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近期,由于北京冬奥会上我国氢能源大巴的首次登场,氢燃料汽车成为了一个热点话题。
从汽车和能源技术的发展来看,新能源汽车的实现道路有多条,其中纯电动和氢能被认为是其中最主要的两条。但在发展了多年以后,纯电动开始在各个方面超越氢能,不仅对于乘用车而言,在卡车领域亦是如此。
然而,弗劳恩霍夫系统与创新研究所(ISI)能源经济学业务负责人——Patrick Plötz博士在Nature Electronics最近发表了一篇备受关注的评论性文章,对氢燃料电池汽车(FCEV)的可持续发展潜力提出了质疑。
在文章中,Plötz直接表明:「电池和快速充电技术的技术和经济发展,可能很快会使以氢为动力的燃料电池电动汽车在道路运输中变得多余。」
「纯电池」的快速发展
「虽然我们已经在研发氢燃料和其技术上花费了很多,但我们不应该再重蹈沉没成本谬论的覆辙」,Plötz在文章中说道。
这份报告指出,电池驱动的电动卡车在几乎所有方面都已经超过了氢动力卡车,因为前者的发展程度和技术水平将使得没有必要加入氢动力替代方案,尽管还有不少人认为它们是重工业的真正未来。随着电池规模经济的全面发挥,以及电动汽车和充电基础设施的成本进一步降低和性能改善,燃料电池汽车极有可能无法与之竞争。
与纯电动汽车相比,压缩氢的能量密度更高,而且可以在几分钟内补充燃料,这使得燃料电池汽车成为频繁长途旅行的理想选择。但是,纯电动汽车目前的实际行驶里程约为400公里,最新一代电动汽车使用800伏电池,充电200公里只需15分钟左右。
燃料电池的「爬行发展」
在减排和环保的大趋势下,研究人员和汽车制造商都在寻找燃油动力卡车的替代方案,目前的选择有两种:氢燃料电池或者纯电动。
虽然两种替代品都有其优缺点,但很长一段时间业界都将氢燃料电池作为最可行的方案。因为它具有与使用柴油相似的便捷性,能够在几分钟之内完成加注氢气,并且拥有与燃油车型相近的续航里程,这对于商业用途的卡车来说非常重要。
不过,Plötz对于氢燃料电池卡车的发展前景也并不看好。
他提出,目前除了欧洲几家卡车制造商曾宣布「到2030年在欧洲道路上行驶10万辆燃料电池卡车」,同时有两家卡车制造商提供了测试试验外,燃料电池卡车并没有重大的技术突破,也就是目前还未进入初步的商业化。
与之相对的是,第一代纯电动卡车已经投入使用。虽然由于技术的限制,目前的纯电动卡车只能用于有限的城市运输,但是Plötz认为,第二代纯电动卡车的技术突破将比燃料电池的突破来得更早。
Plötz在文中以欧洲的情况为例。在欧洲,货运卡车一般每天要行驶超过500公里,这显然对于重型纯电卡车来说是一个挑战,但根据欧洲的行驶法规:「每行驶4.5个小时,就会强制驾驶员休息45分钟」。然而,如果平均充电功率为800千瓦的大功率快速充电电池可以被卡车广泛使用,第二代纯电卡车可以充电45分钟得到400公里的续航,这对于之后的行程是足够的。
并且,欧洲的一项基础设施提案建议,沿主要公路网络每隔50公里就需要一个大功率充电器。同时,在欧洲的公共道路上,也正在测试通过架空线路或道路电源为卡车充电。该系统可以支持主要高速公路上的纯电动卡车长途运行,驾驶员在休息时间也不需要充电了。
成本决定论
此外,使用成本也是电动卡车的一大天然优势。相较于氢气的制备、储存和运输所产生的高昂成本,电动汽车依赖的电池和电力都更容易实现,且成本要低很多,这对于商业运输的卡车来说是一个非常重要的考量。
「在许多历史案例中,成本是关键,而不是技术属性,技术发展和成本降低潜力经常被低估。」Plötz在文中说道。
另一方面,汽车制造商们也在追求可行性和利润最大化,权衡之下几乎一致的将未来发展的方向放在了纯电动汽车上。目前全球有超过1500万辆电动汽车在行驶,大约有130万个充电站。
氢能这边,目前全球约有25,000辆氢燃料电池汽车行驶在路上,主要由丰田Mirai和现代Nexo两款车型唱主角,它们由全球总共540个加氢站提供加氢服务。相较充电的电动汽车,加氢的氢动力汽车在数量上就差了几个数量级。
之后,Plötz直接给出了结论:「研究表明,使用燃料电池卡车的总成本将高于充电的纯电动卡车。」
能源转型需要氢,在道路运输之外还有许多相关的应用,包括航空、航运和钢铁制造。但Plötz认为,氢燃料汽车建立市场份额的机会之窗已经关闭。对于卡车来说,运营成本因素比乘用车更重要,这使得燃料电池卡车的使用范围更小。
如果卡车制造商不尽快开始大规模生产燃料电池卡车以降低成本,这种车辆将永远无法在低碳道路运输方面取得成功。Plötz表示,政策制定者和行业需要迅速做出决定;即燃料电池电动卡车的细分市场是否足够大,并足以维持氢燃料技术的进一步发展。
当然在卡车领域目前还没有拉开乘用车那样大的距离,并且路上行驶的卡车仍然以燃油动力为主。但是在全球减排的压力之下,燃油动力卡车将逐渐被淘汰,汽车制造商和用户将不得不在纯电动和氢能之间做出选择,市场最终或将一统,就像当年安卓淘汰塞班一样。你觉得谁会笑到最后?
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