氫能作為一種清潔、高效、可持續(xù)的能源,被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?,因此一直認(rèn)為氫能汽車在新能源汽車領(lǐng)域優(yōu)于電動汽車,氫能汽車是未來。但現(xiàn)實是,氫能汽車幾乎失去了戰(zhàn)爭。
1.2009年,中國汽車產(chǎn)銷超過美國,成為世界上最大的汽車產(chǎn)銷國。
與此同時,中國汽車的燃油消耗量也達(dá)到了8000萬噸,占當(dāng)時中國石油總需求的1/4。此后,隨著中國汽車所有權(quán)的快速增長,2020年中國汽車燃油消耗量已占整個石油消耗量的近60%。在能源供應(yīng)日益緊張的情況下,特別是在環(huán)境保護(hù)問題突出的情況下,大力發(fā)展新能源汽車已成為政府和社會的必然選擇。這也是電動汽車市場火爆、電動汽車企業(yè)在資本市場廣受追捧的根本因素之一。
雖然電動汽車不使用燃料。零排放,但在許多人看來,電動汽車并不環(huán)保,只是轉(zhuǎn)移了污染排放,因為在中國的電力能源結(jié)構(gòu)中,以煤為燃料的火電比例非常高。雖然這一說法已被相關(guān)研究證明不準(zhǔn)確(集中發(fā)電效率更高,污染問題更容易減少等),但嚴(yán)格來說,電動汽車并不是絕對的環(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,氫能汽車在互聯(lián)網(wǎng)上備受推崇。在很多人看來,氫燃燒后只會產(chǎn)生水,不會產(chǎn)生有害物質(zhì)。此外,氫是地球上最豐富的元素之一,沒有短缺。更重要的是,它方便高效。幾分鐘的燃料加注可以實現(xiàn)600多公里的續(xù)航時間,不像電動汽車在充電樁前花費(fèi)不到一個小時或十幾個小時。因此,一直有人認(rèn)為,在新能源汽車領(lǐng)域,氫能汽車優(yōu)于電動汽車,氫能汽車可以代表未來。
事實上,電能和氫能之間的技術(shù)爭端早在十多年前就開始了。當(dāng)時,國內(nèi)外許多專家、學(xué)者和汽車公司都在排隊購買氫能。例如,豐田在2011年生產(chǎn)了一輛非??煽康臍淠芨拍钴嚒?/span>
但現(xiàn)實是,2020年全球電動汽車銷量超過300萬輛,翻了一番。同時,氫能汽車全球銷量不足1萬輛,中美兩大汽車市場銷量同比減半,甚至被稱為技術(shù)最成熟。領(lǐng)先的豐田Mirai全球銷量僅為1770輛,同比下降29%。
更殘酷的是,氫能汽車不是暫時的失敗,而是很可能注定要失敗。在比較了電力和氫能的能源效率后,大眾汽車表示,結(jié)論非常明確,就乘用車而言,一切都支持電池,但幾乎不支持氫。寶馬還表示,氫能汽車動力鏈的整體效率僅為電動汽車的一半。2015年,狂人馬斯克表示,氫燃料汽車在新能源汽車領(lǐng)域與電動汽車的競爭沒有獲勝的機(jī)會,這根本不足以恐懼,并認(rèn)為制造燃料電池汽車是一種極其愚蠢的行為。
2.為什么看似技術(shù)更先進(jìn)、產(chǎn)品更環(huán)保的氫能汽車會被電動汽車碾壓,沒有成為新能源汽車市場的主流?
首先是能源效率。與電動汽車相比,氫能汽車的效率更低。據(jù)業(yè)內(nèi)專家計算,一旦電動汽車啟動,車輛充電位置的電能供應(yīng)將損失約5%,電池的充放電將損失另外10%。最后,電機(jī)損失5%。計算總損失為20%。
氫能汽車將充電裝置集成到汽車中,最終驅(qū)動方式與純電動汽車一致,由電機(jī)驅(qū)動。根據(jù)相關(guān)測試,如果使用100度電制氫,然后儲存、運(yùn)輸、添加汽車,然后轉(zhuǎn)化為電能,驅(qū)動電機(jī),電能利用率只有38%。如果從氫注入汽車開始,利用率只有57%??梢哉f,無論如何,都遠(yuǎn)低于電動汽車。
影響氫能汽車普及的第二點是成本。電動汽車技術(shù)原理簡單,R&D成本低,產(chǎn)業(yè)鏈短,氫能所需的技術(shù)開發(fā)難度大。產(chǎn)業(yè)鏈和由此產(chǎn)生的成本都很高,尤其是在氫燃料電池的發(fā)電過程中,貴金屬鉑被用作催化劑,鉑稀缺,價格會更高。比如2013年韓國現(xiàn)代下線的量產(chǎn)版氫燃料汽車ix35FCV,原價高達(dá)85.5萬元;豐田Mirai花了大量精力最大限度地減少鉑的使用,但目前價格仍高達(dá)55萬元。此外,氫能的價格遠(yuǎn)高于普通電的價格,這表明其使用成本是電能的6倍多。
第三點是配套設(shè)施。以中國為例,截至2021年1月,全國充電基礎(chǔ)設(shè)施累計171.6萬臺,公共充電樁810903臺。另一方面,截至2020年底,中國共有104個加氫站。根據(jù)《中國氫能燃料電池行業(yè)白皮書》,2025年中國將建成200個加氫站。這無疑極大地限制了氫能汽車的普及。
為什么加氫站這么少?造成這種情況的主要原因是氫燃料汽車在中國占有率低,運(yùn)營成本高是阻礙加氫站大規(guī)模發(fā)展的主要原因。主要包括建設(shè)成本高、運(yùn)維成本高、成本回收期長三部分。據(jù)悉,建設(shè)普通充電站的成本約為100萬元,建設(shè)氫燃料站至少需要1000萬元。
3.氫能汽車雖然看起來有很多缺點,但很多人可能認(rèn)為其環(huán)保特性極其突出。
畢竟氫燃燒不排放二氧化碳等廢物,只有純凈水。但是氫能真的是無污染的能源嗎?答案是目前氫能幾乎不環(huán)保。
世界能源理事會根據(jù)生產(chǎn)來源將氫分為三類:灰色、藍(lán)色和綠色。其中,灰氫是通過蒸汽甲烷重組(SMR)或氣化技術(shù)制成的。這個過程制造的氫氣成本低,但碳排放量最高。藍(lán)氫主要采用蒸汽甲烷重組技術(shù)或氣化加碳捕獲和儲存(CCS)制氫,成本高,技術(shù)復(fù)雜。綠氫確實足夠環(huán)保,主要是利用可再生能源電解水制氫,二氧化碳零排放,但同樣成本高。
目前,灰氫占全球氫能的99%,即幾乎所有氫都是通過石化能源制氫的。其中,煤中氫含量很少,煤種只有2%~5%不同,主要是通過生產(chǎn)水和氣體來產(chǎn)生氫,并伴隨著大量的二氧化碳和二氧化碳。天然氣和石油成分中氫含量高,約為15%。以甲烷為例,與水反應(yīng)產(chǎn)生氫和二氧化碳,氫收率相對較高,但也會帶來污染。目前生產(chǎn)1kg氫伴隨的二氧化碳重量約為11kg,天然氣制氫約為5.5kg,輕油制氫約為7kg..可以說,如果制氫技術(shù)沒有革命性的突破,氫能就不是清潔能源。
總的來說,氫能在未來與電動汽車的競爭中有明顯的劣勢,可以說幾乎失去了這場戰(zhàn)爭。目前,新能源汽車的發(fā)展路線已經(jīng)非常明確,電動汽車是未來的主導(dǎo)地位,其他能源形式不再是趨勢,混合動力只是一個過渡階段。這就是為什么一些像日產(chǎn)這樣的汽車巨頭宣布停止開發(fā)氫能汽車,專注于開發(fā)電動汽車。
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