最新研究給氫燃料電池潑冷水:有三大弊端,無商業化機會
氫氣,絕對清潔的新能源,也被看作解決交通領域碳排放的終極方案之一。
但最近,一篇發表在 Nature 的最新研究,卻為氫燃料潑了一盆冷水:看似完美的氫燃料,成本高效能低,商業落地看不到頭,在未來的交通運輸中,註定無法發揮主要作用。
發展新能源汽車,能靠住的,還得是純電動。
氫燃料靠不住?
氫燃料電池汽車還有未來嗎?
最近,一篇發表在 Nature 上的論文研究得出,雖然氫燃料具備零排放的優勢,理論上來看,可以作為解決交通領域碳排放的完美解決方案。
但不幸的是,氣候變化的緊迫性,無法給氫燃料電池汽車足夠的時間進行商業化落地。
不管是業界還是政策制定者,都需要把重點放在純電動車方向。
論文還指出,目前,全球各大汽車廠商也看到這樣的趨勢,包括曾經押注氫燃料電池的日韓車企,都在將資源往純電動車方向集中。
最後,作者用一句話,直接判定氫燃料電池的結局:The window of opportunity to establish a relevant market share for hydrogen cars is as good as close。
氫燃料電池,在商業層面,已經失去機會。被看作解決交通排放完美能源形式的氫燃料,卻被直接被判定出局。
為什麼?
事實上,論文並沒有質疑氫燃料電池汽車技術上的可行性,氫燃料電池汽車沒前途,源於商業層面的 3 大劣勢。
首先,動力電池的技術發展,擠壓了氫燃料電池汽車的生存空間。
研究表明,在「動力電池續航低於 150 公里,充電時間需要幾個小時」的時代,氫燃料因其更遠的續航,以及補能時間堪比加油的優勢,確實有存在的合理性。
但隨著技術的發展,目前主流動力電池,續航突破 400 公里已經習以為常,最新的動力電池,甚至已經突破 1000 公里。
在補能時間方面,800V 超衝,可以在 15 分鐘內充電續航 200 公里。
至於在氫燃料電池具備優勢的重卡物流運輸方向,純電動重卡也可以完成補位,作者表示,用於長途運輸的卡車,每天行駛超過 500 公里,這對純電動重卡的續航來說挑戰不小。
但歐洲法規要求,卡車司機每行駛 4.5 小時後必須停車休息 45 分鐘。在 4.5 小時內,一輛重型卡車最多可以行駛 400 公里左右。
而國內也有類似的規定:連續駕駛 4 小時,必須休息 20 分鐘。
因此,如果用於純電動卡車的快充電池,以及補能網路能夠大規模鋪開,450 公里的續航,對於純電動重卡來說已經足夠了。
簡言之,你能做的我能做,你做不到的我也能做,那氫燃料電池汽車,還有存在的必要?
其次,對比純電動車的落地速度,全球碳排放的時間表,已經給不了給氫燃料電池汽車足夠的時間,來解決成本和技術問題,完成商業化。
論文資料顯示,在 2021 年初,全球氫燃料電池汽車保有量,約在 25000 輛左右,在售車型有兩款,分別是豐田 Mirai,和現代 Nexo。補能方面,全球大約有 540 個加氫站。
相比之下,截止到 2022 年初,全球純電動車和插混式新能源汽車保有量在 1500 萬輛左右,在售車型超過 350 個。
也就是說,僅從保有量來看,純電動車已經成為主流,而全球主要的汽車市場,包括北美,歐洲和中國,都已經做出有關減少碳排放的承諾:
美國和歐洲,到 2030 年碳排放減少至少 50% 以上,中國達到碳達峰。
8 年的時間,氫燃料電池汽車,能否大規模商業化落地?是一個大大的問號。
除此之外,還有純電動車補能網路建設的優勢。
論文作者認為,電動車的補能網路,建立在全球電網基礎設施基礎之上,換句話說,世界上幾乎每一個電源插座都是潛在的充電站。而氫燃料電池汽車補能,就需要另起爐灶,不僅成本高昂,在技術方面,氫燃料的儲存、運輸都還存在問題。
要解決這些問題,投入的時間和資源,都遠遠大於純電動車。3 大劣勢,條條致死。在作者看來,氫燃料在交通領域,命已休矣。
氫燃料電池,產業現狀怎麼樣?
學界如此,在業界,氫燃料電池,國內國外出現兩個截然不同的趨勢。
從國內來看,雖然純電動車仍然佔主流,但氫燃料電池汽車的研發落地,不管從產業還是政策支援上,從未停滯。重卡領域,中國重汽董事長譚旭光曾斷定,重型汽車不可能用純電動,燃料電池可能是重型商用車的終極路線。
2020 年底,濰柴宣佈首臺國產 200 噸以上氫燃料-鋰電池混合能源礦用卡車自卸車成功下線。去年 4 月 22 日,川威集團、億華通、大運汽車三方簽約,聯合開展“西部首條氫燃料電池重卡示範線”專案。一個多月後,長城控股旗下未勢能源科技與大運、東風、福田三家企業合作釋出“百輛氫能重卡示範專案”。
同時在乘用車賽道,長城汽車在去年初發布氫能戰略,還自研車規級“氫動力系統”全場景解決方案 —— 氫檸技術。同時在去年釋出首款氫能 C 級 SUV。
除此之外,紅旗、吉利、廣汽等主流車企,也在最近兩年集中推出自己的氫燃料電池汽車。
同時在本屆冬奧會,示範執行超 1000 輛氫能源汽車,同時執行 30 多個加氫站,一時間氫燃料電池汽車熱度直線上升。
政策層面,2020 年 9 月,國家發改委、工信部等五部門釋出《關於開展燃料電池汽車示範應用的通知》,將燃料電池汽車的購置補貼政策,調整為燃料電池汽車示範應用支援政策。
截止到去年年末,國內有 50 多個地級市釋出氫能產業規劃,各地相繼出臺相關扶持政策。
但目光向外,曾經押注氫能源的日韓車企,多年投入後似乎並沒有激起什麼水花,從官方態度上來看,氫燃料電池汽車推廣,似乎也難以為繼。
去年 7 月,本田宣佈旗下的氫燃料電池汽車 Clarity Fuel Cell 停產,後續也沒有公佈新的氫燃料電池車型,研發重心,轉向純電動車。
同樣選擇停產氫燃料電池汽車的,還有日產,早在去年年初,就宣佈暫停開發氫燃料電池汽車,將資源集中在電動車研發中。
至此,日系三強中,僅剩豐田一家,還在氫燃料電池汽車賽道持續投入。
除此之外,韓國車企現代,曾經氫燃料電池汽車的堅定支持者,也在去年年末被媒體曝出,暫停開發 Genesis 氫能汽車專案,大量削減燃料電池團隊規模。
國外遇冷,國內火熱,是氫燃料電池汽車產業基本態勢。
論文作者介紹
論文作者 Patrick Plötz 博士,來自德國。研究領域,包括電動汽車、能源效率和能源系統模型。Patrick Plötz 曾在格賴夫斯瓦爾德大學學習物理,後來在海德堡大學(理論物理研究所)獲得理論物理學博士學位。
2011 年,在弗勞恩霍夫系統與創新研究所 ISI 的能源政策和能源系統能力中心擔任研究員。
2012 年 1 月起在能源技術和能源系統能力中心擔任研究員。
2020 年起,在卡爾斯魯厄理工學院(KIT)擔任講師。
所以對於新能源動力方案,究竟是純電更有前途,還是氫燃料更有前途,你怎麼看?
論文傳送門:
https://www.nature.com/articles/s41928-021-00706-6