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氫燃料動力電池汽車那么好,緣何遲遲無法推廣?

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2020年05月01日  

氫燃料動力電池確實(shí)好,優(yōu)點(diǎn)要多少有多少,但不得不承認(rèn),目前氫燃料動力電池本身還有很多問題還是無法克服的。而這些都是制約氫燃料動力電池汽車還沒有推廣的根本原因。


一方面,氫燃料動力電池車昂貴的造價就是巨大障礙。因?yàn)槭箽淙剂蟿恿﹄姵爻掷m(xù)穩(wěn)定地發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)是要催化劑的,可這個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,僅購置這些設(shè)備在目前大約要5億日元(約合人民幣2500萬)的投資,還不算地價、施工建設(shè)投資和后期運(yùn)營的費(fèi)用。一個加氫站的建設(shè)和運(yùn)行成本要上千萬美元,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,氫氣的制造和儲存成本也是一大問題。目前制氫方法重要是甲烷水蒸汽轉(zhuǎn)化法。這也是目前來講最成熟、成本最合理的氫氣制備方法。但問題是,在甲烷水蒸汽制備過程中,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,這樣還有誰敢說氫能源100%環(huán)保!


至于儲存就更難了,與傳統(tǒng)的汽柴油燃料不相同,氫氣的存儲成本高得多。氫氣是非常特別的元素,說白了,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)輸和儲存的成本非常的高。


《我國氫能源及燃料動力電池產(chǎn)業(yè)白皮書》稱,預(yù)計(jì)到2050年,氫能在我國能源體系中的占比約為10%,氫氣需求量接近6000萬噸,年經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值超過10萬億元。


作為全國首個投入商業(yè)運(yùn)行的加氫站,佛山南海瑞暉加氫站見證了我國氫燃料動力電池汽車產(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300公斤,幾乎實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行。不過,該站重要負(fù)責(zé)人李參成向記者表示,過高的氫氣成本正在制約這個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。


目前,國內(nèi)氫燃料動力電池汽車每跑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。有佛山氫燃料動力電池公交車司機(jī)向記者反映,按照目前的氫氣銷售價格,假如沒有政府財(cái)政補(bǔ)貼,那么其所在的公交車集團(tuán)一定會虧損。


所謂的氫燃料動力電池汽車,其實(shí)就是用氫發(fā)電,然后再以電力驅(qū)動車輛。而氫燃料動力電池確實(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)中都會出現(xiàn)大量氫氣;更重要的是,燃料動力電池對環(huán)境排放完全無污染,因?yàn)樗ぷ鲿r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、功能性方面來看,和普通汽油車相比,氫燃料動力電池汽車已經(jīng)做到有過之而無不及。比較起新能源電動汽車,氫燃料汽車在充能時間上有明顯優(yōu)勢,電動汽車快充要半個小時,而氫能源車加氫只要3分鐘。這對如今續(xù)航里程和充電技術(shù)仍是硬傷的普通電動汽車來說,簡直是太完美了。


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)的氫燃料動力電池汽車未來還能夠跑多遠(yuǎn)。在八月三十一日舉辦的“2019我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展(泰達(dá))國際論壇”開幕式上,財(cái)政部經(jīng)濟(jì)建設(shè)司一級巡視員宋秋玲直言:“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)用燃料動力電池汽車的條件?!?/p>

氫價高企


隨著世界對能源安全和節(jié)能減排的重視程度越來越高,集零排放、續(xù)航長、加氫快等優(yōu)勢于一體的氫燃料動力電池汽車,被視為新能源汽車的終極發(fā)展方向。


2019年六月,我國氫能聯(lián)盟組織30多家成員單位編制完成的《我國氫能源及燃料動力電池產(chǎn)業(yè)白皮書》稱,氫能將成為我國未來能源體系的重要組成部分,預(yù)計(jì)到2050年,氫能在我國能源體系中的占比約為10%,氫氣需求量接近6000萬噸,年經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值超過10萬億元。


在我國,氫能的應(yīng)用場景重要有三種:傳統(tǒng)石油化工生產(chǎn)的原材料、可再生能源儲能發(fā)電、氫燃料動力電池汽車產(chǎn)業(yè)。


作為全球第一大產(chǎn)氫國,我國發(fā)展氫能與燃料動力電池汽車產(chǎn)業(yè)具有天然的優(yōu)勢。我國氫能聯(lián)盟稱,氫能與燃料動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力組合,產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊。


氫氣雖然來源豐富廣泛,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,通過化學(xué)過程轉(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”。


國家能源集團(tuán)是電力央企中進(jìn)軍氫能與燃料動力電池產(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%的氫氣來自化石能源。


相對而言,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)展這個產(chǎn)業(yè)的時候,還是要用可再生能源(發(fā)出的電力來)制氫。”我國科學(xué)院院士李燦在今年年初表示,“否則從源頭上來說制氫技術(shù)是不可持續(xù)的?!?/p>

記者在調(diào)查中發(fā)現(xiàn),國內(nèi)一些地方已經(jīng)開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,力爭到2035年,風(fēng)電裝機(jī)2000萬千瓦、光伏裝機(jī)1500萬千瓦,年生產(chǎn)氫氣能力達(dá)到百萬噸級,產(chǎn)值近2000億元。這是目前國內(nèi)首個由地方政府主導(dǎo)的可再生能源制氫發(fā)展規(guī)劃,以此來“打造‘我國北方氫谷’”。


在今年的白城市新能源和氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展新聞公布會上,白城市市長李明偉宣稱:“白城是全國首批千萬千瓦風(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)開發(fā)部經(jīng)理何廣利在接受記者采訪時說,“首先,通過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,記者調(diào)查發(fā)現(xiàn),目前不管哪一種取氫辦法,在成本上,都難以支撐我國氫燃料動力電池汽車的長遠(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自廣州南沙,這些氫氣進(jìn)入加氫站的價格在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,目前簡單來說就是三個“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,進(jìn)入加氫站的價格是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);提純指的是通過提高氫氣的純度以滿足氫燃料動力電池的要求;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20余座加氫站,氫氣銷售價格普遍在60元/公斤以上。如此高的價格,以一輛常規(guī)的氫燃料動力電池物流車來說,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,而且目前國內(nèi)的制氫規(guī)模非常大?!蔽覈こ淘涸菏款櫞筢撛?018年公開表示,“據(jù)估算,僅國家能源集團(tuán)每年制氫能力就可以驅(qū)動4000萬輛小轎車?!?/p>

記者從我國標(biāo)準(zhǔn)化研究院和全國氫能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會聯(lián)合組織編著的《我國氫能產(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10.5元/公斤,最高成本超過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


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