全球视野:我一直认为氢能汽车没有机会,但现在我改变看法了。

维克·

Blue Sky Productions的总裁约翰·麦克尔罗伊发表观点:为何对氢能汽车的认知发生了转变?液氢燃料在重载卡车、火车、轮船乃至飞机大有可为,原因皆在于:航程、能量密度以及加氢所需的时间!

众所周知,氢动力汽车在市场上缺乏竞争力的原因包括:燃料电池成本过高、氢气价格昂贵且缺乏完善的基础设施支持。此外,大众普遍认为电池电动汽车更为优越。麦克尔罗伊原来也是支持这种观点。

然而,麦克尔罗伊最近越来越相信,在特定的应用场景下,氢燃料电池汽车具有不可忽视的优势。尽管当前还未普及,但在未来的一两年里,氢燃料电池汽车或许能在长途重载卡车运输等领域超越纯电动汽车。

随着全球逐步迈向低碳未来,交通运输领域存在三种发展路径:电池电动、氢燃料电池或内燃机零碳燃料。

电池电力已在市场上崭露头角。电池成本持续降低,车辆续航里程不断提升,充电时间也在逐步缩短。电网设施已经完备,足以支持电池充电。然而,对于众多大型卡车和公交车队而言,纯电动汽车尚无法胜任此项任务。

零碳燃料无疑是一种极具吸引力的替代方案。一种无碳的直接燃料将立即实现内燃机的净零碳排放。然而,迄今为止,尤其是保时捷在智利一家实验炼油厂开发的净零燃料,成本昂贵。目前该燃料的售价高达 45 美元/加仑。保时捷预计在未来两年内将其价格降至 8 美元/加仑。这令人拭目以待。然而,从与一些动力系统专家了解到的情况是,并未预期看到所需燃料量、所需成本或节省内燃机所需时间的显著下降。

这便是为何诸多企业(如丰田、博世)正致力于将氢气作为内燃机的燃料。然而,他们仍需面对成本、基础设施以及分销等难题。燃料电池汽车同样面临这些问题,但燃料电池的效率远超内燃机。这是一个至关重要的问题,因为氢气的价格同样居高不下。

现今最优秀的内燃机的热效率约为 40%。大部分在 20%至 30%之间。使用氢气实际上可以将热效率提高至 50%左右。然而,燃料电池的效率约为 65%,因此它们所消耗的氢气远少于燃烧氢气的内燃机。

氢燃料电池在长途重载卡车运输中的优势在于,相较于乘用车,所需的加氢站数量大幅减少。例如,据美国加利福尼亚州估计,仅需 60 个加氢站便可满足长途卡车司机的需求。《减少通货膨胀法案》提供了数十亿美元的补贴来支付其中的大部分费用。

车队对燃料电池卡车表现出浓厚的兴趣,因其加氢时间与柴油机加油时间相当,约为 10 分钟。一家名为 First Element Fuel 的公司与博世力士乐 (Bosch Rexroth) 合作开发了一种低温泵,能够迅速将液态氢注入 8 级卡车中。低温泵站的成本仅为气态站的一半,占地面积也更小,且耗电量仅为气态站的五分之一。每日仅需 15 辆重型卡车加油便可使加氢站实现盈利,而汽车则需要 700 辆。

First Element Fuel 表示,一台低温泵可同时为两辆卡车充氢,补充时间为 10 分钟。在充电方面,电池电动世界中无法做到如此高效。

液态氢作为实现这一目标的重要环节,其能量密度较气体氢而言要高出许多。此外,其运行速度亦可显著提升。然而,这种物质需要在极低的温度环境下进行储存,即-253° C。同时,液态氢也将会在常温条件下由液态转变为气态,因此若将氢能源汽车长时间停放,油箱内的液态氢将会全部蒸发。

但这对于长途货运车辆而言,并非是一个问题,因为它们可以在加满氢后持续行驶,无需长时间停放。

其次,关于氢气的生产方式存在争议,因为如今的氢气大多是通过天然气蒸汽重整得到,这种方式无疑会产生碳排放。因此,First Element Fuel 公司采用了60%的沼气(甲烷)。

续航里程并非卡车驾驶员所面临的唯一挑战;有效载荷亦是关键因素。特斯拉宣称其电动半挂车配备了900千瓦时的大型电池组,可在半小时内充电至70%。然而,这不仅比氢能源卡车加油所需时间更长,而且行驶距离也被限制在564公里。由于电池组较重,导致最大有效载荷只有13,150公斤。

相较之下,氢能源卡车可以承载50,000磅(22.68吨)的货物,行驶超过966公里,且在寒冷气候下行驶里程也不会受到影响。22.68吨有效载荷及加氢过程仅需10分钟。在卡车运输行业,每公里的成本需要精确到分,很明显氢气胜出。

然而,对于燃料电池卡车而言,这并非就说明大功告成了。与电力和柴油相比,氢气目前的价格确实较高。据专家透露,在北美,对于乘用车而言,氢气的价格需低到13美元/公斤才能实现经济效益;对于中型和重型卡车而言,氢气的价格则需低到8美元/公斤。

然而,却没什么人了解氢气在泵中的成本究竟为何。这似乎是一个秘密。据了解,First Element Fuel目前正以每公斤15美元的价格向其合作伙伴客户销售折扣氢气。对于其他企业而言,其实际成本远高于此(同样是一个秘密数字)。

火车、轮船乃至飞机都有望成为液态氢燃料的理想选择,原因同样在于:航程、能量密度以及加油时间。这些领域,市场潜力可能远超长途卡车领域。这正是麦克尔罗伊开始相信氢能源汽车未来前景日益明朗的原因。