乘用车 外媒:FCEV氢动力技术真的环保且适合私家车吗?
浦祺祥 POST:2020-10-4 08:00 复制链接 看图
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  尽管市场对于电池电动汽车(BEV)的认可要远远超过燃料电池电动汽车(FCEV),但氢气作为化石燃料的绿色替代品仍然引起人们极大的兴趣。上周,英国首列氢动火车进行了首次运行,而欧盟在7月发布的氢动战略中也为这项技术站台。从用户的角度来看,氢气似乎显然就是燃油机的终结者,到加氢站仅需5分钟便可以充满一罐氢气,然后继续以与过去100年相同的方式开车。但从更深层的角度来看,有很多主要原因证实氢动对于个人交通来说并不是一个环保的未来。

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图为加氢口盖有氢动标识的汽车。氢气真的如所说的那样对于汽车来说环保吗?

  从丰田全球首款量产FCEV的Mirai来说,可以肯定的是,氢动概念的驾驶体验挺不错。丰田Mirai极度舒适,尽管加速时会发出奇怪的声音,只要按电动车的标准来说,它并不是很快。全新第2代丰田Mirai将于2021年面世,将采用后轮驱动,续航里程增加多达30%,看起来会是一个更有可能获得成功的尝试。丰田暗示全新Mirai运动感十足,潜在竞争对手包括特斯拉Model S等。而现代Nexo FCEV同样也与丰田Mirai一样昂贵。

  但是,对于当今世界大多数地区的日常用户而言,这些氢动汽车并不可以正常使用。目前,全英国只有10家加氢站,其中大部分都在伦敦附近,而美国加利福尼亚州有42家加氢站,意味着必须非常幸运地住在一个加氢站附近才能拥有一台FCEV,同时加利福尼亚州也是氢动汽车数量最多的地区(最新统计为8573个)。反观,2019年加利福尼亚州有22,620个电动汽车充电桩,而2020年10月在英国共有12,705家充电站19,705个充电桩。相比之下,伦敦或加利福尼亚州的加氢站数量很少。此外,在紧急情况下,BEV可以用所谓的“老太太充电器(Granny Charger,指相比正常充电器的超慢速充电)”从常规家用插头充电,但是如果FCEV氢气用完了,那就只能祝您好运,呼叫拖车了。

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图为一台丰田Mirai正停在加氢站。加氢站网点稀少,燃料昂贵。

  另一个问题是氢气的成本。在英国每公斤氢气的价格为12英镑(约人民币105元),而在美国加利福尼亚州的平均价格为16.51美元(约人民币112元)。丰田Mirai每公斤氢气可以行驶60英里(约96公里),这是英国普通BEV行驶每英里里程价格的五倍,而美国因为电价往往更便宜,行驶每英里的价格会更高。实际上,在美国,化石燃料汽车行驶每英里的成本甚至可能更低。HIS市场咨询公司预测,到2030年,以可再生能源为主导的绿色氢燃料才可能具有成本竞争力,而到2025年,氢气价格仅下降30%。但是,氢气必须再便宜300%甚至更高,才能接近BEV行驶每英里的价格。

  所有上述困难都是推广早期出现的问题。从本质上讲,FCEV就是十年前的BEV,如果销量起飞,这些难题也将迎刃而解,会有更多的加氢站,氢气的价格也会下降。氢动技术更大的问题则是绿色认证,这一点值得怀疑。天然氢气处在坚硬的岩石中间,一方面,可以从天然气等分离出氢气,根据所使用的方法会产生一氧化碳或二氧化碳副产物,分离过程就不再是“零排放”。不过,产生的二氧化碳可以通过捕集、埋存、利用,从而避免了大量排放制得的氢,这样的氢气称为蓝氢。尽管与汽车排气管排出的一氧化碳/二氧化碳相比,内燃机排放更明显,但制氢过程肯定会产生温室气体。

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图为电池电动、燃料电池电动和化石燃料汽车的相对效率,来源欧盟运输与环境署。

  从环保的角度来看,更有希望的则是绿氢,即通过来源于风能和太阳能的可再生能源电解水制取,仅释放出氧气作为副产物,而不排放碳。加氢站只需供水和供电即可内部生产氢气,但电解加工非常低效,将水转化为氢气和氧气会损失48%的电能。相比之下,电池组将存储几乎所有的电能。无论氢气采用哪种方式制氢,再转化为汽车燃料电池电量来驱动电动机都将损失约50%额外的电能。副产品确实是无污染的水蒸汽,但失去了大量的能量,更不用说还有蓝氢,伴随着温室气体的产生。

  可以理解的是,大多数氢动的支持者更喜欢绿氢,即使在能源使用方面效率较低,同时目前的数量也非常低,全球范围内仅占氢气产量的1%。借助可再生能源,绿氢与由可再生能源驱动的BEV一样无污染。但是,由于在将电能转换为氢气再从氢气转换为电能的过程中会损失大量电能,因此需要大量的电力,进而让这种低效方式不那么重要了。当用电需求不足而可再生能源供电高峰时,制氢则是一个有益的补充。举例来说,丰田声称在过去十年中浪费了8.7TWh的风能,这些电能足以产生156,000吨的氢气。这种观点确实可行,我们可以使用氢气存储多余的能量,以备将来用于车辆。此外,还有一些较大的车辆(例如飞机和轮船),单位重量和空间提供的充足电池电量很可能会掩盖绿氢低效率的缺点。

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图为加氢站加氢机上的氢气标识。电解氢以及燃料电池效率低下,比电池浪费的电能要多得多

  但是,用氢来存储剩余的电力供应仍然没有得到广泛普及,对于私家车来说,与电池电力相比,氢气缺点有点多。尽管电动车充电基础设施远未达到所需的水平,但仍比加氢提前了十年,而且未来很可能会依然如此;电力也比氢气便宜得多;同时电动车能够通过插入家用插座在家里充电,改变了生活方式。

  不过,最大的问题是,根据欧盟运输与环境署统计,FCEV和BEV的电能浪费量分别为78%和27%。在目前仍需要节省电能而不是丢弃的世界中,这是我们无法承受的。无法使用电池的车辆上推广氢气是可以原谅的,但如果把FCEV应用到汽车上,而效率比BEV低3倍,则完全是更环保交通方向发展的逆行倒施。氢动技术的更多消息,敬请关注后续报道。(来源:forbes 编译:张季冬)

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