“我们致力于更优的电动解决方案，也在研发燃料电池电动解决方案，同时还在持续加大对内燃机的投入。有一个数据很有意思，2024 年，是我们在向内燃机投资方面创纪录的一年。有些人认为内燃机已是昨日黄花，属于夕阳技术，但我们相信，使用包括氢在内的可再生燃料的内燃机，将在我们行业未来的发展中占据一席之地。”

沃尔沃集团首席技术官拉尔斯・斯滕奎斯特作上述表示。他已在沃尔沃任职 10 年，负责管理 15,000 名工程师的技术工作。

沃尔沃的氢燃料与电动化精神

沃尔沃集团认识到，实现重型运输的脱碳需要多种技术的协同作用。该公司致力于在 2040 年前实现无化石燃料运营，并采取了多路径的脱碳策略。

这一策略围绕三种互补的推进技术展开：

  • 电池电动车辆；
  • 适合长途运输的燃料电池电动车辆；
  • 专为高负荷、高要求应用场景设计的氢燃料内燃机车辆。

今年 7月2日，沃尔沃集团总裁兼首席执行官马丁・伦德斯泰特与来自能源、汽车和氢能企业的 30 位高管共同签署了一封致欧盟及成员国领导人的联名信。

他们共同发出了明确且紧迫的信息：氢能交通必须被战略性地置于欧洲清洁交通和工业政策的核心位置。

信中强调，氢燃料对于实现欧洲的气候目标和确保其经济韧性至关重要。这些首席执行官们警告称，如果没有一个更协调、更务实的政策框架——尤其是在支持基础设施建设方面——欧洲的氢能交通可能会陷入停滞。

美国也迫切需要类似的行动号召。美国重型氢燃料市场近期失去了两家早期入局者——尼古拉卡车公司和海卓动力公司，这两家公司在很大程度上是在市场尚未准备就绪时就进入了该领域。

由于销量和投资者信心不佳，它们的退出凸显了该行业的脆弱状态，并对美国七个氢枢纽的缓慢发展构成了威胁。

加利福尼亚州的 ARCHES 氢枢纽原本计划部署 5,000 辆氢动力重型卡车，为长滩港和洛杉矶港提供服务。然而，随着供应商选择的减少，市场发展变得愈发困难。

尽管欧盟和美国面临的根本挑战可能有所不同，但这两个地区都拥有一个关键机遇：利用丰富的可再生能源资源，加速向氢经济转型。

沃尔沃集团在美国拥有全面且专注于本地的卡车制造业务，为美国市场生产的所有沃尔沃卡车均在美国国内制造，每年约 30,000 辆。

该公司的主要生产基地是弗吉尼亚州的新河谷工厂，在这里，卡车从无到有进行生产，包括驾驶室焊接、喷漆、装饰和总装。该工厂还生产具备自动驾驶功能的卡车，配备了未来自动驾驶操作所必需的冗余安全系统。

发动机和变速箱在沃尔沃马里兰州黑格斯敦的工厂制造，然后运往弗吉尼亚州进行最终集成。这种紧密整合的美国制造布局使沃尔沃能够高效服务北美市场，满足地区监管要求，并迅速实施自动驾驶系统等新技术。

美国市场上的电动卡车

沃尔沃卡车于 2019 年开始推出全面的电动卡车产品组合。截至今年 4 月，该公司已向 50 个国家的客户交付了 5,000 辆电池电动卡车。目前有 8 款电动卡车车型可供选择，其中沃尔沃 VNR 电动卡车服务于美国市场，在美国国内已部署约 700 辆。

电动车型系列旨在满足城市和区域配送以及建筑和垃圾处理行业的需求。沃尔沃电动卡车部署的前五大市场是德国、荷兰、美国、挪威和瑞典。

与此同时，该公司通过与戴姆勒卡车的合资企业积极开发燃料电池卡车，其合资的燃料电池公司 Cellcentric 负责供应动力单元。最新一代燃料电池系统可提供高达 375 千瓦（超过 500 马力）的功率。

关于沃尔沃燃料电池的发展，之前在《沃尔沃氢燃料卡车：三年历程》中有更详细的探讨。

目前，有 5 辆燃料电池卡车正在测试中，计划到 2026 年将这一数量翻倍，到 2027 年，沃尔沃计划在欧洲道路上推出约 50 辆卡车，组成小规模的客户车队进行测试。

氢燃料发动机

近年来，原始设备制造商（OEM）和发动机制造商之间展开了激烈竞争，旨在开发最有效的氢燃料内燃机，作为更昂贵的燃料电池动力系统的经济高效替代品。

作为全球工业巨头，沃尔沃也加入了这场竞争，并且并非采用一种，而是两种基于柴油发动机平台的创新解决方案，而非其他制造商普遍采用的火花点火系统。

在这两种方案中，沃尔沃的技术都以氢为主要燃料，同时使用少量生物柴油来点燃氢，这是一种非常规且大胆的解决方案。

CMB.TECH 解决方案

沃尔沃的氢燃料内燃机与传统柴油发动机的工作原理相似，但经过专门改造，以氢为主要燃料，替代柴油，从而减少燃烧过程中产生的颗粒物和二氧化碳排放。这项技术是沃尔沃与 CMB.TECH 合作采用的，CMB.TECH 是一家船舶和固定设备技术公司，已研发并完善了氢 - 柴油双燃料技术。

2019 年，加州州立大学洛杉矶分校教授大卫・布莱赫曼在安特卫普港参观时，了解到该公司开创性的氢动力拖船计划，从而结识了这家公司。

CMB.TECH 的方法是使其发动机具有极大的灵活性，氢的添加量最多可提供 85% 的动力。但在没有氢的情况下，它们的发动机仍然可以 100% 使用柴油运行。

沃尔沃的策略是最大限度地使用氢，而柴油仅仅是引火剂 —— 这是实现可持续发展和向清洁交通转型的关键目标。

沃尔沃遍达柴油发动机改装了氢喷射系统，在进气口处进行喷射。

沃尔沃集团

在传统的柴油发动机中，涡轮增压空气进入气缸，被向上运动的活塞压缩。此时，柴油——全部的燃料——通过喷油器以雾化喷雾的形式直接喷入热空气中，引发燃烧。随后是动力冲程，为发动机提供净功率。

在沃尔沃采用的技术中，氢从 35 兆帕的储存罐中供应，降压后在进气时以适当的量喷入发动机的空气供应系统。氢替代柴油作为燃料。

空气-氢混合物被压缩，然后由少量柴油喷射点燃，柴油完全燃烧并产生所需的动力。

这种技术能够实现可控点火和高效动力输出，同时最大限度地减少排放，且不会降低功率。氢最多可替代 85% 的柴油。

该系统设计为在发动机现有架构和电子设备的基础上工作，简化了整体改装过程。当使用碳中和的生物柴油时，发动机排放的二氧化碳量极少，主要副产品是水蒸气。

尽管由于燃烧温度较高，仍会产生一些氮氧化物排放，但仍在拟议的欧 7 标准范围内。这种方法为脱碳提供了一条切实可行的途径，特别是对于长途运输应用，在这些应用中，由于基础设施或运营限制，电动充电或氢燃料电池可能并不可行。

这项技术的首批应用已经在进行中。沃尔沃正专注于开发配备 13 升发动机的 FH Aero 重型卡车。

2024 年末，哥德堡港庆祝了 Hydri 加氢站的启用，这使得沃尔沃遍达的双燃料氢 - 柴油码头牵引车能够在滚装码头进行实地测试。CMB.TECH 的氢发电机组采用了沃尔沃遍达 Stage V D8 340 马力工业发动机，应用了氢双燃料技术，可用于港口运营和离网发电的脱碳。

Cespira 合资企业

展望未来，第二种方法基于 Cespira 进一步完善的喷射技术。Cespira 是沃尔沃集团与西港燃料系统公司于 2024 年成立的合资企业，旨在加速氢和天然气内燃机高压直喷（HPDI™）燃料系统的开发和商业化。

西港为该合资企业贡献了知识产权、资产和商业机会，而沃尔沃以 2800 万美元的初始资金获得了 45% 的股份，另外 4500 万美元与基于绩效的里程碑挂钩。

Cespira 致力于改造内燃机技术，使其能够使用更清洁的燃料，同时满足日益严格的排放标准，如欧 7 和美国环保署法规。高压直喷技术支持的发动机为燃料电池提供了一种可行的替代方案，允许继续使用熟悉的基于柴油的发动机架构——这使得原始设备制造商和车队运营商的转型更具成本效益。

在这种设置中，氢在空气被压缩时喷入燃烧室，同时喷射少量引燃油（如生物柴油），用于引发点火，进而使氢与空气燃烧。沃尔沃的燃油喷射系统采用双同心针喷油器 —— 这是一项专利技术，能够精确地将引燃油和氢输送到气缸中。它首先喷射少量引燃油以启动燃烧，随后喷射高压氢气。

通过内部创新以及与 CMB.TECH 和 Cespira 等的战略合作伙伴关系，沃尔沃在推进双燃料和高压直喷氢技术的同时，正在创造切实可行、可扩展的化石燃料运输替代方案。

连同电池电动车辆以及氢动力燃料电池和柴油发动机，沃尔沃的三管齐下策略正在推动有针对性的竞争，以满足全球可持续发展标准。

关于作者大卫・布莱赫曼（刊登于 Forbes）

加州州立大学洛杉矶分校教授大卫・布莱赫曼，同时也是氢研究与燃料设施的技术总监。