2020年10月9日,国务院常务会议正式通过了《新能源汽车产业发展规划》,这标志着我国绿色能源消费领域将迎来新的增长点,也为我国新能源汽车的发展指明了方向。规划中不仅说明了纯电动的发展规划,也将氢燃料纳入了规划内容,这是中国新能源汽车发展非常重要的里程碑事件。
进入2021年后,全球各大车企纷纷在纯电动车领域全面发力,而以丰田为首的日系厂商则认为氢燃料才是完美的解决方案。那么,向左纯电动,向右氢燃料,谁才是新能源的未来呢?
氢燃料,下一个产业风向标?
所谓氢燃料电池技术,简单的来说就是电解水的逆反应,是把氢气和氧气的化学能直接转化为电能的发电装置。理论上来说,氢燃料汽车上路后,排放出来的只有水,并没有二氧化碳和有害物质,对环境的污染相对较小。
氢氧化学反应产生的电能不但可以驱动电机,如果产生的电能超过电机功率需求,还会通过一套动力电池存储下来,动力电池在某些工况也会同步给电机供电。因此,氢能源技术的核心有三大块,一是氢气存储,二是化学反应电堆,三是电控。
以目前丰田推出的氢燃料电池车Mirai为例,Mirai动力上的表现相当不错,最大功率136kW,最大扭矩300N·m,最高时速175kM/h,零百加速9.2秒,接近于一款2.0L排量的轿车。续航里程和传统燃油车也是基本接近,能够达到500公里,完全能够应付平常的行车需求。关键是燃料填充时间仅需约3分钟,和传统燃油车的加油时间差不了多少。
从Mirai的数据和使用上看,氢燃料电池车看似真正符合了新能源汽车的所有条件。但是理想很丰满,现实却很骨感。
首先是成本,这是氢燃料汽车发展最大的阻碍。在基础设施方面,氢燃料和纯电动都存在着先有鸡还是先有蛋的现象。纯电汽车在起步初期,可以多利用家庭设备推动普及,慢慢扩展到公共充电桩和大型快速充电站。而氢燃料汽车,无法以家庭为单位进行补充能源,只能也必须通过加大加氢站的单方面投入。
由于国内市场上目前并没有过多的燃料电池车型,导致国内外厂商也并没有在市场上布局该品类的汽车,使得目前中国对于氢燃料汽车的基础设施推广阻力太大,随之造成了氢燃料电池汽车销量难以扩大的现象。
加氢站的建造一座35MPa、500kg/d固定式加氢站的投资成本约为1500-2000万元。而相对充电站来说,一个快充桩的建造费用是2万元左右,一座普通的充电站建设只需要花费100万元左右。这样的差距也决定了加氢站和充电站这两个基础设施的铺开速度,充电站建设成本要更低,普及速度自然也就更快了。
氢燃料汽车的价格也是巨大的问题,因为所需的技术开发难度、产业链以及由此带来的成本都非常高。其中,氢燃料电池发电过程中需要用到贵金属铂作为催化剂,而铂资源较为稀缺,价格也非常高。以韩国现代旗下的量产版氢燃料汽车iX35 FCV,其售价高达85.5万元;丰田Mirai花了大量的力气,最大限度地降低铂的使用,但是其售价依然高达55万元。
其次就是安全性,对于氢能源来说,氢气本身是一种极易被点燃的材料,密集的氢气一旦被点燃,后果根本不堪设想。同时,氢的体积能量密度低,需要加压到非常高的压力才能存储足够的燃料。若是用液化的方法存储,虽然不需要那么高压力,但设备更复杂昂贵,且不能防止泄露。比如丰田的氢燃料汽车方案,就用了两个500bar左右压力的罐子却带了几公斤的燃料,过度占用车内空间。
再来就是能源效率,相比于电动汽车,氢能源汽车的效率要更低。有行业专家对氢能源汽车和电动汽车的效率进行过计算。电动汽车的能源效率损耗大约为20%。而氢燃料汽车是将充电装置集成在车内,而最终的驱动方式与纯电动汽车一致。据相关测试机构测试,如果用100度电制氢,然后存储、运输、加入汽车,再转为电能,驱动电机,其电能的利用率仅为38%。如果从氢注入汽车开始计算,利用率也只有57%。无论如何计算,氢能源汽车的能源利用率都远远低于电动汽车。
纯电动,多年的经验和问题
我国发展电动汽车的主要原因无外乎两点:第一,中国汽车市场巨大,几万亿的市场,传统燃油车主要被国外主导,技术和专利壁垒无法跟他们竞争,所以只有另辟赛道,那就是造电动车。第二,也是十分重要的一点,就是能源安全的问题。
对于终端用户而言,纯电动汽车的综合使用成本更低,也是吸引很多人购买纯电动汽车的原因。而且,这几年智能汽车正与纯电动汽车的界线越来越近。现阶段,像自动驾驶技术、远程OTA升级技术、远程故障诊断技术等都需要纯电动汽车这样拥有整车电气化系统的车型才能得以实现。相比于燃油车与氢燃料汽车,在电动化的平台下,纯电动汽车更容易实现智能化。
当然,纯电动汽车的缺点也是很明显的,首先是充电,目前纯电动车25%到80%的快充时间一般在25~30分钟,如果从0%开始要充到98%则需要1个小时以上,500公里以上的车型,则需要更长,这些暂时还没有非常成熟的技术来解决。由此,也让纯电车主们必须有一个更好的出行习惯,毕竟,充电比加油要麻烦,寻找充电站,充电花去的时间也比加油更长。
其次就是续航,目前续航400公里左右的纯电车型还是比较多的,在市区,慢速的情况下,能够完成320左右的里程,但是上了高速,整个实际里程会直接掉到250公里左右,这还不包括制冷和制暖。这样的实际行驶里程很不利于在两个大城市中使用,因此这不确定的续航里程一直都是纯电车型的软肋。
《云数听车》总结:
纯电动汽车,现在已经渐渐被消费者接受,即便在使用上仍面临诸多不便,但纯电动汽车还是提出了很多“亲和力”的解决方案。氢燃料汽车,在一些方面,有着巨大的优势,但是作为新生的产物依旧面临技术匮乏、产业链不成熟等问题。未来如何,可能短期看来,纯电动有着优势,长远看来,还未可知。
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