔驰的公开对垒,意味着汽车产业的路线之争,已由新能源VS燃油,步入到纯电PK氢燃料的新时代。
“燃油、纯电、氢燃料”三国割据形势的出现,意味着汽车产业格局,又将充满着无限变数。
【政策暖风】
纯电和氢能的“路线之争”,不仅存在于企业之间,也是产业和国家层面的对垒。
韩国总统文在寅更是身体力行,无愧于“氢能推广大使”这一称号。
2019年,韩国政府正式发布《氢能经济发展路线图》,文在寅便专门把现代汽车掌舵者郑义宣、SK燃气公司副董事长崔昌源等企业高管,一同拉拢在蔚山市政厅,亲自向他们一再灌输韩国“氢经济”的意志:至2030年,韩国要实现180万辆氢能车年度销量,占据全球市场份额第一,创收25万亿韩元,带动20万人就业。
为普及氢能是国家“未来面包和黄油”的重要意义,文在寅还更换了总统座驾。2018年,总统办公室就向现代汽车采购了7辆氢能汽车NEXO,并经常载着文在寅在青瓦台来回驰骋。
▲氢动力汽车Nexo是文在寅总统的专用座驾
在这场“三足鼎立”的技术路线博弈中,中国寄托于多元技术路线并行,以期为“弯道超车”提供历史契机。
早在千禧年之前,中国已经意识到发展氢燃料汽车技术的重大意义。
1997年5月,刚刚博士毕业的吴志新,来到中国汽车技术研究中心。当时,主攻内燃机技术的他万万没料到,会被安排研发天然气发动机,更未预见到,此后20多年,包含氢能在内的中国新能源汽车会出现爆发式增长。
在吴志新看来,“十五”是中国电动车崛起的关键五年。
之所以重要,是由包括他在内的13位研究员组成的重大专项专家组,为中国汽车产业筹划出意义重大的“三纵三横”战略:“三纵”指混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车;“三横”指多能源动力总成控制系统、电机及其控制系统和电池及其管理系统。
从此,发展氢燃料电池汽车,就被写入中国汽车产业战略规划纲要:
《中国制造2025》中提及:2020年,中国要实现年产1000辆燃料电池车,并将发展氢燃料电池提升至战略高度;
“十三五”规划表示,要“系统推进燃料电池汽车研发与产业化”;
2019年《政府工作报告》中,“推进充电、加氢等设施建设”,让氢能首次被列入政府纲要;
2020年4月,《国家能源法(征求意见稿)》的发布,让政策扶持多年的氢能技术,又将获得法规层面的相应支持。
早就预见顶层架构正向氢能汽车战略倾斜,产业链相关企业的竞争加剧,已让细分市场颇有“蓝海”转为“红海”之势。
很快,氢能汽车竞相落地。
2007年上海工博会上亮相的“上海牌”燃料电池轿车,成为中国首款具备完全自主知识产权的氢燃料概念车。由它演化而来的荣威750,还曾在2014年日喀则媒体试驾活动上秀了一把。
平均海拔4000米的青藏高原,因氧气不足,不仅会产生高原反应,搭载自然吸气发动机的汽车也常常有气无力。因富氧燃烧状态无法保证,与荣威750一并测试的其他汽车,驾驶表现如同汽油注了水,猛踩油门也无法提速。
▲荣威750燃料电池车
但氢燃料电池车在设计之初,就摆脱了燃油系统的束缚,电机性能不受低氧、低压环境影响。表现卓越的荣威750,在青藏高原动力强劲,因此收割了大批粉丝的拥簇。
长城汽车同样认为,氢能汽车大有可为。连续两年,总裁王凤英在“两会”上公开建议,“氢燃料作为清洁能源载体,它有条件成为新能源汽车的能量补充”。
全球范围内,长城汽车氢能体系正在加速落地,技术中心、制氢工厂、液化工厂、加氢站等布局一应俱全。
氢能车同样会带动燃料电池等核心部件产业的发展。
以房地产、文旅起家的新华联,就将氢能发动机上的“质子交换膜”,视为企业决胜未来的法宝。
不久前,新华联集团董事局主席、全国政协委员傅军,就向社会公开建议“系统推进氢燃料电池汽车的研发与生产”。随着150万平米电池膜工厂今年投产、首批产品搭载至福特等量产车型,新华联控股的东岳集团,将经历业务体量的迅速拓增。
2019年至今,进入工信部推荐车型配套的氢电池供应商已有35家,除去携手央企、丰田的亿华通外,潍柴这样的传统燃油动力巨头也赫然在列。甚至连宁德时代、比亚迪等锂电巨头,其竞争共生的戏码,也将在氢燃料电池领域再度上演。
储氢、制氢、运输等产业链上游,国有资本也纷纷抢占赛道。
国家能源集团声称,集团煤化工板块年产超400万吨氢气,足以供应4000万辆燃料电池车全年行驶。
中石化表示,拥有全国3万多座加油站网络,可为加氢站审批带来便利。
中船重工更致力于制氢、储氢、运输、加工等技术研发,2022年北京冬奥会上,全世界都将在承办地张家口,目睹企业部分基础设施的落地。
▲张家口致力于打造世界级氢能城市,2022年冬奥会将成展示“窗口”
众多企业抢滩布局,谁都不想错过万亿氢能汽车市场的饕餮盛宴。
按照《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2016)》预期,2020年,中国氢能源乘用车将实现销量过万;2030年,中国氢能车保有量将达200万辆。它所激活的加氢、制氢、储氢等产业链条,2050年将在全球范围创造2.5万亿美元产值。
这意味着,氢能产业已经步入了高速增长的快车道。
【战略机遇】
对大国来说,能源即战略。
1973年,第四次中东战争爆发。海湾的战火,直接导致石油价格翻涨两倍,能源危机波及全球。
美国、日本等发达国家因此意识到,高度依赖化石能源,将给国民经济带来怎样的负面影响。
1974年,国际氢能协会(IAHE)随即在迈阿密成立。美国希望利用这一全球性非盈利学术组织,为氢能汽车商业化探索可行路径。
▲第四次中东战争引爆了全球能源危机
在国际氢能协会看来,氢不仅是解决人类供给的终极能源,对摆脱化石燃料带来的“温室效用”,同样有着积极意义。
氢元素构成宇宙质量的75%,地球丰富的水资源就是天然储氢的“大仓库”。倘若可以把氢气作为能源,就实现了水-氢-水的无限循环,简直取之不尽、用之不竭。
1978年,美国CBS电视台的知名主播尼科尔森,在节目中面对镜头,凑到氢能汽车的排气管前,直接嗅起了尾气。燃油车时代,观众们本以为会看到主播呛到神情扭曲的场景,没想到,尾气仅仅雾化了他的金丝边眼镜。
在人人对燃油车尾气嗤之以鼻的年代,尼科尔森不仅证实了氢燃料不会产生温室气体,氢能车还有“0毒0排放”的优势。
氢能对汽车性能,同样带来了巨大改观。
相比纯电汽车,氢燃料汽车在续航里程、充电时间上具有明显优势。
像丰田Fine-Comfort Ride氢燃料汽车,3分钟充电即可续航1000公里;2019年上海车展,亮相的中国造车新秀“格罗夫氢能汽车”,同样具备这一实力。
与之对比,纯电领域的技术顶流特斯拉,最高续航只有600公里,技术突破依然任重道远。
遇到暴雨、低温等恶劣行车环境时,氢能车的优势更加明显。
比如现代NEXO,续航力高达800公里,即便在零下30度的低温下,依然没有衰减。这在一些电动汽车车主看来,简直不可思议,“冬天纯电汽车放着不开,每天续航都会减少15公里”。
▲格罗夫氢能汽车
出于同样的技术和战略考量,发展氢能源,也被中国视为关乎国家发展的顶层战略。
中国汽车工业协会副秘书长李万里将其概括为:第一,解决石油对外依存度过高问题;第二,解决燃煤发电占比过大、大气污染严重问题;第三,解决中国汽车产业长期落后于人问题。
【前路漫漫】
尽管氢能是押注汽车产业未来的重要路径,但氢燃料汽车的推广落地,依然荆棘丛生。
加氢、储氢上的安全隐患,就足以让社会公众产生极大的抵触心理。
2019年5月23日,韩国首尔东部的市民,猛然感到脚下传来一阵巨大的震动。原来,距离市区约220公里的江陵科学园,发生了氢气罐爆炸。
爆炸前,这家太阳能制氢企业的工人,正对一个400升容量的氢气罐进行测试。但因氧气进入产生火花,3个氢气罐瞬间引爆,强大的能量摧毁了半个足球场大小的建筑群,造成2人死亡、6人受伤的惨剧。
此外,挪威奥斯陆的加氢站、美国加州化工厂的储氢罐,也在随后的20天内相继发生爆炸事故。
人们突然意识到,储氢设施具有巨大的安全隐患。
为反对在自家门前修建储氢设备,江陵爆炸事故两天前,仁川市的民众已自发聚集在一座规划中的燃料电池发电厂门前,发起一场为期一个月的绝食抗议。
▲韩国江陵科学园氢气罐爆炸事故现场
在中国,氢能被视为高危化工产品,相关设施的报批落建,都要经过层层审批。
据业内人士透露,目前很多加氢站建成完工后,迟迟无法通过审批、对外运营,就在于相关部门对安全问题的考量。有媒体表示,有的城市建成一座加氢站,要通关10多个部门、盖近30个公章。
繁复的报批流程,一定程度上制约了氢能车的落地推广。但安全问题尚未彻底解决的前提下,这也是一种无形的保护。
氢能汽车难以推广,还基于“成本原罪”。
比如现代NEXO,售价堪比奥迪Q7;丰田Mirai的市场价格,也高达50万元。相反,曾经高高在上的特斯拉,国产Model 3价格已下探到30万元以内。消费者似乎找不到足够理由,花更多钱去买台氢能车。
售价居高不下的背后,是氢燃料电池系统昂贵的造价,它约占整车成本的三分之二。而三元锂纯电车型,最贵的“三电”系统,也仅占单车制造成本的35%。
以丰田Mirai氢燃料电池系统为例,100克铂催化剂按照市场单克181元计算,仅催化剂就要花费2万块;质子交换膜更贵,杜邦公司Nafion膜售价高达10元每平方厘米,单车平米级的膜材料应用,这一部件又将耗资10万元。
算上动辄几万元的高压储氢罐,大众汽车认定,“燃料电池汽车与纯电动汽车相比,并没有什么竞争力。”
▲丰田Mirai氢燃料电池汽车
氢能汽车高昂的用车成本,也只能是土豪的首选。
目前,上海安亭加氢站每公斤氢价为70元,也就是说,100公里成本是70元;同样的里程,纯电动车的成本才30元上下。
加氢站的基建投入,也耗资惊人。
有人统计,一个日加氢能力500公斤、加压助力为35MPa的加氢站,不算土地费用,建设成本就需1200万元,是传统加油站的3倍。但一根充电桩的市场成本仅2000元,成本低、配套活,氢能车完全无法比拟。
除了安全、成本上的难题,相比美日韩等在氢能领域深耕许久的发达国家,中国还面临核心技术不完善的现实问题。
经过20余年的政策扶持,在氢燃料电池动力系统中,像电堆、氢氧供应、水热管理、电能变换、控制系统等零部件,中国企业基本实现了进口替代。
但至关重要的膜电极组件、催化剂材料,中国仍然依赖进口。
戈尔、田中贵金属,就是中国企业的主要供货商。疫情期间,欧洲企业工厂停工、客货断航,这两家外企因身处日本,让面临断供威胁的明天氢能、爱德曼等中国企业,得以长舒一口气,“公司核心材料供应渠道很顺畅”。
而在氢燃料汽车的万亿级前景面前,还要严防“骗子横行”。
“水氢发动机在南阳市正式下线,车辆只需加水即可行驶”。
2019年,就在韩国江陵爆炸事故的同一天,《南阳日报》头版新闻《水氢发动机在南阳下线,市委书记点赞!》,让“水变油”的“黑科技”传遍中国,引发舆论哗然。
这款“水氢发动机”,由青年汽车研发而成。董事长庞青年表示,企业的技术核心,在于一种特殊催化剂,可将水转化成氢气。车辆“不充电,只加水”,卡车续航500公里,轿车能跑1000公里。
▲水氢燃料电池卡车下线现场
这样的骚操作,引发清华大学教授陈全世的公开质疑:“水变氢”过程中,“电”是不可或缺的角色,“催化剂”只能改变化学反应速率。发动机在没电的情况下实现水制氢,不但有悖常识,而且“不符合能量守恒定律!”
有人也因此翻出了青年汽车“骗补被罚”的黑历史,认为其纯属资本的无良炒作。
骗补也好,圈钱也罢,中国新能源汽车产业的转型历经了部分乱象,却也催生了宁德时代、比亚迪、蔚来等一批优秀企业。
而伴随着政策和市场的培育,氢燃料电池汽车高速发展的加速键,已经被按下。
虽然正视差距、夯实技术、既求快又求新,对中国氢能汽车产业的深耕者来说,绝非易事;但相比百年汽车工业差距的燃油车,氢能车产业,世界各国几乎站在同一水平线上。
技术也不是一成不变的。
当下,储氢的安全性令人忧虑,但除了金属储氢外,像玻璃微球储氢、吸附储氢、有机化合物储氢等储氢新方式,也正在研发之当中。如今,连北京都成了氢燃料电池汽车的试点示范城市;未来,氢能的安全性难题,或将被最具雄心和智慧的人破解。
成本的高企,更不是问题。据加州能源委员会的最新研究,如果汽车大规模采用氢燃料,5年内,使用成本就会降到传统汽油的水平。
显然,一定有人会去押注这样的未来。
弱者眼中的挑战,恰恰是强者眼中的机遇。踏踏实实搞技术、认认真真做研发,中国汽车产业呈现“燃油、纯电、氢燃料”百花齐放的局面,值得期待。
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