氢燃料电池希冀借卡车市场寻求商用突破
■ 中国工业报 周 彧 本田五十铃协议或成 “商用燃料电池卡车的黎明” 日本本田和五十铃两家传统汽车巨头日前宣布,将联合研究使用重型卡车用氢燃料电池,希望通过将零排放技术应用于大型车辆来扩大燃料电池的使用。上世纪90年代初,双方曾达成协议,由五十铃在北美市场为本田生产运动型多用途车。 业界人士就这一事件评论说,尽管更多的汽车制造商正在开发新型电动汽车,以满足越来越多的国家和地区出台日益严格的排放法规,但从技术角度,氢燃料电池技术较之电动汽车显然更有优势,因其发展速度相比电动汽车更慢,也因此具有后发优势。在目前舆论普遍认为电池驱动的电动汽车是适合城市客车的解决方案之外,越来越多的业内专家倾向于认为氢燃料电池是给卡车、公共汽车和其他大型车辆提供动力的有效方式。不过本田公司发言人在新闻发布会上也对记者承认: “尽管我们在氢燃料电池汽车领域进行了大量的研发,但尚未研究出将这项技术应用于商用车的最佳方式”,因此希望 “这种合作关系将帮助我们做到这一点。”五十铃公司表示,作为为期两年的协议的一部分,公司将在其商用卡车上测试本田为乘用车设计的燃料电池动力系统。该公司女发言人解释: “我们认为,氢燃料电池技术非常适合长途运输的重型卡车,这次合作将使我们能够进一步研究这个问题。”这可能为氢燃料电池技术在更大范围的应用铺平道路。她补充说,该公司还在开发各种低碳动力系统,包括用于短途运输的电池电力技术。 凭借Clarity燃料电池轿车,本田成为少数几家开发和销售燃料电池动力轿车的汽车制造商之一。而轻型和中型卡车专家五十铃多年来一直专注于柴油发动机技术,迄今尚未推出全电动汽车。双方此次达成合作协议,将有望开发出适合于包括重型卡车在内的不同种类车辆用的氢燃料电池动力系统,改变电动汽车一枝独秀的局面。数据显示,在全球范围内,纯氢燃料电池汽车起步价约为7万美元,无论是涉足该领域的车企还是进入商业化生产的车型明显供应不足。自2015年左右上市销售以来,本田Clarity和其他燃料电池汽车的销量与电动汽车、燃油汽车无法相比:2018年,本田仅售出654辆Clarity氢燃料电池汽车,而本田全球年销量为523万辆。目前,Clarity仅在日本和美国通过租赁计划销售。 随着电动汽车、自动驾驶汽车和其他新技术的崛起,汽车制造商正联手加强氢燃料电池汽车领域的竞争布局。目前,正在开发中的燃料电池卡车包括 KenworthT680、Nikola氢燃料卡车、丰田BigRig燃料电池卡车概念车以及VisionTyrano卡车。 氢燃料电池列车异军突起 作为本田和五十铃计划中的氢燃料电池卡车最重要的目标市场——美国,则对氢燃料电池驱动的轻轨列车更有兴趣。 美国第一个零排放 “氢燃料火车”项目将落户于加利福尼亚州南部。加州圣贝纳迪诺县交通管理局计划从2024年开始运营一辆来自瑞士供应商Stadler的FLIRTH2列车。据悉,第一组列车由两节装有燃料电池和氢燃料罐的车顶电源包的车厢组成,在圣贝纳迪诺和雷德兰兹之间9英里的通勤铁路线上运行,合同价值2350万美元,此外甲方还可额外选择购买四组列车。 法国工业巨头阿尔斯通研发的氢燃料电池动力驱动的CoradiaiLint列车目前已经在德国的一条通勤铁路线上投入运行。阿尔斯通表示,法国和英国多地已经或正在采购其氢燃料电池列车。2015年,中国首辆燃料电池电车投入运营,并获得了地方政府的深度关注。阿尔斯通的分析师称,电力驱动的铁路机车需要建设昂贵的接触网电力线和对轨道系统进行电气化改造,而美国90%的铁路网尚未实现电气化,采用车载氢燃料电池系统的列车能够在现有轨道上运营,无需额外投资改造线路,因此在美国市场有巨大潜力。这也是加州成为早期的自然市场的原因。 在氢燃料电池卡车方面,南加州廉价的太阳能发电已经成为总部位于凤凰城的创业公司——尼古拉氢能卡车计划的关键。该公司计划与挪威Nel合作建立和运营一个毗邻高速公路的加氢网络。这些加氢站也与其初始客户、啤酒制造商安海斯-布希 (An-heuser-Busch) 很 近 。 特 雷 弗·米 尔 顿(TrevorMilton)创办的尼古拉卡车计划自2020年起年产25辆氢燃料电池卡车,2021年生产400辆。预计到2022年,该公司每个加氢站每天以可再生电力生产8吨 “绿色”氢气,满足250辆氢燃料电池卡车的需要。 21世纪20年代或成氢燃料电池时代存争议 主张制定严厉的反污染排放法律运输的产业研究员、加州大学教授和加州大气资源委员会委员丹·斯珀林认为,既然电动汽车已被证明切实可行,那么 “源自电池产能扩大带来的成本下降也会在氢燃料电池和可再生氢技术方面重现”。针对特朗普政府倡导在国内进行石油钻探、采矿和水力压裂开采页岩油,以及主张放松空气污染和水污染的环境指导方针,分析人士指出,全球对碳排放导致的气候变化的成本和对其带来的危险的广泛担忧,电动汽车和氢燃料电池汽车正走向普及,清洁能源市场逐步增长,促使来自投资家的数十亿美元持续不断投入到对更清洁、可持续的替代能源的研究中,不仅创造了消费者,也让一个广阔的商业市场逐步成型。这与特朗普政府的政策形成了对比。 业内人士也指出,氢动力技术在美国已有数十年历史,美国航空航天总署 (NASA)在研发航天器过程中有丰富的技术储备,但因原材料昂贵 (如燃料电池消耗大量贵金属、碳纤维燃料箱成本居高不下和耐久性不佳)等原因而未得到重视。美国氢气主要来源于天然气工业,其生产流程中的碳排放削弱了氢能作为一种绿色燃料的吸引力。在过去的10年,技术进步使得制氢成本大幅度降低,燃料电池中的铂等贵金属被廉价材料取代,耐久性能和极热、极冷性能不断提高,廉价的可再生风能和太阳能发电的普及降低了电解法制氢的电力成本,以及以挪威Nel天然气制氢技术的面世。据行业研究员伍德·麦克肯泽估计,从2000年到2019年底,全球用于绿色制氢的电力仅为252兆瓦, “到2025年,全球用于绿色制氢的电解槽用电量将增加3205兆瓦,增幅为1272%。” 不过,美国能源部研究人员说,虽然在欧洲使用阿尔斯通技术的雷德兰通勤线和支线客运列车等短程项目是可行的,但氢燃料电池还没有准备好进入更大的货运铁路市场,后者是一个更为庞大的市场。由桑迪亚国家实验室受美国能源部和联邦铁路管理局委托撰写的一份调查报告称: “长途货运机车牵引是最具技术挑战性但社会价值最高的领域,与氢能相比,柴油在体积上、规模效益上更有优势。”报告认为: “未来的关键是推动技术进步,包括研发效率更高的燃料电池系统来降低成本,通过使用先进材料研发出模块化、耐久性更好的膜电极组件,研发更紧凑的控制系统,以及提供更有竞争力的价格。”
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