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新能源汽车里,重卡上路有一定难度;而在新能源重卡里,氢能重卡上路的难度更大。虽然氢能有诸多优点,并且大多数人认为,氢能重卡才是未来,但因种种因素,想要大面积推广并不是一件简单的事情。
好在不少地方政府,积极支持氢能重卡落地,最近,不断出台相关补贴优惠政策,试图从产业链角度,助力氢能重卡发展,促进地方经济生升级,借此东风,相关企业对氢能重卡也做出了重要探索,已经取得初步成绩,我们相信,在地方政府的发力下,企业的专注下,氢能重卡有望很快上路。
一、氢能重卡批量上路难的症结所在
我国公路货运量常年保持较高水平,重卡的使用是必然之举,但如此之大的传统重卡使用,与我国“碳达峰”“碳中和”的政策背道而驰,因此发展氢能重卡成了必经之路。
有人说,全球范围内氢能源技术被丰田汽车垄断,所以,中国才去研发电动汽车,其实不然,我国在氢能汽车,特别是重卡汽车的研究方面,取得了长足的进展,只是面临着上路的种种困扰。
新能源汽车在乘用车领域的增速不断加快,但重卡市场的化石能源替代却困难重重。从短期来看,纯电用车的系统成本略占优势,但是从长远发展以及氢燃料电池的技术不断地更新迭代速度来看,电动化无法成为重卡领域碳中和的主要解决方案。
氢能燃料电池重卡是纯电动重卡的替代品,纯电动汽车充电时间过长及续驶里程过短的两个关键性短板,均被氢燃料电池克服。另外,氢能重卡可在零下30度的环境温度下使用,而锂电车在东北冬季效果就不太理想。
而且,我国氢燃料电池汽车的发展采取先商用车后乘用车路线,以重型卡车为切入点,氢燃料电池汽车适合固定路线、中长途干线和高载重场景。
减碳压力叠加政策要求,传统重卡迫切需要“升级”,氢能汽车才是未来,这一点无可置疑,氢燃料电池在乘用车领域不具备竞争力,而与重卡结合更具优势,氢能重卡以真正零排放、效率高、加注时间短、续航里程长、极寒环境下可正常运行等特性和优势必将成为我国公路上的主角。
从环保角度说,氢能重卡优点多多。交通运输领域的减排一直是行业关注焦点,而重型卡车的污染物排放尤其突出,2021年,重型货车在中国道路车辆保有量中的占比仅为4%,但其氮氧化物排放占比高达道路车辆排放总量的79.8%,颗粒物排放占比高达58.5%。
氢能是全球公认最理想的清洁能源之一,氢气的热值是汽油的3倍,焦炭的4.5倍。氢能重卡排放出的尾气,就是水蒸气,根据测算,用氢能重卡取代柴油重卡,每辆车每年可以减碳80吨。
从应用角度说,氢能重卡优势也不小,与锂离子动力电池最大的不同是,氢燃料电池加氢就像加油一样,只需5—15分钟就能加满。例如,配备116千瓦的燃料电池动力系统氢燃料电池重卡,仅需五分钟便可完成氢燃料加注,加注一次可实现420公里超长续航,一辆车每年可减少近200吨二氧化碳排放,而且牵引动力比燃油车大大提升。
与柴油燃料技术相比,氢燃料在规模和数量上更相似,而且在运营操作上更熟悉,这可能会减少过度障碍。燃油重卡退出历史舞台只是时间问题,而氢能重卡是重卡领域未来最为环保的选择。
正如丰田所说的那样,布局氢能重卡正是在创造一个全新的未来。因为有如此多的优点,国家很早就重视氢能的发展,早在2016年,国家发改委、能源局联合印发了能源技术革命创新行动计划,将氢燃料电池技术作为重要技术之一;在汽车产业中长期发展规划中提出,逐步扩大燃料电池汽车试点示范范围。
在重卡领域,无论是电动还是氢燃料替代,并非受到技术的限制,而是商用化成本的制约。
目前氢燃料电池技术相对成熟,但成本在过去较长一段时间内制约着氢能重卡的利用发展。抛开应用端,从产业链来讲,氢气的制备、储存、运输等环节对比传统燃油车型所需技术、成本是不可忽视的关键因素。
氢能重卡成本主要由车辆购置成本和用氢成本(使用成本)构成,二者都比较高昂。
在汽车工业发达的德国,目前氢能重卡价格超过50万欧元,而柴油卡车的价格仅为12万欧元;在我国,购置一台氢能重卡约为150万元,购置锂电重卡的费用约为150万元、而燃油重卡的费用才30万元。整车成本高主要是因为当前常用的PEM燃料电池系统价格较高且未批量化生产。
不仅如此,氢能重卡使用成本约是燃油重卡的2倍以上,氢能重卡用氢成本约为5.1-6.8元/km,远高于传统燃油重卡的2.4-2.6元/km、锂电重卡的2.7-3.06元/km。
这又回到了制氢上,制氢电力成本高、制氢效率低以及储运技术瓶颈等因素拉高氢气成本,高昂购置成本与使用成本叠加,制约氢能重卡的市场需求。
随着技术进步和产业规模化发展,整车成本和用氢成本有望大幅降低,似乎有一定道理,但批量化生产可显著降低成本,但没有广泛的应用,就不可能批量生产,这成了一对矛盾。把传统卡车改装成氢能燃料电池重卡,能否节省成本,还需要实践的验证。
氢能重卡上路的难点还在配套上,氢气的生产、储存、运输环节环环相扣,一个环节不畅,就将影响氢能重卡上路。
氢能重卡上路,加氢站必不可少。目前,加氢站的数量制约着氢能重卡的使用,加氢站尚未大规模覆盖前,应用场景的开拓受到制约。拿德国来说,2027在德国道路上投入5000辆40吨级氢能电动卡车,从石勒苏益格-荷尔斯泰因州开始约需要建造150座加氢站。
氢能重卡尚未实现规模化生产与应用,下游用氢需求少与加氢站成本高相矛盾,导致加氢站布局较少或者没有。
建设一个日加氢能力500kg、加注压力35MPa的加氢站,投资成本近1200万元,约是加油站的3倍,并且,下游用氢规模小难以快速分摊加氢站建设成本:据测算,一个日加氢能力1000kg的加氢站每天至少需要30辆氢能重卡加氢才能保证加氢站正常运行,现有氢能重卡数量难以满足。
还有,氢能储运成本高。氢气易燃易爆的性质给储存增加了难度,我国运氢产业起步晚,目前氢气运输主要以高压气态运输为主,成本较高、效率较低,也是造成终端用氢成本高的主要原因之一。
氢气储运成本高,单独建设加氢站涉及氢气购买与储运,7-10元/kg的储运成本拉高购氢价格,如果站内制氢可避免储运环节但存在氢气危化品管理限制。