电动汽车和氢燃料电池汽车,谁才是内燃机的终结者?
发布时间:2020-04-28 11:31:10

在Model 3的引领下,特斯拉进入了快车道。另一边,燃料电池却在起跑线上停滞不前。在取代内燃机汽车方面,电动汽车似乎已经赢得了比赛。但从长远来看,燃料电池内在的环保优势可能会让它取得终极胜利。

电动汽车和氢燃料电池汽车,谁才是内燃机的终结者?

但是,在此之前,它还要跨越很多的障碍。IHS Markit预测,到2032年,纯电动汽车的产量将达到每年近1800万辆,而燃料电池汽车(FCEV)的产量将不到50万辆。似乎这样看来,这场比拼已见分晓。


电池确实引起了一些环境担忧。钴、锂、镍和铜等电池常用的关键金属的开采经常会引发人们对工人和环境安全的担忧。此外,电池的回收也是一大挑战。更重的电动汽车可能会释放出更多的轮胎颗粒,危及健康。在德国这样的国家,煤炭仍然经常被用来发电,因此电动汽车的二氧化碳排放优势在这些地方并不明显。


氢燃料怀疑论者指出,传统制氢过程中产生的二氧化碳与燃料电池节省的一样多。要想借助风能、太阳能和非高峰时期水电等可再生能源以具有竞争力的价格提供足够的氢,也不太可行。伦敦帝国理工学院机械工程客座教授、牛津大学工程科学教授高塔姆·卡尔加吉(Gautam Kalghatgi)表示,即便可以,配送和存储成本也高得令人望而却步。


特斯拉的马斯克(Elon Musk)就是质疑氢燃料电池的代表人物,称其为“傻瓜电池不是燃料电池”,“令人难以置信的愚蠢”。但一些汽车制造商仍大量投资这一技术,作为一种保险政策,防止竞争对手意外破解该技术。


就在上周,奔驰母公司戴姆勒宣布与沃尔沃卡车达成协议,共同承担研发、生产和销售燃料电池卡车的成本。根据他们宣布的计划,2025年之后,大型长途燃料电池驱动卡车将进入市场。但与此同时,戴姆勒表示,将搁置燃氢料电池乘用车的计划,目前它制造了一些GLC F-cell车型。


那么,氢燃料电池相比电池有什么优势?法国巴黎银行集团(BNP Paribas Group)旗下的Arval列出了下列优势和劣势。


优势:


·与电动汽车充电相比,氢燃料补给速度更快,只要3到5分钟,就像汽油车一样。


·无有害排放;只产生水。


·300英里左右的续航令人印象深刻,可与传统汽车相媲美。


·工作效率高;燃料电池动力系统从氢中获取能量的效率要比传统汽车从汽油或柴油中获取能量的效率高得多。


劣势:


·加氢站还很稀少。


·尽管氢燃料汽车在燃料补给成本上与传统燃料相似,但开发这项技术并不便宜,储存或运输氢的成本也很高。


除了上述劣势外,要想保证不增加二氧化碳排放,用于制氢的电必须来自可再生能源。


与此同时,行业内也传来了氢储存技术取得突破的消息,似乎能缓解燃料电池汽车的一个主要问题:安全储存的巨大成本。美国西北大学教授奥马尔·法哈(Omar Farha)研发出了“沐浴海绵”(Bath Sponge)技术,据说能够低压储存和释放大量的氢,成本也更低。


宝马表示,一段时间内,各种技术还将共存,氢燃料电池可能是继汽油、柴油和电池之后的第四种选择。


“我们X家族的高端车型(4x4s)会是特别合适的选择。”宝马前研发董事会成员克劳斯·弗罗里希(Klaus Froehlich)在3月份的一份声明中详细介绍了宝马i Hydrogen NEXT概念车。宝马称时机尚未成熟,基础设施也尚未到位,还没有将这款车推向市场的计划。


“我们认为,作为能源载体,氢必须首先使用绿色能源,以有竞争力的价格实现足量生产。然后氢将主要用于那些不能直接电动化的应用,例如长距离重型运输。” 弗罗里希说。


宝马放弃了最初的氢燃料计划,此前曾靠燃烧氢来驱动汽油发动机。目前它已经采用燃料电池,在车中产生电来驱动电机。该公司还与丰田合作开发燃料电池技术。美国市场中的主要氢燃料汽车包括丰田Mirai、本田Clarity和现代Nexo。


最近的一份报告中,彭博新能源财经(Bloomberg New Energy Finance)指出了氢能源开发的可能性,但表示需要全球政府在10年内拿出1500亿美元的补贴资金才能做到。考虑到新型冠状病毒疫情的爆发,这可能还会再推迟一两年。


欧盟也正在推动一项氢计划,不过该计划将针对航空和重工业。


到2030年,欧盟的轿车和SUV的平均燃油经济性要达到92英里/加仑,因此汽车制造商会欢迎新的环保燃料。根据欧盟的这一要求,到2030年,几乎所有新车都必须使用电为动力。但迄今为止,电动汽车只成功地进入了高价市场。


尽管欧盟上述目标旨在实现2030年经济型电动汽车成为主流的目标。但行业人士预测,这一想法将以失败告终。


根据IHS Markit的预测,到2030年,纯电池驱动的轿车和SUV的全球产量将仅占市场总量的15.9%,而汽油、柴油和混合动力汽车的产量仍将略高于70%。理智地来看,欧盟应该敦促汽车制造商生产更高效的内燃机汽车。


美国投资研究机构能源与资本(Energy & Capital)报告指出,致力于推动这项技术的 Hydrogen Council估计,到2050年,氢将为4亿多辆轿车和SUV、2000万辆卡车和500万辆公共汽车提供动力。氢将提供世界18%的能源。


在欧洲率先采用燃料电池的是德国温格工程 (Wenger Engineering)。该公司总经理戴维·温格(David Wenger)会定期组织有关燃料电池的研讨会,探究这项技术为什么是必然的。


温格表示,许多投资已经开始转向氢燃料,丰田和现代等公司在这方面处于领先地位,已经向世界展示了这项技术的工作原理。


“人们开始意识到氢燃料的好处,因为该行业正努力履行《巴黎协定》(Paris Agreement)中有关气候变化的义务,而投资者正在帮助改进氢燃料产品并降低成本。”温格表示。


如果能充分利用德国、丹麦、荷兰、苏格兰的可再生风电能源和瑞士的水力发电的过剩产能,欧洲的氢供应不会成为问题。另外,德国的化学工业生产的氢气以前都被作为废物燃烧了。


那么,为什么购车者应该选择燃料电池而不是电池?


“电池并不是万能的。例如,那些生活在大城市的人会发现很难给电动汽车充电。向氢燃料的转变将是缓慢的,但是肯定的,到2030年,我估计德国大约5%的汽车和卡车将使用燃料电池。”温格补充说道。


卡尔加吉教授表示,交通用氢更像是一种利基发展,充分利用目前会被浪费的多余可再生能源。


但是,一些类似于摩洛哥太阳能项目的企业很难做到特别低的制氢成本,而且很难扩大规模。这些项目在沙漠中使用巨大的太阳能装置产生电力,然后用于制氢,再将氢输送给欧洲客户。


“当然,把氢用于交通的主要问题是如何运输和储存,如何把氢送到车辆需要的地方。” 卡尔加吉说道。


“如果在商业上可行的话,这项关于在汽车中更好地储存氢的‘沐浴海绵’新技术可能有助于保持汽车的续航,但氢的生产和分配是重要的问题。”


卡尔加吉认为,随着风能和太阳能发电的增加,产生的电能会多于需求。多余的电可以用来制造氢气,而不是储存在电池中。但在可预见的未来,他不认为氢只是交通能源需求中极小一部分。


稿件来源: 汽车商业评论
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