既然氢能这么好,为什么现在才开始用?
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既然氢能这么好,为什么现在才开始用?
09-27

电子发烧友网报道(文/黄山明)近几年,随着国家碳中和战略的确立,清洁能源得以快速发展。而在清洁能源当中,火电、光伏是其中闪耀的新星,电动汽车则是结出的硕果。此外,氢能也是清洁能源中的一种,受到许多厂商的重视,中国也在大力推广氢能源。不过就在近期,丰田、现代等都宣布放弃氢能赛道,转向电车的怀抱。

近期,丰田汽车社长丰田章男发表了一场公开演讲,公布了丰田全新的BEV纯电动汽车战略,这位一直坚守在氢燃料电池的战士如今也屈服了。

加氢站(图源:丰田)

无独有偶,就在丰田宣布这一决定后不久,据韩国媒体报道,现代汽车集团已经暂停了原计划与2025年推出的Genesis氢能汽车项目。主要原因是现代集团在内部审计中得出结论,当前应用于Genesis氢能汽车项目的第三代燃料电池性能与研发进度都不理想,公司已经在11月份大幅缩减了燃料电池部门的规模。

尽管日本丰田以及韩国现代都相继宣布暂停氢能源的开发,但中国仍然在大力推广氢能源。据相关数据统计,截至目前全国共计有30个省份以及150个城市在相关发展规划中统计了氢能源的发展。此外,我国50多个城市直接出台了助力地方氢能产业发展的专项规划。

对此,有网友提出了质疑,他认为纯电驱动才是下一个工业革命的方向,日本发展氢能源是因为缺少锂电池的资源,不得已而为之,而中国并不缺少相关资源。就好比当初特斯拉采用交流异步电机,就是为了回避钕铁硼稀土永磁的短板,而许多国内不明所以的厂商却照抄不误。如今特斯拉在中国建立了工厂,立刻便改用了稀土永磁同步电机,技术性能优劣一看便知。

昂贵的氢气

诚然,氢能源目前还存在着许多的不足,从当前的公开资料就可以看出,氢能源尽管非常清洁,同时也符合碳中和的理念。但储存以及运输非常困难,由于氢分子属于当前自然界最小的分子,这就意味着不论如何存储,都只能减缓氢气的泄露,想要100%保存,基本不可能。

而想要存储氢气,就需要高密度材料。并且储氢瓶不仅对材质有要求,同时对于瓶口的小阀门也有较高的生产研发要求,既要保证氢气不泄露,还需要提供安全保证,避免因内外气压不同导致储氢瓶爆炸。

技术越高,也意味着成本越高,并且这一组合阀目前基本被美国的Luxfer、意大利的OMB和加拿大的GFI三家企业所垄断。

好在国内目前在这一块发力,2020年末已经有相关企业推出了第一款车载储氢瓶阀门,目前已经量产。

除了储氢成本较高外,氢气本身的成本也不低。早在2016年,国内便拿出了3.6亿美元的专项资金,用来研发氢能产品。不过哪怕发展顺利,2025年国内氢能价格每公斤可以达到40元,比最初的80元已经降了一半。未来随着对氢能市场的加大投入,预计每公斤氢的价格将会降至25元左右。

不过对比来看,即便当前国内汽油价格不断上涨,但价格仍然在7元左右,氢能源的价格显然要更高。

采用锂电池则不同,只需要电力能源,不管是火电、水电、风电抑或光伏,都能够为其带来电力能源,并且随着国家在不断地推进风电、光伏等清洁能源,采用电力驱动将是未来的必然方向。

并且,电力成本要比氢能源的成本低得多,这还不算加氢站的建设成本。既然电力是未来主要能源,同时成本更低,那么还有发展氢能的必要吗?

氢气的最大优势

回过头来看,可以发现丰田、现代制造的氢能源汽车大多数是准备在乘用车上使用,从目前的状况来看,乘用车上用氢能可以认为很难有所作为。但是,这并不意味着商用车上也没有用武之地。

以重型商用车——货运卡车为例,相较乘用车,重卡的耗电量超乎想象。由于造型因素,大部分重卡的风阻系数在0.7-1之间,即便有较好的风阻设计也就是0.55左右,迎风面积大约为10平方米。

重卡的车重,如果是但牵引车头大约为10吨,而国内法规允许的最大总重量为49吨,要知道一般乘用车重量仅在1.5-2.5吨。

我们以风阻系数0.55来算,载重20-49吨,车速控制在80-100km/h,可以估算每百公里的电耗大约在100-200kWh。一般重卡需要达到续航400km以上才有较高的使用价值,这就意味着电池基本就需要600-1000kWh。

可能没有多少人对这一数据没有什么概念,这样来说,一辆载重仅20吨的重卡,设计风阻系数为0.55,以时速80km/h在一路畅通的情况下,从北京开到广州的耗电,可以满足一个一线城市普通家庭一年的用电量。

并且搭载大电池的重卡其电池本身就带有巨大的重量,以电池能量密度200Wh/kg来算,其电池组的重量也会达到4吨左右,即便加上了油箱,少了变速器和发动机,但纯电动重卡还是要比柴油重卡重两吨。

而这些多出的重量,就意味着载重减少,平均电费上涨,收益下降。并且重卡本身就是为了跑长途,国内的长途线路动辄在1000km以上,意味着400km续航的纯电动重卡至少充电2.5次,其时间成本也比较昂贵。

而氢能源在这一方面便体现出了较大的优势,尤其是重卡的日常行驶路线基本固定,通常都在国道或者高速公路上,要么就是在城市的公路物流中心。

这样一来,可以建设较少的加氢站,便能实现完全覆盖氢能源重卡的使用场景。更重要的是,氢燃料电池与柴油的添加时间相差不大,让重卡节省大量时间成本。

图源:上汽红岩

因此对于长途运输的商用车而言,氢能源性价比要更优于电力能源。这也是为何国内目前加氢站基本建设在重卡的固定路线,整车厂也不断推出氢燃料电池重卡车型。

小结

日本、韩国受限于国家的疆域,长途重卡使用场景并不大,并且对于乘用车而言氢燃料电池显然是比不过锂电池的。不过对于中国而言,由于幅员辽阔,陆上长途运输一直是国内运输不可或缺的一环,这就让氢燃料电池有了用武之地。并且随着风电、光伏的发展,光伏制氢、风电制氢也成为了储能的重要一环,为氢能源带来源源不断地补给。未来,中国在新能源市场或将形成电力为主,氢能源为辅的格局。

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