最近一段時間,油價飆升讓很多朋友的通勤成本大幅上升,部分正準備購車的朋友見此情景便將目光集中到使用成本更低的PHEV或純電動車型身上。但還沒等這部分朋友做出最終決定,部分車企就因為鋰價飛漲,對品牌下PHEV以及純電車型的終端售價,作出了上調幾千到幾萬元不等的價格調整。如此一來,部分打算購車的朋友陷入了進退兩難的境地:選擇燃油車,意味着將要承受日後較高的用車成本;而選擇新能源就像是在股票市場跟漲買入一樣,無論從心理還是付出的價格,都讓現階段打算購車的朋友很不舒服。
但俗話説,人與人的悲傷並不相通,當購車的朋友們正在為選購何種車型發愁之際;股市購買了與氫能相關股票的朋友們,卻早就因為國家政策利好氫能產業笑開了花。在3月23日,國家發改委、國家能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035)》。其中明確了氫的能源屬性,肯定了氫能將成為未來國家能源體系的重要組成部分,確定可再生能源制氫為主要發展方向。此消息公佈之後,與氫能相關的股票便應聲上漲。
其實,這份《規劃》可以看成2021年十四五規劃中對“碳達峯,碳中和”計劃的進一步實施。而汽車產業也成了落實氫能計劃的首要對象,畢竟國家近些年來一直在鼓勵發展新能源汽車,雖然電動汽車取得了一定發展成果,但在對電池原材料的供應上,國內電池企業仍受制於人。所以到目前為止,並沒有達到國家想要實現的,擺脱能源危機這個最初目的。
那麼氫能源汽車的發展現狀如何,又有哪些技術路線?它的發展將會帶動哪些行業發展,又會有哪些行業會因為氫能源的大力發展而衰落?我們將會詳細分析。
現階段,全球市場的氫能源汽車都處於試驗階段。早在2008年,我國中通汽車就已經生產出可在奧運村接送運動員的氫能大巴,但它的生產成本過高,並不具備量產可能性,所以它在當時只是一種技術展示。而現在的豐田Mirai,雖然已經有車輛上路參與正常運行,但它目前並沒有面向消費者進行銷售,只是針對部分公司售出小批車輛,用作驗證車輛可靠性並積累相關技術數據。
部分朋友可能會問,既然已經擁有生產技術,那麼大面積推廣之後必然會攤薄生產成本,這樣一來,普通消費者就能承受起它較為高昂的售價。其實生產成本只是一方面原因;還有另一方面原因在於,現階段加氫站的佈局過於稀少,而且制氫成本偏高。所以將氫能源汽車賣給普通消費者後,消費者將直接面臨極為不便的使用環境,因此在現階段,它仍不具備大面積推廣條件。
而在技術路線上,氫能源汽車可分為燃料電池和氫內燃機兩種類型。氫燃料電池是目前多數企業的主流發展路線,該技術路線的優勢在於氫能利用率較高,目前自主品牌氫燃料電池能源利用率可達到53~55%,豐田Mirai的氫能利用率則可達到60%上下。極高的能源利用率讓氫燃料電池汽車成為汽車企業偏愛的對象,但燃料電池的核心部件交換膜,卻有較大技術壁壘,目前我國在該技術上並不佔優勢,而且交換膜因為要用到鉑金這種貴重金屬,所以它在大面積推廣時,也會遇到一些來自成本上的壓力。正因為如此,國內長城汽車正積極研發全新的交換膜以及催化技術,如果在該技術上有所突破,那麼燃料電池的生產成本將大幅下降,彼時距離大面積普及氫燃料電池汽車也就不遠了。
與氫燃料電池相比,氫內燃機的複雜程度相對較小,而且目前現有的發動機技術通過改造也可以移植到氫內燃機上。而對企業來説,氫內燃機的技術投入相對較小,所以國內汽車企業以及內燃機企業,也都積極研發出了各自品牌下的燃氫內燃機,只是氫內燃機的燃燒效率仍不是特別理想。目前內燃機最高燃燒效率不過43%上下,氫內燃機的燃燒效率在短時間內也很難突破這一數值,而且內燃機的工作方式決定了它的燃燒效率很難突破50%,畢竟燃料在燃燒過程中,總會有一部分能量被轉化為熱量損失掉。
那麼,這兩種不同技術路線的氫能利用方式又會對產業鏈產生什麼影響?以氫燃料電池來説,因為這是一種全新的動力形式,所以氫燃料電池的大面積普及,意味着它將催生出一批全新的產業鏈。與此同時,傳統內燃機產業鏈也將因此受到致命打擊,這種打擊從頂端的研發設計人員到終端的生產人員都會受到嚴重影響,畢竟汽車動力系統的革命,意味着此前內燃機市場將大幅縮減,這種打擊對行業來説極為不利,對整個社會來説,顯然也是不利因素。
如果採用內燃機形式普及氫能,那麼傳統內燃機相關從業人員幾乎不會受到什麼影響,畢竟傳統發動機經過技術改進,就能實現用氫氣做燃料。所以從產業鏈角度來看,使用內燃機形式普及氫能會更温和一些。
但站在社會發展的角度,效率更高的動力形式必然會成為我們的最終選擇。所以我們認為,氫能內燃機或許會以混動形式與燃料電池並存較長時間,而最終勝出的,還將是燃料電池汽車,畢竟它目前的能源利用率已經高達60%,而現在只是它發展的初期階段。
但無論哪種動力形式成為主流,它們都會帶動從制氫到儲氫的整個氫能產業鏈發展。
目前的制氫方式有電解水以及石油裂解,但無論使用哪種方式,都需要電能。如果繼續使用火電,那麼氫能並不會成為一種清潔能源,所以風能和光伏將會成為未來的重點發展對象,畢竟使用清潔能源發出的電,在制氫過程中也並不會造成太多污染。
儲氫方面,傳統鋼製儲氣瓶,無論從存儲壓力還是儲氣瓶重量上都不能滿足汽車使用,過低的存儲壓力使得它不能攜帶更多氫氣,鋼製儲氣瓶會出現的氫蝕現象,也會讓它的安全性能大幅降低。此時,碳纖維儲氣瓶在儲存壓力以及儲氣瓶重量上都完美滿足了車用需求,所以碳纖維儲氣瓶也將成為一個高速發展方向。
技術革新總會伴隨某些行業興起,但也會導致某些行業衰落,雖然大家並不願意看到衰落的情境,但社會發展總會替換掉效率更低的行業,因為只有這樣才能更好的前行。
車叔總結
無論哪種技術路線成為主流,氫能必然會成為未來的發展趨勢,畢竟多種能源共同發展,才符合能源安全的根本訴求。最後,也希望國內企業能在交換膜技術以及制氫技術上有所突破,只有這樣,才能夠真正實現能源安全,並讓新能源成為真正的清潔能源。