氢能重卡阻击霸主锂电流!氢燃料电池吹牛骗补OR真功夫?重卡行业专利少!
最近新能源车里,有一类车风头很劲。
氢能重卡!
有人造势说,氢能重卡已经成为我国氢燃料电池车商业化落地的“排头兵”。
媒体披露,自今年7月以来,已公开的氢能重卡订单数已达到10000台,涉及的整车企业包括潍柴动力、中国重汽、一汽解放、北汽福田、佛山飞驰等,运营方包括中国交建、中国外运、中国电建、北京市政路桥建材集团等。
一时间,中国氢能重卡产业化拐点已现的论调不胫而走。
说实话,这些定论浮夸了!
毕竟,这依旧只是个靠政策补贴国家输血死撑的扶持者,离真正商业化还远得很。
日系氢能车曾风靡一时!然后没声音了
氢能源也曾一度大热过,在资本市场炒作半天,但现实是,早被被“风光储”盖过了风头,氢能技术路径貌似无出头之日。
尤其在新能源车这个场景上,氢能真是一败涂地。
现在又冒出氢能重卡能玩的说法,不少上市公司还重点研发且运营,孰真孰假?还是夸大其词忽悠国家政策扶持?
今天来聊聊氢能重卡的专利故事。
01氢能破僵局?还是忽悠?
一直以来,替代传统燃油车的新能源技术路线不少,氢能是其中之一。
大家分工也很明确:“新煤炭”风和光负责发电;“新石油”锂和氢负责用电和储能。
当然,氢能一直不甘心,试图替代锂电池在某些领域应用,比如乘用车、商用车领域。
锂电存短板明显,原材料短缺、效率不高以及热稳定性差。
最核心的自然是作为稀缺的锂矿产资源,用一分少一分。
另外,由于锂元素的自身物化特点,在长续航、高温、高寒等工况环境中,锂电池的表现将会受到显著影响。
而氢能源则可以很好的克服锂电的这些不足,且无供应限制,因此大家都觉得有前途。
且氢能发展与锂电也算同时起步。
鼻祖是美国,发扬光大者是日本。
在美国阿波罗计划时,美国就已经在其项目上成熟使用了氢能,在军转民的过程中,1970年美国发布了氢能扶持计划,于是1973年日本组建了氢能协会,在大学建立氢能研究。
1981年日本通产省成立“月光计划”,开始了燃料电池研发计划。90年代后丰田、日产纷纷投入氢能燃料电池,日本氢能燃料电池加快步伐。
不过鸡蛋不能放在一个篮子里,日本自然也看上了纯电能。
使用的电池为铅酸电池,该电池重量大且容量低,并不适合汽车。后经过研究,在90年代日本人吉野彰和,美国人古迪纳夫研发出了锂电池,1991年紧接着索尼推出了划时代的18650锂电池,三洋、松下紧随其后。
然后,你懂得,缺乏锂矿资源的日本慢慢舍弃了锂电池路线,专注氢能路线。
尤其是2011年福岛危机之后,日本电力成本持续走高,纯电汽车需要耗费电能充电。
氢能,没有这些缺点!不要矿电耗低!
最知名的行业段子就是,08年松下的18650为特斯拉提供电池,借此机会日本汽车行业考察特斯拉之后,在当时认为这是一个亏本行业,不值得投产。
就这样,日本在专注氢能汽车的道路上越走越远,就剩松下几家厂商研究锂电池为特斯拉服务。
02氢能与锂电的对抗赛
为什么世界选择了锂电池车,而非氢能车呢?
目前看,主流的氢燃料电池汽车,主要采用的是质子交换膜燃料电池技术。
氢燃料电池汽车的系统组成通常涵盖燃料电池堆以及氢气储罐,还有汽车动力电池和燃料电池直流升压转换器,动力控制单元、动力电机。
现在技术领先的燃料电池堆的功率密度在3.0kW/L,所以需要配合直流升压转换器以及汽车动力电池使用。进而让电压能够适配650伏的高压,驱动汽车动力电机。
与此同时,和汽车动力电池需要电池管理系统BMS相似,燃料电池也需要精密的监控管理系统FCMS,通过放电状态快速调整反应有关的参数数值。为存储氢气,通常采用70Mpa高压液氢储罐。
现在有诸多汽车企业都推出了燃料电池的车型汽车,例如奔驰以及宝马,现代和本田、丰田。
当然,丰田在2021年宣布停止了氢能燃料汽车生产,这玩意确实商用化不好用!
截至2021年,全球主要国家氢燃料电池汽车保有量约5万辆,中国占比约18%,保有量约9000辆。
你看全球就这么点氢能车在开,而特斯拉纯电车却畅销全球。
可以看下双方的比较。
能量利用效率
锂电池和燃料电池都是利用电,但锂电池是直接用电,而氢还需要通过电转化而来,因此氢作为二次能源,能量利用效率低于锂电池。马斯克看不上氢燃料电池,也是因为这个。
能量密度
能量密度越高,续航里程潜力越大,负重的潜力也越高。常用能源中,能量密度(比能)大致为:氢燃料(142Mj/Kg)>天然气(55Mj/Kg)>汽油(46Mj/Kg)>煤(30Mj/Kg)>锂电池(一般不超过1.8Mj/Kg)。
氢燃料电池能量密度大,重量轻,续航里程普遍更远。比如丰田Mirai第二代,可以做到充氢3分钟,续航850千米。锂电池纯电动汽车则根据电池容量的大小决定,随着技术进步,续航里程不断提高。氢气加注比充电快,乘用车加氢一般需要3-10分钟,锂电池充电一般需要半小时以上。
环保节能
氢燃料电池在使用寿命结束后,并不会对环境造成污染。氢燃料电池中催化剂使用贵金属铂,其存在于整车的氢燃料电池中,且因铂的化学属性,相对容易回收。
锂电池含有重金属镍、钴、砷等有毒污染物,必须要进行回收处理,如果回收不当,会造成环境污染。废旧锂电池的资源化回收工艺复杂,流程长,能耗高,在资源化回收过程中会产生较多的污染物。并且锂电池相对分散,大家对废旧电池回收意识比较薄弱,所以目前锂回收还处于产业化的早期阶段。
资源依赖
锂资源的总量分布有限,地壳丰度为0.006%。根据美国地质调查局统计,全球的锂资源分布不均,主要分布在智利、中国、阿根廷、澳大利亚、玻利维亚等国。中国的锂资源储量虽然相对丰富,但受限于开采技术和成本仍高度依赖进口。锂资源短缺的局面让动力电池厂商面临着考验。随着盐湖提锂技术,以及钠电池、固态电池等技术的发展,这一情况将得到改善。
氢气在整个工业体系里面很丰富,包括工业副产氢、煤制氢、天然气制氢等,足以支持早期的氢能源供给。水通过光分解可制得氢,水的储量大且低廉,氢燃料燃烧后又生成水,是一种燃烧无害的清洁能源。随着光伏电解水制氢、太阳能制氢等技术的突破,制氢成本越来越低,氢的来源也会愈加环保。
但氢燃料电池需用贵金属铂做催化剂,铂的全球储量有限,我国储量并不丰富,这一定程度提高了氢能源电池的价格。随着技术进步,铂的使用量减少,催化剂中铂的替代品不断被研发出来,这一问题亦将得到改善。
性价比
买车成本方面,传统汽油车主要为发动机,纯电汽车主要为锂电池,氢能源汽车主要为电池组和高压储氢罐。用车成本方面,主要为油价、电价和制氢成本。
配套建设和用车便利性方面,加氢站建设成本远高于加油站和充电站。充电站现阶段依托现成的电网系统,只要铺好充电桩就可以获得能源,配套成本很低。但如果大规模推广,现有电网的容量冗余用尽后,亦需要配套投入和扩容。充电站要提高利用率和用户便利性,必须快充,那么需要同步建设变电站等配套,对现有电网负荷造成一定冲击。充电站将配套成本部分外部化给了电网,这是其优势。
就目前的技术程度,无论是氢燃料电池还是锂电池,价格都要高于传统的汽油车。特别是氢气的来源、存储以及运输安全使用等条件的复杂,导致氢燃料电池成本居高不下,短期内难以取得优势。
一句话总结,氢燃料电池门槛还是太高了,光一个加氢站建设成本,就让运营方无力承担了。反观充电桩不花几个钱,现在国内小区里到处有给电动车充电的小充电桩,可见成本低廉。重点请标记
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