不到两个月时间,已经有5家国内外发动机企业密集发布新款的氢燃料发动机,氢发动机的春天真的来了吗? 6月30日,玉柴发布排量15.93升,最大马力560马力的YCK16H燃氢发动机,可适配灰氢、绿氢、甲醇在线制氢等多种途径制备的燃料。
6月28日,广汽集团发布1.5L氢内燃机,采用氢气缸内直喷技术,最高热效率达到44%,氢耗≤0.84kg/100km,已成功运转超过12000小时。广汽同时发布了钜浪氢混系统以及全新氢能概念车:绿境SPACE。
6月15日,中国重汽·潍柴动力联合发布全国首台商业化氢内燃机重卡,该车为中国重汽全新一代黄河品牌高端重卡,搭载潍柴动力自主开发的13L氢内燃机,实现了有效热效率41.8%。
6月8日,一汽解放发布自主设计研发的国内首款重型商用车缸内直喷氢气发动机,为13L重型发动机,运转功率超500马力,指示热效率突破55%,具备氢气单燃料缸内直喷、氢气单燃料缸内和气道混合喷射、氨气和氢气双燃料喷射能力。
5月9日,康明斯公开展示了其最新的15L氢内燃机。该发动机基于康明斯最新的适用于多种燃料的发动机平台。 5月9日,长城汽车在投资者互动平台表示,已布局了商用车氢燃料电池发动机、乘用车氢燃料电池发动机等。 3月底,由东风商用车和清华大学联合开发的国内首台氨柴车用重型发动机在清华大学成功点火。 氢发动机为何突然热起来?难道真是春天来了吗? 目前,在全球减排的重压之下,商用车行业正面临着一场动力革命,随着各种电动化技术的兴起,内燃机面临着退出历史舞台的可能。但对于整个行业来说,已经发展了一百多年的内燃机如果有一天真的被彻底淘汰,将会造成巨大的资源浪费。仅以国内商用车市场为例,2021年商用车用多缸柴油机销量高达296.75万台,除独立发动机企业外,行业排名靠前的商用车企基本都拥有自己的发动机制造体系。如果这300万台的产能全部被淘汰,对于整个产业链的冲击力可想而知。而对于发展历史更悠久的欧美商用车行业来说,也面临着同样的问题。 因此,很多企业都在考虑一个问题,能否在发展纯电和氢燃料电池等新能源技术的同时,找到第三种技术路线:既能够满足减排要求,又可以充分利用现有的内燃机工业基础。显然,氢发动机是一个最合适的选择。 从排放来看,氢发动机虽然达不到氢燃料电池技术的零排放,但与传统内燃机相比,其除了释放微量二氧化碳(来自环境空气和润滑油)之外,唯一的污染物是氮氧化物(NOx)。而通过先进的燃烧过程和相对简单的后处理系统,氮氧化物排放也可以接近于零;从工作原理来看,氢发动机和天然气发动机类似,可沿用现有的内燃机工业体系进行开发,大部分零部件与现有内燃机成熟产品通用,可极大缩短开发周期,更快实现商业化;对于用户而言,在使用方面也和天然气卡车类似,车上带有储氢罐,可通过加注氢气保证续驶里程。 氢内燃机最突出的是成本优势。尽管技术上有所变化,但本质上它还是一台内燃机,成本与传统内燃机不会有什么差距——仅仅是目前的燃料电池价格的1/10甚至1/20。而且基于内燃机的基础,不需要重新构建产业链。氢内燃机还可以通过与锂电池的配合,形成混动方案,一定程度上缓解由于效率偏低造成的续航问题——内燃机的混动方案是非常成熟的,这是传统发动机厂家愿意积极试水的原因之一。 从效率方面讨论,氢内燃机效率低是短板。燃料电池与氢内燃机效率分别按60%与40%计算,差距达到了50%,体现在能耗上就是百公里耗氢0.6公斤和0.9公斤的问题(按乘用车考虑)。结合储氢问题,体现到整车上就成为续航600公里与400公里的问题——尽管加氢速度很快,但每次开个300公里就去加氢,毫无疑问是个非常糟糕的体验。 技术多样化发展需要验证,但如果纯电动汽车充电速度始终解决不了,燃料电池汽车成本幅度达不到市场要求,氢内燃机的市场空间和需求则会激发。 但全国发布的推广规划,基本以燃料电池为主,很少有氢内燃机的相关政策。因此也有一种可能,氢内燃机是燃料电池的“平价替代品”? 当然,对于传统内燃机企业来说,这是一种巨大的转型。毕竟在零碳交通目标下,氢内燃机也能做到零碳。
目前,氢发动机商业化应用也面临很多问题:包括动力性能及发动机可靠性表现;运营成本和基础建设发展情况。这些都需要整个行业来共同推动。 |