日前,全球首辆打入澳大利亚市场的氢燃料重卡下线交付仪式举行,漂洋过海发往澳大利亚。
“它是澳大利亚市场的第一辆氢能源汽车,也是国内第一辆正向研发的氢燃料牵引车,售价约为400万元人民币。”“逆向研发”就是将其他品牌的车型买回来拆解,在其基础上进行修改,并且避开原车型的一些专利。“逆向研发”的优点是可以在短时间内拿出成果,减少研发成本。而与之相反,“正向研发”是指根据氢燃料汽车的使用需求,从车辆的外观、内饰到车辆的动力系统,都根据氢燃料系统进行匹配、设计和研发。正向研发需要大量人力财力,也需要很长的周期,其优点是能避免同级别车辆的通病,性能更好。
(资料图)
一眼看过去,这辆车与日常车辆并无差异。它没有油箱,但驾驶室后方有3个Ⅳ级氢瓶,储氢压力达到70兆帕。
该车的续航里程可达600公里以上。爬坡匀速且稳,特有劲。
“氢能源车的技术核心之一在于氢燃料电池。”中科国际能源执行总裁、党委副书记蒋玖瑾表示。氢能源车的工作原理,是将氢气通入车内的燃料电池,让氢气和氧气在燃料电池里发生反应并发出电,再用电驱动车前进。
氢能源汽车的优点非常明显。首先,它的储能密度非常高。相同体积的氢气和电动车的电池相比,氢气存储的能量更多。其次,3分钟就能快速充氢。氢能源汽车在续航和补能效率上与燃油车相当。
它最大特点就是环保。氢能分成三种,灰氢、蓝氢和绿氢。灰氢是指通过石油、煤炭、天然气燃烧产生的氢气,碳排放量最高。蓝氢是通过特定技术,把天然气重整做成氢,实现了低碳生产。绿氢是通过太阳能、风能、核能制造氢气,生产过程中完全没有碳排放。而中国的发展重点是绿氢,也就是“零碳氢气”。
“普通燃油车排出的尾气会发黑或发蓝,但氢燃料汽车排出的是水。有人甚至将氢能源车称为‘移动的空气净化器’。这是因为燃料电池非常敏感,为了保证进入电池的空气的纯净,氢能源车需要设置物理吸附、化学吸附等多道过滤装置。”过滤后的空气进入电池与氢气发生反应后,再排放出去的物质,只有水和更清新的空气。
中科国际能源执行总裁、党委副书记蒋玖瑾对氢能源汽车归纳了三大痛点:首先就是储存和运输氢气的成本较高。管道和储罐都必须使用特殊的钢材料,防止氢气的侵蚀和渗透。
痛点一中国是世界上最大的制氢国,年制氢产量约3300万吨。不过,太阳能、风能等制备出的绿氢,主要来自西部地区,但对氢能需求旺盛的则是东部地区。要解决供需错配问题,需要加强氢气的运输能力。
痛点二是安全性。空气中只要混进4%的氢气,一旦遇火就容易爆炸。氢能源汽车如果停在类似地下车库的封闭空间内,有一定风险。
痛点三是建加氢站的费用十分高昂,一座加氢站要投资1000万到1500万元。数据显示,中国已累计建成加氢站超过270座,约占全球总数的40%,位居世界第一。倘若想达到加油站那么高的密度,还需要很长时间。短时间内,个人乘用车的便捷加氢还实现不了。
“氢燃料汽车发展中,存在先有鸡抑或是先有蛋的问题。加氢站密度太低,就不能带动氢能源车的大批量生产。倘若没有产量和销售,加氢站运营商也就没有发展的动力。这就成了一个互相制约的循环。”闽南师范大学教授黄旭光表示。
尽早布局抢占先机
尽管氢燃料汽车发展存在些许困难,但长期看,氢能源足够清洁,效能高,是理想能源。政企双方都在抓紧布局。
“道阻且长。但我们有自己的独门‘秘籍’,先从商用车,尤其是卡车入手,可以解决三大痛点。”蒋玖瑾分析,从社会价值上来看,商用车的排放高。有数据显示,全国商用车占汽车总数之比虽只有12.7%,但能耗高,它消耗了全国51%的车用汽柴油。另外,由于商用车大多载货量大、行驶距离远且使用频率高,纯电动车很难满足其使用需求。
此外,商用车多行驶在固定路线上,比如公交车、物流配送车、环卫车、专线卡车等等。在这些固定路线上提高加氢站密度,就能解决加氢站密度不够的问题。
从安全性来看,大部分的商用车是停放在露天环境,万一氢气泄漏了,立即会被稀释,能极大降低爆炸风险。
“氢燃料电池方面,我们与拥有全球领先的PEM技术的巴拉德公司合作。此外,漳州工厂重点研究
氢能源汽车的‘最强大脑’——氢燃料电池控制系统,为商用车客户批量‘私人定制’,以此压缩使用成本。”蒋玖瑾举例:对于燃料电池系统,硬件好像人的身体,控制软件好像人的大脑。健壮的身体和聪明的大脑是一个人高效工作的两大要素。
为了达到最佳“降本”效果,正向研发需要从不同商用车的加氢需求以及运输距离出发,分析如何进行整车配置,如长管气氢拖车适合短距离运输,液氢运输适合长距离运输。
以出口澳大利亚49吨氢燃料重卡为例。一般情况下,氢能源卡车功率80千瓦。为了满足长途高速行驶的需求,设计氢燃料发动机系统功率为300~400千瓦。“提升功率是一项系统性工程,难免‘按下葫芦浮起瓢’”。提升功率后,车速上来了,车主体验感却变差了,不仅低速时车辆会抖动,高速时还会产生噪声。经过反复验证、多次优化设计,最终软件达到了抑抖降噪的目标,驾驶体验更良好。
又如旅游大巴的踏步高,乘员乘坐的位置比较高,底下有行李舱,不能像公交车一样把气瓶放在车顶上,得考虑在车底下进行布置。氢气放到乘客舱下面之后,还得考量如何保证安全性问题。
“先有市场,后有工厂。解决好应用端,才能慢慢推动产业的发展。未来的氢能源汽车是一块很大的蛋糕,我们能切到多少,还取决于我们现在关注什么。我们关注的应是明天的技术,而不仅仅是今天的产品。”