電動(dòng)汽車(chē)和氫燃料電池汽車(chē)，誰(shuí)才是內燃機的終結者?
在Model 3的引領(lǐng)下，特斯拉進(jìn)入了快車(chē)道。另一邊，燃料電池卻在起跑線(xiàn)上停滯不前。在取代內燃機汽車(chē)方面，電動(dòng)汽車(chē)似乎已經(jīng)贏(yíng)得了比賽。但從長(cháng)遠來(lái)看，燃料電池內在的環(huán)保優(yōu)勢可能會(huì )讓它取得終極勝利。
但是，在此之前，它還要跨越很多的障礙。IHS Markit預測，到2032年，純電動(dòng)汽車(chē)的產(chǎn)量將達到每年近1800萬(wàn)輛，而燃料電池汽車(chē)（FCEV）的產(chǎn)量將不到50萬(wàn)輛。似乎這樣看來(lái)，這場(chǎng)比拼已見(jiàn)分曉。
電池確實(shí)引起了一些環(huán)境擔憂(yōu)。鈷、鋰、鎳和銅等電池常用的關(guān)鍵金屬的開(kāi)采經(jīng)常會(huì )引發(fā)人們對工人和環(huán)境安全的擔憂(yōu)。此外，電池的回收也是一大挑戰。更重的電動(dòng)汽車(chē)可能會(huì )釋放出更多的輪胎顆粒，危及健康。在德國這樣的國家，煤炭仍然經(jīng)常被用來(lái)發(fā)電，因此電動(dòng)汽車(chē)的二氧化碳排放優(yōu)勢在這些地方并不明顯。
氫燃料懷疑論者指出，傳統制氫過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳與燃料電池節省的一樣多。要想借助風(fēng)能、太陽(yáng)能和非高峰時(shí)期水電等可再生能源以具有競爭力的價(jià)格提供足夠的氫，也不太可行。倫敦帝國理工學(xué)院機械工程客座教授、牛津大學(xué)工程科學(xué)教授高塔姆·卡爾加吉(Gautam Kalghatgi)表示，即便可以，配送和存儲成本也高得令人望而卻步。
特斯拉的馬斯克（Elon Musk）就是質(zhì)疑氫燃料電池的代表人物，稱(chēng)其為“傻瓜電池不是燃料電池”，“令人難以置信的愚蠢”。但一些汽車(chē)制造商仍大量投資這一技術(shù),作為一種保險政策,防止競爭對手意外破解該技術(shù)。
就在上周，奔馳母公司戴姆勒宣布與沃爾沃卡車(chē)達成協(xié)議，共同承擔研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售燃料電池卡車(chē)的成本。根據他們宣布的計劃，2025年之后，大型長(cháng)途燃料電池驅動(dòng)卡車(chē)將進(jìn)入市場(chǎng)。但與此同時(shí)，戴姆勒表示，將擱置燃氫料電池乘用車(chē)的計劃，目前它制造了一些GLC F-cell車(chē)型。
那么，氫燃料電池相比電池有什么優(yōu)勢?法國巴黎銀行集團(BNP Paribas Group)旗下的Arval列出了下列優(yōu)勢和劣勢。
優(yōu)勢：
·與電動(dòng)汽車(chē)充電相比，氫燃料補給速度更快，只要3到5分鐘，就像汽油車(chē)一樣。
·無(wú)有害排放;只產(chǎn)生水。
·300英里左右的續航令人印象深刻，可與傳統汽車(chē)相媲美。
·工作效率高;燃料電池動(dòng)力系統從氫中獲取能量的效率要比傳統汽車(chē)從汽油或柴油中獲取能量的效率高得多。
劣勢:
·加氫站還很稀少。
·盡管氫燃料汽車(chē)在燃料補給成本上與傳統燃料相似，但開(kāi)發(fā)這項技術(shù)并不便宜，儲存或運輸氫的成本也很高。
除了上述劣勢外，要想保證不增加二氧化碳排放，用于制氫的電必須來(lái)自可再生能源。
與此同時(shí)，行業(yè)內也傳來(lái)了氫儲存技術(shù)取得突破的消息，似乎能緩解燃料電池汽車(chē)的一個(gè)主要問(wèn)題：安全儲存的巨大成本。美國西北大學(xué)教授奧馬爾·法哈（Omar Farha）研發(fā)出了“沐浴海綿”（Bath Sponge）技術(shù)，據說(shuō)能夠低壓儲存和釋放大量的氫，成本也更低。
寶馬表示，一段時(shí)間內，各種技術(shù)還將共存，氫燃料電池可能是繼汽油、柴油和電池之后的第四種選擇。
“我們X家族的高端車(chē)型(4x4s)會(huì )是特別合適的選擇?！睂汃R前研發(fā)董事會(huì )成員克勞斯·弗羅里希(Klaus Froehlich)在3月份的一份聲明中詳細介紹了寶馬i Hydrogen NEXT概念車(chē)。寶馬稱(chēng)時(shí)機尚未成熟，基礎設施也尚未到位，還沒(méi)有將這款車(chē)推向市場(chǎng)的計劃。
“我們認為，作為能源載體，氫必須首先使用綠色能源，以有競爭力的價(jià)格實(shí)現足量生產(chǎn)。然后氫將主要用于那些不能直接電動(dòng)化的應用，例如長(cháng)距離重型運輸?！?弗羅里希說(shuō)。
寶馬放棄了最初的氫燃料計劃，此前曾靠燃燒氫來(lái)驅動(dòng)汽油發(fā)動(dòng)機。目前它已經(jīng)采用燃料電池，在車(chē)中產(chǎn)生電來(lái)驅動(dòng)電機。該公司還與豐田合作開(kāi)發(fā)燃料電池技術(shù)。美國市場(chǎng)中的主要氫燃料汽車(chē)包括豐田Mirai、本田Clarity和現代Nexo。
最近的一份報告中，彭博新能源財經(jīng)(Bloomberg New Energy Finance)指出了氫能源開(kāi)發(fā)的可能性，但表示需要全球政府在10年內拿出1500億美元的補貼資金才能做到?？紤]到新型冠狀病毒疫情的爆發(fā)，這可能還會(huì )再推遲一兩年。
歐盟也正在推動(dòng)一項氫計劃，不過(guò)該計劃將針對航空和重工業(yè)。
到2030年，歐盟的轎車(chē)和SUV的平均燃油經(jīng)濟性要達到92英里/加侖，因此汽車(chē)制造商會(huì )歡迎新的環(huán)保燃料。根據歐盟的這一要求，到2030年，幾乎所有新車(chē)都必須使用電為動(dòng)力。但迄今為止，電動(dòng)汽車(chē)只成功地進(jìn)入了高價(jià)市場(chǎng)。
盡管歐盟上述目標旨在實(shí)現2030年經(jīng)濟型電動(dòng)汽車(chē)成為主流的目標。但行業(yè)人士預測，這一想法將以失敗告終。
根據IHS Markit的預測，到2030年，純電池驅動(dòng)的轎車(chē)和SUV的全球產(chǎn)量將僅占市場(chǎng)總量的15.9%，而汽油、柴油和混合動(dòng)力汽車(chē)的產(chǎn)量仍將略高于70%。理智地來(lái)看，歐盟應該敦促汽車(chē)制造商生產(chǎn)更高效的內燃機汽車(chē)。
美國投資研究機構能源與資本(Energy & Capital)報告指出，致力于推動(dòng)這項技術(shù)的 Hydrogen Council估計，到2050年，氫將為4億多輛轎車(chē)和SUV、2000萬(wàn)輛卡車(chē)和500萬(wàn)輛公共汽車(chē)提供動(dòng)力。氫將提供世界18%的能源。
在歐洲率先采用燃料電池的是德國溫格工程 (Wenger Engineering)。該公司總經(jīng)理戴維·溫格(David Wenger)會(huì )定期組織有關(guān)燃料電池的研討會(huì )，探究這項技術(shù)為什么是必然的。
溫格表示，許多投資已經(jīng)開(kāi)始轉向氫燃料，豐田和現代等公司在這方面處于領(lǐng)先地位，已經(jīng)向世界展示了這項技術(shù)的工作原理。
“人們開(kāi)始意識到氫燃料的好處，因為該行業(yè)正努力履行《巴黎協(xié)定》(Paris Agreement)中有關(guān)氣候變化的義務(wù)，而投資者正在幫助改進(jìn)氫燃料產(chǎn)品并降低成本?！睖馗癖硎?。
如果能充分利用德國、丹麥、荷蘭、蘇格蘭的可再生風(fēng)電能源和瑞士的水力發(fā)電的過(guò)剩產(chǎn)能，歐洲的氫供應不會(huì )成為問(wèn)題。另外，德國的化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的氫氣以前都被作為廢物燃燒了。
那么，為什么購車(chē)者應該選擇燃料電池而不是電池?
“電池并不是萬(wàn)能的。例如，那些生活在大城市的人會(huì )發(fā)現很難給電動(dòng)汽車(chē)充電。向氫燃料的轉變將是緩慢的，但是肯定的，到2030年，我估計德國大約5%的汽車(chē)和卡車(chē)將使用燃料電池?！睖馗裱a充說(shuō)道。
卡爾加吉教授表示，交通用氫更像是一種利基發(fā)展，充分利用目前會(huì )被浪費的多余可再生能源。
但是，一些類(lèi)似于摩洛哥太陽(yáng)能項目的企業(yè)很難做到特別低的制氫成本，而且很難擴大規模。這些項目在沙漠中使用巨大的太陽(yáng)能裝置產(chǎn)生電力，然后用于制氫，再將氫輸送給歐洲客戶(hù)。
“當然，把氫用于交通的主要問(wèn)題是如何運輸和儲存，如何把氫送到車(chē)輛需要的地方?！?卡爾加吉說(shuō)道。
“如果在商業(yè)上可行的話(huà)，這項關(guān)于在汽車(chē)中更好地儲存氫的‘沐浴海綿’新技術(shù)可能有助于保持汽車(chē)的續航，但氫的生產(chǎn)和分配是重要的問(wèn)題?！?/p>
卡爾加吉認為，隨著(zhù)風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電的增加，產(chǎn)生的電能會(huì )多于需求。多余的電可以用來(lái)制造氫氣，而不是儲存在電池中。但在可預見(jiàn)的未來(lái)，他不認為氫只是交通能源需求中極小一部分。
相關(guān)閱讀：
驗證碼：
