剛剛結束的北京冬奧會,除了體育健兒們的亮眼表現之外,冬奧會上出現的車也讓人大開眼界。作為全球電動車規模最大的單一市場,電池儲能的電動車毫無疑問在冬奧會佔據着重要的角色。
但是在這次北京冬奧會上,氫能源車卻大放異彩。這不僅是本次冬奧會官方合作伙伴——豐田的功勞,在今年冬奧會的嚴寒天氣下,氫能源車更能發揮出其獨特的優勢。
但是一次冬奧會,氫能源車到底會是曇花一現,還是就此爆發呢?
目前市面上的氫能源車大抵分為兩類,氫發動機車和氫燃料電池車。
氫發動機車很好理解,就是保留汽油發動機的基本結構,對燃料供給系統稍作改動後,使用氫氣作為燃料的發動機驅動汽車。
車企對於氫發動機車的研究很早就開始了,寶馬是其中一個先驅者。
2011年,寶馬基於F10 760Li改造出了氫能7系概念車,發動機直接沿用前者的6.0L V12發動機,對燃料系統稍加改造,並將油箱換成儲氫罐,就能將一輛燃油車變成一輛氫燃料發動機車,改造成本相對來説不高。
去年在日本S耐力賽賽場上,豐田集團掌舵人豐田章男和隊友駕駛一輛卡羅拉氫發動機車上場比賽。它的動力系統源自於GR YARiS的1.6T三缸發動機,也是通過改造燃料供給系統而來,比賽中加氫5分鐘即可加滿,非常適合耐力賽較快的停站節奏。
但是氫發動機車有兩個致命的問題——效率低、動力差和有排放。
相比轉化效率更高的燃料電池,氫發動機的燃燒效率和普通發動機沒有多大區別,但是動力輸出卻被腰斬——發動機動力輸出僅為191kW,相比同款發動機的汽油版車型相距甚遠。
同時氫發動機的排放也不是無污染,雖然氫氣燃燒生成水,但空氣中的氮氣在高温狀態下生成的氮氧化物卻無法避免。雖然只是少量,但並不是像很多人所説的那樣零排放,只是零碳排放而已。
所以現在只有像豐田章男那樣致力於用更加低碳的方式為客户帶去操控樂趣的人,現在依然會致力於氫發動機的研發。
氫燃料電池車在現在就用得比較廣泛了。其實燃料電池發生的化學反應依然是氫氣與氧氣反應生成水,不過在燃料電池中,化學反應伴隨的電子遷移成為了能量釋放的主要方式。
這些電子遷移形成了電流,為電機和電池進行供電,能量轉化效率更高。現在的氫燃料電池能量轉化效率高達80-90%,而且只有空氣中的氧氣參與反應,不需要擔心氮氧化物的排放。生成的水照樣可以直接喝。
而且因為是純電驅動,其動力輸出的感覺也和純電動車差別不大,動力來得非常迅捷。
氫燃料電池車在這次冬奧會上也非常搶眼,作為奧運官方合作伙伴的豐田,帶來了第二代MIRAI和柯斯達·氫擎兩款新車型。
MIRAI自2013年亮相起一直是豐田的氫能車系招牌,第一代MIRAI使用的是和普鋭斯一樣的橫置平台,到了第二代則用上了雷克薩斯LS/LC使用的GA-L後驅平台,後驅平台更適合佈置大容量儲氫罐,儲氫量因此提升了30%。
第二代MIRAI的加氫技術已經非常成熟了,5分鐘即可加滿,加滿一次續航里程可達850km,特定駕駛狀態下,實測續航里程最長達1360km,續航焦慮相比純電動車而言少了很多。
自2013年亮相以來,MIRAI已經在全球賣出超過1萬輛,雖然放在全球汽車市場中微不足道,但作為一款氫燃料電池車,這個數量已經相當龐大了。
氫,作為一種高效的可燃氣體,用作燃料再合適不過氫氣釋放能量的方式主要是和空氣中的氧氣發生反應,生成水,無污染零排放。而且加氫就像加油一樣方便這是氫氣作為燃料最大的優勢。
而這次冬奧會氫能源車大放異彩,甚至搶了一部分純電動車的風頭,很大一部分原因是目前純電動車的冬季使用依然有着相當大的不便利性。
純電動車在低温使用依然會存在續航腰斬、充電速度緩慢,甚至是充電不成功的現象,這給純電動車用户帶來了極大的不便。原因是目前純電動車使用的化學電池在低温狀態下的化學反應速率會變慢,甚至會出現化學反應不完全。
這也是充電速度變慢和續航里程減少的根源。
而氫燃料電池車不一樣,低温僅僅會影響燃料電池堆的反應速度,可能會導致車輛的動力受一點點影響。但是在續航上,由於燃料電池堆是一點一點地讓氫氣和氧氣反應釋放能量的,所以在續航能力上,氫燃料電池車不會受到太大的限制。非常適合在寒冷環境下使用。
但氫氣的製備、運輸和儲存一直是氫能源車的最大問題,氫氣的易爆性質讓氫氣的儲存難度很高,需要高密封程度的氫罐,製造成本不低。
雖然加氫在很多時候像加油一樣方便,還不存在像快充那樣的涓流效應,但是加氫對密封性的要求,也讓加氫的操作相比加油和充電更復雜。
這就決定了與氫氣相關的很多產業,比如大規模製氫、氫氣運輸和加氫服務,都是重資產運營,准入門檻非常高。
就像加油站一樣,加油站要佔地要人員,加油槍、儲油罐這些設備的成本都不小。所以相當大一部分的加油站都是國字號石油巨頭撐起來的。其餘部分的加油站,要麼是那種規模很小的加油站,要麼是跨國巨頭在國內佈置的加油站,小公司很難撐得起。
但是充電站不一樣,充電站的運營資產是非常輕的,只要在停車場安裝充電樁,派少兩人定氣維護保養充電設備就行了,運營成本非常低。這也導致了大批中小企業湧入充電服務市場,充電服務的普及程度更廣。
所以氫能源車要普及,最重要的還是國營企業要擔起建設氫相關基礎設施的重任,畢竟你們不去建加氫站,那真的沒什麼人去了。所以這次冬奧會為氫能源相關基建有多大的推動作用,還需要一段時間觀察。