鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1500次 | 2020年05月01日
氫燃料動(dòng)力電池汽車那么好,緣何遲遲無(wú)法推廣?
氫燃料動(dòng)力電池確實(shí)好,優(yōu)點(diǎn)要多少有多少,但不得不承認(rèn),目前氫燃料動(dòng)力電池本身還有很多問(wèn)題還是無(wú)法克服的。而這些都是制約氫燃料動(dòng)力電池汽車還沒(méi)有推廣的根本原因。
一方面,氫燃料動(dòng)力電池車昂貴的造價(jià)就是巨大障礙。因?yàn)槭箽淙剂蟿?dòng)力電池持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)是要催化劑的,可這個(gè)催化劑偏偏不是什么銅鐵鋅等便宜貨,而是金屬鉑,也就是俗稱為白金或者鉑金的貴金屬,這就瞬間提高了本身的造車成本。
另一方面,氫燃料動(dòng)力電池的成本只是綜合成本其中“小小的一部分”,其配套的基礎(chǔ)建設(shè)才是最“燒錢”的,因?yàn)榧託湔镜耐顿Y是和普通加油站乃至充電站的投資是不可比擬的。據(jù)悉,加氫站的基礎(chǔ)設(shè)施重要包括氫壓縮機(jī)、蓄壓器、冷凍機(jī)等,僅購(gòu)置這些設(shè)備在目前大約要5億日元(約合人民幣2500萬(wàn))的投資,還不算地價(jià)、施工建設(shè)投資和后期運(yùn)營(yíng)的費(fèi)用。一個(gè)加氫站的建設(shè)和運(yùn)行成本要上千萬(wàn)美元,可是大街上跑得氫燃料汽車又有多少呢?
除了龐大的綜合成本之外,氫氣的制造和儲(chǔ)存成本也是一大問(wèn)題。目前制氫方法重要是甲烷水蒸汽轉(zhuǎn)化法。這也是目前來(lái)講最成熟、成本最合理的氫氣制備方法。但問(wèn)題是,在甲烷水蒸汽制備過(guò)程中,甲烷的逸出量超乎了人們的預(yù)期,高達(dá)7%,而甲烷的溫室效應(yīng)是臭名昭著的二氧化碳的86倍,這樣還有誰(shuí)敢說(shuō)氫能源100%環(huán)保!
至于儲(chǔ)存就更難了,與傳統(tǒng)的汽柴油燃料不相同,氫氣的存儲(chǔ)成本高得多。氫氣是非常特別的元素,說(shuō)白了,氫氣化學(xué)性質(zhì)太活潑了,又是超低溫,又是超高壓,在運(yùn)輸和儲(chǔ)存環(huán)節(jié)有各種的麻煩。這也直接導(dǎo)致氫能源運(yùn)輸和儲(chǔ)存的成本非常的高。
《我國(guó)氫能源及燃料動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)白皮書》稱,預(yù)計(jì)到2050年,氫能在我國(guó)能源體系中的占比約為10%,氫氣需求量接近6000萬(wàn)噸,年經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值超過(guò)10萬(wàn)億元。
作為全國(guó)首個(gè)投入商業(yè)運(yùn)行的加氫站,佛山南海瑞暉加氫站見(jiàn)證了我國(guó)氫燃料動(dòng)力電池汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,該站如今每天的氫氣加注量已經(jīng)超過(guò)300公斤,幾乎實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行。不過(guò),該站重要負(fù)責(zé)人李參成向記者表示,過(guò)高的氫氣成本正在制約這個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
目前,國(guó)內(nèi)氫燃料動(dòng)力電池汽車每跑100公里所消耗的燃料費(fèi)用,大約是柴油車的1.5倍、汽油車的3倍還多。有佛山氫燃料動(dòng)力電池公交車司機(jī)向記者反映,按照目前的氫氣銷售價(jià)格,假如沒(méi)有政府財(cái)政補(bǔ)貼,那么其所在的公交車集團(tuán)一定會(huì)虧損。
所謂的氫燃料動(dòng)力電池汽車,其實(shí)就是用氫發(fā)電,然后再以電力驅(qū)動(dòng)車輛。而氫燃料動(dòng)力電池確實(shí)有很多優(yōu)點(diǎn),氫是地球上最廣泛存在的元素之一,獲取氫的途徑也是多種多樣,比如各種工業(yè)生產(chǎn)中都會(huì)出現(xiàn)大量氫氣;更重要的是,燃料動(dòng)力電池對(duì)環(huán)境排放完全無(wú)污染,因?yàn)樗ぷ鲿r(shí)的唯一排放就是H2O,也就是水。假如催化裝置足夠干凈的話,這些水甚至是可以飲用的,或者灌溉花花草草也行。
其次,從便捷性、功能性方面來(lái)看,和普通汽油車相比,氫燃料動(dòng)力電池汽車已經(jīng)做到有過(guò)之而無(wú)不及。比較起新能源電動(dòng)汽車,氫燃料汽車在充能時(shí)間上有明顯優(yōu)勢(shì),電動(dòng)汽車快充要半個(gè)小時(shí),而氫能源車加氫只要3分鐘。這對(duì)如今續(xù)航里程和充電技術(shù)仍是硬傷的普通電動(dòng)汽車來(lái)說(shuō),簡(jiǎn)直是太完美了。
假如政策補(bǔ)貼不斷下坡,甚至“斷奶”,業(yè)內(nèi)普遍擔(dān)心的是,正在高歌猛進(jìn)的氫燃料動(dòng)力電池汽車未來(lái)還能夠跑多遠(yuǎn)。在八月三十一日舉辦的“2019我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展(泰達(dá))國(guó)際論壇”開(kāi)幕式上,財(cái)政部經(jīng)濟(jì)建設(shè)司一級(jí)巡視員宋秋玲直言:“基于氫氣的能源管理體系尚未建立等原因,目前尚不具備大規(guī)模推廣應(yīng)用燃料動(dòng)力電池汽車的條件?!?/p>
氫價(jià)高企
隨著世界對(duì)能源安全和節(jié)能減排的重視程度越來(lái)越高,集零排放、續(xù)航長(zhǎng)、加氫快等優(yōu)勢(shì)于一體的氫燃料動(dòng)力電池汽車,被視為新能源汽車的終極發(fā)展方向。
2019年六月,我國(guó)氫能聯(lián)盟組織30多家成員單位編制完成的《我國(guó)氫能源及燃料動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)白皮書》稱,氫能將成為我國(guó)未來(lái)能源體系的重要組成部分,預(yù)計(jì)到2050年,氫能在我國(guó)能源體系中的占比約為10%,氫氣需求量接近6000萬(wàn)噸,年經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值超過(guò)10萬(wàn)億元。
在我國(guó),氫能的應(yīng)用場(chǎng)景重要有三種:傳統(tǒng)石油化工生產(chǎn)的原材料、可再生能源儲(chǔ)能發(fā)電、氫燃料動(dòng)力電池汽車產(chǎn)業(yè)。
作為全球第一大產(chǎn)氫國(guó),我國(guó)發(fā)展氫能與燃料動(dòng)力電池汽車產(chǎn)業(yè)具有天然的優(yōu)勢(shì)。我國(guó)氫能聯(lián)盟稱,氫能與燃料動(dòng)力電池將是繼煤和蒸汽機(jī)、石油和內(nèi)燃機(jī)之后的第三代重要車用能源動(dòng)力組合,產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊。
氫氣雖然來(lái)源豐富廣泛,但要低成本地大量制取并不容易。
目前獲取氫氣的方法,重要是將存在于天然或合成的化合物中的氫元素,通過(guò)化學(xué)過(guò)程轉(zhuǎn)化為氫氣。根據(jù)氫氣的原料不同,制氫方法可以分為非再生制氫和可再生制氫兩種,前者的原料是化石燃料,后者的原料是水或可再生物質(zhì)。
我國(guó)的制氫方法,重要有煤制氫、天然氣制氫、石油制氫、工業(yè)副產(chǎn)氣制氫和電解水制氫等五種技術(shù)路線。其中,煤制氫、天然氣制氫、石油制氫統(tǒng)稱“化石能源制氫”或者“化石燃料制氫”。
國(guó)家能源集團(tuán)是電力央企中進(jìn)軍氫能與燃料動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的急先鋒,記者從該集團(tuán)獲得的一份研究報(bào)告顯示,當(dāng)前,世界上至少有90%的氫氣來(lái)自化石能源。
相對(duì)而言,化石能源制氫技術(shù)最為成熟、成本最低,但存在很大的廠排放,并且制成的氫氣要脫硫、脫硝,從而抬高了成本,并非長(zhǎng)久的制氫方法。
電解水制氫因?yàn)榫哂匈Y源與環(huán)保的雙重可持續(xù)性,而被認(rèn)為是未來(lái)氫氣制取的發(fā)展方向之一。這種技術(shù)路線的原理是,在電解質(zhì)水溶液中通入電流,把水電解后出現(xiàn)氫氣。
“現(xiàn)在做的氫能示范項(xiàng)目還是用化石能源制氫,但是到了真正要發(fā)展這個(gè)產(chǎn)業(yè)的時(shí)候,還是要用可再生能源(發(fā)出的電力來(lái))制氫。”我國(guó)科學(xué)院院士李燦在今年年初表示,“否則從源頭上來(lái)說(shuō)制氫技術(shù)是不可持續(xù)的?!?/p>
記者在調(diào)查中發(fā)現(xiàn),國(guó)內(nèi)一些地方已經(jīng)開(kāi)始布局可再生能源電解水制氫產(chǎn)業(yè)。比如,吉林省2019年公布的《白城市新能源與氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》稱,力爭(zhēng)到2035年,風(fēng)電裝機(jī)2000萬(wàn)千瓦、光伏裝機(jī)1500萬(wàn)千瓦,年生產(chǎn)氫氣能力達(dá)到百萬(wàn)噸級(jí),產(chǎn)值近2000億元。這是目前國(guó)內(nèi)首個(gè)由地方政府主導(dǎo)的可再生能源制氫發(fā)展規(guī)劃,以此來(lái)“打造‘我國(guó)北方氫谷’”。
在今年的白城市新能源和氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展新聞公布會(huì)上,白城市市長(zhǎng)李明偉宣稱:“白城是全國(guó)首批千萬(wàn)千瓦風(fēng)電基地、唯一的風(fēng)電本地消納示范區(qū)。隨著建設(shè)成本的不斷降低、發(fā)電效率的不斷提高,完全可以為制氫供應(yīng)充足的低成本電力。
“制氫可以采取化石能源制氫和可再生能源制氫兩種技術(shù)路線相結(jié)合?!钡吞记鍧嵞茉囱芯吭簹淠芗夹g(shù)開(kāi)發(fā)部經(jīng)理何廣利在接受記者采訪時(shí)說(shuō),“首先,通過(guò)化石能源制氫把氫燃電池汽車產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)打好,然后再用可再生能源制氫,慢慢實(shí)現(xiàn)過(guò)渡?!彼J(rèn)為,這是一種獲取氫氣和降低制氫成本的好辦法。
不過(guò),記者調(diào)查發(fā)現(xiàn),目前不管哪一種取氫辦法,在成本上,都難以支撐我國(guó)氫燃料動(dòng)力電池汽車的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。
李參成向記者介紹,南海瑞暉加氫站的氫氣重要來(lái)自廣州南沙,這些氫氣進(jìn)入加氫站的價(jià)格在40元/公斤,其中運(yùn)輸成本在5~10元/公斤。
另外,上海浦江特種氣體有限公司總經(jīng)理劉煒煒不久前向媒體介紹,氫氣成本,目前簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是三個(gè)“10”:即原料費(fèi)用10元/公斤,提純、壓縮費(fèi)用(視氣源種類及壓縮的壓力所定)10元/公斤,運(yùn)輸費(fèi)用10元/公斤;加上一定利潤(rùn),進(jìn)入加氫站的價(jià)格是40元/公斤。
所謂的原料費(fèi)用,指的是制氫原料成本(比如煤制氫);提純指的是通過(guò)提高氫氣的純度以滿足氫燃料動(dòng)力電池的要求;壓縮則是指將氫氣從氣源壓縮到氫氣運(yùn)輸器。
記者在采訪中了解到,目前,包括南海瑞暉加氫站在內(nèi)的全國(guó)20余座加氫站,氫氣銷售價(jià)格普遍在60元/公斤以上。如此高的價(jià)格,以一輛常規(guī)的氫燃料動(dòng)力電池物流車來(lái)說(shuō),每跑百公里所耗氫量大約3公斤,所需費(fèi)用至少180元/百公里。
作為比較,柴油車每百公里耗油約18升,所需費(fèi)用在110元左右。同樣,汽油車的百公里油耗成本通常不到柴油車的一半。
降成本乏術(shù)
化石能源制氫,是目前多種制氫技術(shù)中成本最低、技術(shù)最成熟的一種。而在化石能源制氫技術(shù)中,成本最低的則是煤制氫?!懊褐茪洳粌H成本低,而且目前國(guó)內(nèi)的制氫規(guī)模非常大?!蔽覈?guó)工程院院士顧大釗曾在2018年公開(kāi)表示,“據(jù)估算,僅國(guó)家能源集團(tuán)每年制氫能力就可以驅(qū)動(dòng)4000萬(wàn)輛小轎車?!?/p>
記者從我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院和全國(guó)氫能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)聯(lián)合組織編著的《我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書(2018)》中發(fā)現(xiàn),煤制氫最低成本依然超過(guò)10.5元/公斤,最高成本超過(guò)17元/公斤。
與化石能源制氫相比,電解水制氫成本更高。根據(jù)上述《我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書(2018)》,記者發(fā)現(xiàn),假如采用一般工業(yè)用電制