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寻“氢”之路

HD Auto 11浏览 2023-07-11 IP属地: 上海
做难但正确的事。

寻“氢”之路

文|Toretto

21世纪,人类正在从化石燃料时代向绿色能源时代迈进,这个过程既是化石能源消耗向绿色再生能源的转变,同时也是从高碳燃料向低碳燃料转变。

高能、可再生、低碳甚至是“零碳”,理想能源的标靶最终指向了“氢”,毕竟这是一种零碳排放的高能清洁能源,氢气和氧气充分反应的最终产物只有水。

因此,现阶段提到燃料电池,很多人习惯在前面加一个字——氢,也就是氢燃料电池,暗示着一场能源动力的变革已蠢蠢欲动。

面对这样一个充满诱惑的能源,资本、政府、企业纷纷出手,氢燃料电池市场逐渐火热。

终极能源的诱惑

人类每一次的能源变革都是提升减碳加氢、提升能量密度的过程。

古代木材作为燃料的能量密度只有每公斤0.13兆焦,现在标准煤、石油、天然气直到氢气,氢气作为一种高能、高效的能量载体,能量密度最高达到了140兆焦。

而且氢能是一种可再生能源,获取方式多种多样,无论是工业副产品、石化能源还是水,人类都可以通过各种方法从中获取氢气。

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在终端反应来看,氢气和氧气充分反应生成的只有水,零碳环保,符合当下的大方向正确。

氢能如此诱人,但发展之路依旧坎坷,尤其是在汽车行业。

1966年10月28日,在美国密歇根州,通用汽车展示了一款名为Electrovan的概念车,被视为是全世界第一辆燃料电池车,由于成本过高,当时没有得到推广。直到1973年,第四次中东战争爆发,带来了第一波燃料电池民用化的热潮。

当时国际石油输出国组织(OPEC)对以色列等国实施石油禁运,仅仅3个月时间,从1973年10月1日至1974年1月1日,国际油价从每桶3.11美元上升到11.65美元,引发了全球性石油危机。

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石油危机使得民用燃料电池汽车的研发和投入火热了一段时间,但这波浪潮并不持久,随着危机的暂时解决,燃料电池的热潮就慢慢冷下去了。

第二次浪潮兴起于2000年前后,由加拿大的巴拉德等燃料电池生产企业推动。但是因为当时的技术没有成熟到商业化应用的阶段,车企并不支持他们,消费者也没有需求,零部件供应商一方撑不起燃料电池汽车市场,最终氢动力汽车也没有发展起来。

此后一段时间内,由于氢燃料汽车在全球范围内迟迟无法实现量产,不少政策逐渐向搭载锂电池的纯电动汽车倾斜,氢燃料汽车全产业链频现倒闭潮。

到了2014年,丰田终于推出全球首款量产氢燃料电池汽车Mirai,沉寂多年的氢能汽车行业才得以复苏。

以此为起点,第三波氢能浪潮在汽车领域的暗流开始涌动。事不过三,或许这波氢燃料电池的商业化真能起来。

因为,在企业出手的同时,各国政府开始出手制定战略。

日本等多国已经将氢能社会定为国家战略。尤其是新冠疫情爆发以来,德国等国将氢能视为振兴经济的重要手段。2020年6月,德国宣布将再投入90亿欧元以支持氢能的发展。据悉,全球已有近30个国家和地区发布了氢能战略。

中国在这方面也已开始布局。2016年5月,中共中央、国务院印发《国家创新驱动发展战略纲要》,表示要“开发氢能、燃料电池等新一代能源技术。”

之后的2019年,氢燃料电池首次被纳入《政府工作报告》,2020年,氢能被纳入《能源法》征求意见稿。2022年3月,《氢能产业发展中长期规划(2021-2035 年)》出炉,提出要建立 "1+N" 政策体系,明确氢能战略定位。

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毕竟在政策之外,氢能产业更是一个让资本和企业垂涎的庞大市场。据国际氢能委员会预测,到 2030 年,全球氢能领域投资总额将达 5000 亿美元,到 2050 年,氢相关的市场规模可达2.5万亿美元。中国市场前景同样广阔。

爱尔铃克铃尔集团亚太区销售副总裁陈虎表示,他们对中国市场长期看好,在苏州已经落地有半自动化组装线的生产基地,并且开始布局金属双极板的生产。“中国燃料电池市场的发展比国外更快,要求我们在本土化和成本上下更大的功夫。”

终极能源的噱头加上未来庞大的产业链市场,谁能抵挡氢的诱惑?

氢能发展的窗口期

燃料电池技术原本应用于航空航天以及军事等领域,从技术本身来看,相对成熟,不存在太大的难点。

但正因为被用在不计成本的航天和军用领域,燃料电池技术门槛其实很高,拓展到民用领域,如何削减成本成为关键。

无论是国内还是国外,制约氢燃料电池汽车发展的核心要素之一就是氢气这一能源本身。

在用户和政府端,对于燃料电池汽车的认知非常不充分,对于其安全性的质疑很多。同时法规标准也不完。作为交通领域的能源,氢能的供给规模和价格不足以支撑大规模商业化推广,氢燃料的加注困难,费用偏贵。

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氢能产业链分为制氢、储氢、运氢和加氢等几个方面。

以最终端的加氢站为例,里面的设备就包括压缩机、加氢机、顺序控制柜、卸气柜等等。一家氢能技术公司的董事长对HD Auto表示,“加氢站里面建站很多设备是来自国外的品牌,目前来看(比例)还很难降下来。”

据了解,目前氢气出厂只要几块钱,但经过脱硫、纯化、加压运输、气站储存,到了加氢站可能还要升压,此外加气站成本可能占到40-50%,综合成本算下来就很贵。有氢燃料电池资深工程师告诉HD Auto,“目前不含补贴的终端氢气加注价格在60到70元一公斤。”

但是业界普遍认为,氢气价格达到20-25元才能够让用户有好的体验,现在加氢价格动辄每公斤六七十元,补贴后也在40元上下,相比加油或者充电,汽车加氢的单位价格更贵,因此,短期很难通过纯市场化的行为进行推广。

不过氢能发展的窗口越来越大,储运问题也在逐步解决。据央视财经报道,全国首条“西氢东送”管道已经启动,从内蒙古为起点的400多公里长的管道计划每天输送270多吨绿氢到京津冀地区。中国石化燕山石化公司首席专家李军良介绍称,该条管道的运氢成本在几元钱一公斤,比起目前的长管拖车降低了近百分之八九十。

另一方面,氢能全产业链发展的痛点还是在于“规模”。

从基础设施上来看,国内加氢站数量稳步提升,尤其是加油站和加氢站逐步融合共建,从2020年的70多座提升至如今的超350座,但是一旦分布于全国的省市来看,平均每个省市10座的加氢站仍难以形成规模效应。

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更关键的还是需要从落地上来看,储能、工业等领域对于氢能有需求,汽车交通行业同样是具有未来。

虽然如丰田、本田等国际企业开始发力氢燃料电池乘用车,但更多有识之士都在呼吁从商用车领域切入更为合适。

爱尔铃克铃尔集团全球客户销售总监、技术专家 Dr. Mohsine Zahidzhe告诉HD Auto,如果要将燃料电池技术运用并部署到乘用车上,前提必须要有相应的基础设施。也就是说,如果没有加氢站,对乘用车而言目前还没有办法更好发挥其作用。

一家国内汽车公司的高层也对HD Auto表示,“燃料电池的乘用车受到基础设施制约较大,目前来看更适合先应用于商用车领域,围绕加氢站进行运营,并在公共交通、物流以及城市出行等领域中率先落地。”

确实,相较乘用车,客车和卡车对燃料电池的技术要求更低,商用车规模化可以培育一批能源供给、零部件甚至是材料的供应商,把中国自主的产业链打造起来,然后逐步提高技术水平,进而扩展到乘用车领域。

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不过乘用车也不是没有机会,陈虎表示爱尔铃克铃尔也在跟合作伙伴讨论乘用车项目,不过主要是政府组建的车队,用于共享出行领域,这样可以集中加注氢气,不失为一个好的解决方案。

未来很长一段时间,结合混动,乘用车继续坚持纯电路线,客车、卡车等商用车领域提升应用燃料电池技术的比例,“双线并进”将是新能源汽车的发展趋势。

氢能的窗口期已经开启,且仍将开启很长一段时间,这条路上的前行者们都在做难但正确的事。

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