氢燃料电池或在重卡与船舶上的机会

文摘   2024-10-08 07:00   湖北  

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马斯克对氢能的态度是相当批判性的。他认为氢能作为能源存储方式并不高效,尤其是在电动车领域替代锂电池的可能性不大。马斯克曾多次公开表达对氢燃料电池技术用于汽车的质疑,称其为“愚蠢的事”或“最愚蠢的储能方式”。

20239月,我参加了在合肥举行的世界先进制造业博览会。我在一个展台前看到了一台国产的氢能发动机(氢燃料电池),用于重型卡车,额定功率210kW。我盯着展台,静静听着其他专业人士与厂家的沟通交谈。我想起我自己曾经整理过的几篇关于氢能未来的文章,在美国选择锂电,日本丰田对氢能发动机近乎放弃的选择,我在这一记得又燃起对氢燃料电池的希望。

2020年 月,自国家提出 3060「双碳」目标以来,氢能热度一波高过一波。但随着行业的发展,以及大家对氢的理解逐渐清晰,市场开始出现分化:乐观的人认为,如今氢能类似 10 年前的锂电池和光伏,虽然还未大规模商用,但从底层逻辑上符合人类能源演化的大方向,是人类最清洁的能源解决方案。从技术进步和商用进展上,氢能在交通领域的「存在感」越发凸显,正处在市场「爆发」前夜。

从全球历史来看,氢能发展热潮在已经不是第一次了。

早在20 世纪 70 年代,石油危机爆发,以及人们对空气污染的关注,引发了第一轮氢能热;第二轮氢能热,发生在 20 世纪 90 年代初,主要源自对气候变化问题的关注,当时以日本和欧洲为代表;第三轮氢能热发生在 21 世纪初,2002 年美国能源部(DOE)发布《国家氢能发展路线图》,开始重点攻关氢能和燃料电池领域的关键技术。2018 年以来,第四轮氢能热的焦点在中国。

最近,特斯拉创始人伊隆·马斯克公布了其「宏图计划」的第三篇章,在向完全可持续能源迈进的五大路径中,就包括在工业领域使用绿色氢能。 

丰田Mirai 氢燃料电池汽车

虽然氢能已经走过了40 多年的发展,氢能产业链在技术上已经打通,但是距离商业化运行尚存距离。现阶段,氢能产业主要受政策推动,氢能产业链链条长、难点多,距离「经济性」还有一段路要走,需要依靠各国政府大规模补贴才能发展。

现在的氢能行业,相当于2013 年的锂电行业。从销量上看,国内氢能汽车的存量在 万辆左右,还是一个小众市场。数据显示,2022 年,国内氢燃料电池汽车产销累计分别完成 3626 辆和 3367 辆,同比分别增长 105% 和 113%

在这个阶段,企业竞争的核心还是市场份额。虽然各家的技术也有差异,但这并不能决定市场的接纳程度,最终还是要靠质量、成本、服务。

从全球来看,相比欧美、日韩等国家,中国还是有差距。除了技术上的差距,从市场维度来看,日韩市场氢能商业化的成熟度也远高于中国,主要是因为他们的应用主要集中在几个大城市群,基础设施比较容易布置。同时,通过车辆购置补贴以及碳税等因素,使得他们的购置成本会比较低;相比之下,国内国土更大,基础设施的布局会更慢一些。

15年前,氢能源和新能源类别里锂电池、光伏太阳能电池的应用,有大致相当的困难和希望;但 15 年过后,氢能已经渐渐边缘化。在这条赛道上,还有最后一位选手没有放弃,那就是日本。

20225月份,马斯克接受《金融时报》采访时,被问到氢能源是否可以加速从化石能源转型到清洁能源。马斯克的回复斩钉截铁,他说:我已经被问过一两百次对于氢能源的看法了,从存储到制备,它都不是一种好的选择,我不会参与氢燃料电池的辩论,因为我觉得这极端愚蠢。

马斯克的主要论点在于氢能源生命周期效率低下,特别是考虑到制氢过程中的能量损耗(电解水制氢耗能较高)、氢气的运输和储存成本以及燃料电池转化效率等因素。他主张直接使用电能(比如通过锂电池)驱动汽车更为合理有效,因为电动车可以直接利用电网的电力,而不需要经过能源转换的中间环节。

和马斯克有类似看法的还有大众汽车的CEO。他说,尽管钢铁行业、化工行业和航空业都需要绿氢,但它不应该出现在汽车行业中,绿氢成本太高且难以运输。

但丰田的董事长丰田章男认为,氢能才是终极能源,不只是在汽车领域,而是在整个能源领域。

我国内氢能企业要加速商业化,必须解决好两个问题:第一个就是运营效率,包括车辆和零部件的质量和一致性,减少故障率;第二个是关注运营的成本。除了通过规模化降本,还要通过材料优化来进行技术降本。同时,把氢耗降下来,提高能源使用效率。

机会总是留给有准备的人。如今,比亚迪在新能源乘用车领域,已经成为现象级的存在。去年销量达到300万辆,市场占有率超过40%。这背后的原因,一方面受益于 2009 年开始的补贴,另一方面也是因为比亚迪 20 多年的技术积累。

氢能赛道也会走过相似的路径。当行业从政策驱动走向市场驱动,如何精准洞察终端用户的需求,将是每家氢能企业必须要思考的问题。

2021年,日产宣布暂停了与戴姆勒、福特研发燃料电池的计划,紧接着是本田,之后全球多家企业均宣布暂停研发。氢燃料电池的成本及基础设施是制约其发展的重要原因,在乘用车市场的黯淡。

正如展台上的用于重型卡车,额定功率210kW的氢能发动机,

氢能在重型卡车及船舶领域的应用确实正在进行大规模化的探索和发展,并且在全球范围内取得了一些实质性进展。中国已经在积极推动氢能重卡的大规模应用,并在氢能重卡的规模化采购和运营方面取得了显著成绩,部分企业和地方政府大力投资建设氢能产业链,包括加氢站网络、氢燃料电池核心部件国产化等,以支持氢能重卡的商业化运营。国际市场上,包括欧洲和美国在内的多个国家和地区也在加大对氢能重型商用车的投入,多家汽车制造商如尼古拉(Nikola)、现代(Hyundai)等推出了氢燃料电池重型卡车原型车和初步批量生产的车型,并在特定区域进行了商业化试运营。

同时在船舶领域,氢能在船舶行业的应用研究同样活跃,尤其在渡轮、内河航运以及远洋货轮等不同类型的船舶上都有试验项目和概念设计出现。一些国家和公司正着手研发氢燃料电池动力系统应用于船舶,探索零排放的海运解决方案,如日本、挪威等国已经在短途航线的客船上开始了氢动力船舶的实验运营。此外,还有研究提出液氢、氨等氢能载体应用于长距离航海的可能性,以实现国际航运的脱碳目标。

我们简单分析一下商用重卡与船舶场景能够适合用氢能的几点原因:

首先,商用车迫切需要清洁转型。商用车是出了名的高排放,2021年,商用车的保有量占全国车辆的12%,但它消耗的汽柴油占了51%,排放的二氧化碳占了56%,污染物排放占比更是高达80%

其次,固定线路,可以解决氢能储运的“先天不足”。商用车行驶的路线是固定的,加氢站密度的问题很好解决;商用车也基本停放在露天环境,泄漏的氢气马上会被稀释,爆炸风险大大降低。

最后,“工业副产氢”能很好地解决能源的供应问题。这里用的氢是工业副产品,成本低,每公斤16元的价格,是电解水制氢的三分之一。产业分布也广,能产生副产品氢的焦化工业在全国很多省市都有分布,并且能和重卡运输的需求区域重叠,氢能供应很方便。

氢燃料电池在乘用车市场的黯淡,或许会在重卡或船舶行业,点亮一片机会。

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