文丨馮金剛
編輯丨小叮當(dāng)
顯然,氫燃料電池技術(shù)路線需要被重新審視。至于愛馳正在開發(fā)的甲醇重整氫燃料電池汽車是不是氫燃料電池汽車更好的替代品?或者能否激活一條甲醇?xì)淠艿哪茉存湕l?這些無疑需要更多時(shí)間去回答。
日前,中國科學(xué)院楊裕生院士向氫燃料電池汽車“開炮”,他特地撰文表示,“氫能的獲取,有限度、有難度,并不是那么‘輕巧’??蒲腥藛T應(yīng)該在這方面多做些實(shí)事求是的分析,而不要炒作和鼓噪,以免誤導(dǎo)公眾?!庇妹襟w的話來說,楊裕生院士此文是狠批“氫能是終極能源”的命題不成立,目的是給日漸升溫的氫燃料電池汽車市場降降火。
單獨(dú)看此次風(fēng)波,它更多的是一次口水戰(zhàn),對(duì)產(chǎn)業(yè)并無實(shí)際意義。但如果把以下這個(gè)事件與之結(jié)合起來,那就有意思了。
在上個(gè)月結(jié)束的2019年進(jìn)博會(huì)上,愛馳汽車宣布與丹麥藍(lán)界簽署戰(zhàn)略協(xié)議,并攜手山西高平共促甲醇?xì)淙剂想姵丶夹g(shù)的產(chǎn)業(yè)化落地,同時(shí)對(duì)媒體開放即將投產(chǎn)的甲醇重整制氫系統(tǒng)。表面看這是三條無足輕重的新聞,但其實(shí)蘊(yùn)含了一個(gè)重要信息:在現(xiàn)有新能源戰(zhàn)略路線的基礎(chǔ)上,甲醇重整制氫這一技術(shù)路線將正式登場。
而且,甲醇重整制氫技術(shù)的出現(xiàn)也在告訴我們,氫氣不僅可以“由外壓注”到車內(nèi)氫氣罐,還能在車內(nèi)系統(tǒng)生成。相較氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)運(yùn)氫難、加注難的痛點(diǎn)、難點(diǎn),甲醇重整制氫技術(shù)的突破可以說具有劃時(shí)代意義,它為“氫能汽車”重新指明了一條方向,于是,一條清晰的戰(zhàn)線被拉開。
是的,如果說以豐田為首的國內(nèi)外車企們正在執(zhí)著于培育氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈,那么新勢力愛馳汽車正另辟蹊徑,意欲開辟甲醇制氫燃料汽車產(chǎn)業(yè)鏈。在對(duì)未來汽車技術(shù)路線的爭奪上,愛馳向“豐田們”發(fā)起了挑戰(zhàn)。
甲醇燃料:陌生的熟人
目前汽車主要用的源料是汽柴油和液化氣,而說起甲醇(CH3OH)燃料,很多人會(huì)感覺陌生,它具有酒精味,燃燒后的產(chǎn)物是二氧化碳和水。相比汽柴油燃燒后產(chǎn)生的一氧化碳,以及碳?xì)浠衔?、氮氧化合物等,甲醇就顯得“單純”的多,并不會(huì)產(chǎn)生有毒、有害物質(zhì)。
另外,醇燃料作為液化燃料,其儲(chǔ)運(yùn)、分配、攜帶、使用都和傳統(tǒng)的汽柴油差不多,且其原料來源豐富。這一點(diǎn),恰恰是氫燃料所不具備的,氫燃料電池汽車市場始終難以打開,根本在于與之配套的產(chǎn)業(yè)鏈無法建立,或者說商業(yè)模式目前不成立。
一個(gè)直觀的現(xiàn)象是,即便是在數(shù)倍于純電動(dòng)車的補(bǔ)貼下,氫燃料電池汽車市場亦難見明顯起色。數(shù)據(jù)表明,今年上半年,國內(nèi)氫燃料電池汽車?yán)塾?jì)銷量1808輛,可以說是重賞之下也未見“勇夫”,這不得不讓人反思。
從最高的能源安全角度來看,甲醇也是一個(gè)不錯(cuò)的替代燃料。中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)副秘書長姚杰表示:“2018年我國石油對(duì)外依存度超過70%,天然氣對(duì)外依存度超過40%,推廣應(yīng)用甲醇燃料和甲醇汽車對(duì)于改善能源結(jié)構(gòu),保障能源安全具有重要意義?!?/p>
所以,不管是從清潔排放角度,還是從能源安全、運(yùn)輸復(fù)雜程度,相較氫燃料,甲醇更適合作為替代燃油成為新型的汽車燃料。實(shí)際上,由于甲醇的這種特性,早在上世紀(jì)二十年代,甲醇汽油開始用作車用燃料出現(xiàn)在人們視野,因此甲醇燃料也可以說是一位陌生的熟人。
盡管甲醇燃料汽車有著近百年的應(yīng)用歷史,但甲醇重整制氫卻是近十年發(fā)展起來的技術(shù)。而愛馳汽車此次對(duì)外公布的這套甲醇重整制氫系統(tǒng),可以說是國內(nèi)首個(gè)量產(chǎn)成品,用愛馳聯(lián)合創(chuàng)始人兼總裁付強(qiáng)的話來說,愛馳汽車是國內(nèi),甚至全球甲醇重整制氫技術(shù)的先行者。
甲醇重整制氫技術(shù)通俗來說就是,在常溫常壓下將甲醇加注到油箱,甲醇燃料在重整器里面生成氫氣,這些氫氣隨后進(jìn)入電堆與氧氣結(jié)合生成水,發(fā)出的電既可以用來驅(qū)動(dòng)電機(jī),也可以儲(chǔ)存到動(dòng)力電池里面。
不難看出,除了重整器那部分,在電堆里的化學(xué)反應(yīng)就是我們熟知的氫燃料電池汽車的能量轉(zhuǎn)化過程。有人會(huì)說在重整器那部分反應(yīng)是不是多余:能直接加氫,干嘛還要加甲醇,然后再做個(gè)轉(zhuǎn)化,這不是多此一舉嗎?
這個(gè)質(zhì)疑有其道理,但是忽略了一個(gè)核心問題,氫燃料電池汽車為什么難以推廣,根源在于制氫、運(yùn)氫和加氫困難。就拿加氫這個(gè)過程來說,它不僅需要耗費(fèi)上千萬開設(shè)加氫站,車內(nèi)還背負(fù)著幾個(gè)高壓氫氣罐,成本和技術(shù)問題,都讓氫燃料電池汽車推廣的商業(yè)模式很難建立。
所以,愛馳的甲醇?xì)淙剂想姵丶夹g(shù)里面的重整部分,不僅不多余,甚至是這項(xiàng)技術(shù)的核心部分,它消滅了氫燃料電池里氫氣的制取、儲(chǔ)存、加注等老大難問題,從“車外”集成到“車內(nèi)”,從技術(shù)演變上來說,是一種進(jìn)步的體現(xiàn)。
有意思的是,被愛馳入股的丹麥藍(lán)界公司,大家只知道它為愛馳甲醇重整制氫系統(tǒng)提供重整器和電堆等核心部件,卻不知其創(chuàng)始人是來自全球領(lǐng)先的氫燃料電池核心部件廠商巴拉德。換句話說,這位創(chuàng)始人已經(jīng)放棄了氫燃料電池戰(zhàn)線,并轉(zhuǎn)投了甲醇重整制氫戰(zhàn)線。
可執(zhí)行的商業(yè)邏輯
相較直接在內(nèi)燃機(jī)中燃燒,甲醇重整式的優(yōu)點(diǎn)是高效。據(jù)愛馳副總裁吳畏分析,甲醇重整制氫主要有兩次能量轉(zhuǎn)化,重整和電堆,前者的效率在90%以上,甚至百分百,而后者僅有60%,所以整個(gè)系統(tǒng)效率在50%以上。愛馳這套甲醇重整制氫系統(tǒng)目前的效率僅有45%,依然比目前市面的內(nèi)燃機(jī)效率高不少,因?yàn)槭堑谝淮到y(tǒng),勢必還有一些提升空間。
另外就是壽命,愛馳汽車表示,這套系統(tǒng)的壽命是5千小時(shí),可滿足“幾十萬公里”的行駛里程,愛馳的目標(biāo)是要做到一萬甚至兩萬小時(shí),屆時(shí)壽命將更為可觀。需要指出的是,這里的壽命實(shí)際上是某個(gè)部件的壽命,比如重整器,如果時(shí)限到了,而車主并不想換車,可以選擇更換該部件即可。
在整車性能方面,據(jù)愛馳汽車的仿真數(shù)據(jù),這套系統(tǒng)搭載18度鋰電池(與電動(dòng)版U5一樣的模組),電堆發(fā)電功率為25千瓦,基本可滿足高速120公里/小時(shí)的巡航。另外,在動(dòng)力電池富電情況下,整車極速可達(dá)160公里/小時(shí),饋電時(shí)可達(dá)120公里/小時(shí)(電堆發(fā)電直驅(qū)),基本上是目前普通電動(dòng)汽車的動(dòng)力水平。
至于續(xù)航方面,由于整個(gè)系統(tǒng)的效率不錯(cuò),更重要的是可以直接加注甲醇,所以續(xù)航里程完全不用擔(dān)心。根據(jù)愛馳汽車不同車型的規(guī)劃,續(xù)航里程范圍從500-1000公里,與目前內(nèi)燃機(jī)車相當(dāng),比如愛馳德國子公司恭博旗下的Gumpert Nathalie,其續(xù)航高達(dá)1000公里,它也是全球首款搭載甲醇重整制氫燃料電池系統(tǒng)的電動(dòng)跑車。
記者查閱發(fā)現(xiàn),目前的甲醇內(nèi)燃機(jī)車的油耗大概在15升每百公里,而愛馳汽車透露其甲醇重整制氫燃料汽車目前的油耗為8升每百公里,差不多少了一半。隨著以后系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化,相信油耗還能進(jìn)一步降低。
有了這個(gè)油耗數(shù)據(jù),我們再來算一個(gè)比較有參考價(jià)值的數(shù)據(jù)。2018年國內(nèi)甲醇產(chǎn)量為5575.66萬噸,同比增加25.52%,再加上進(jìn)口的大概700萬噸,也就是2018年國內(nèi)甲醇凈增大概6200萬噸。假設(shè)一般私家車一年行駛2萬公里,做如下計(jì)算:
20000/100*8=1600升,一輛私家車一年消耗甲醇量1600升;
6200*1000*10000/1600=3875萬輛,去年甲醇凈增量可滿足3875萬輛甲醇重整汽車使用。
當(dāng)然,去年甲醇凈增量不可能都來用作汽車燃料使用,但即便拿出10%(387.5萬輛)來,也足以滿足甲醇重整汽車初期發(fā)展的使用。如果以愛馳汽車甲醇重整系統(tǒng)生產(chǎn)基地山西高平來看,其甲醇年產(chǎn)量為30萬噸,經(jīng)過換算,也能滿足18.75萬輛甲醇重整燃料汽車的使用。
所以,不論怎么算,目前的甲醇產(chǎn)量,都足以支撐甲醇重整燃料汽車產(chǎn)業(yè)的啟動(dòng)和發(fā)展。另外,倘若確定了這一技術(shù)路線,那么甲醇產(chǎn)量勢必會(huì)迎來大幅提升。
“中東是產(chǎn)油重地,也會(huì)富產(chǎn)一些甲醇,但因?yàn)橘u不出去,還要花錢處理掉,所以毛利是負(fù)的,他們很樂于賣甲醇。我們算了一下,如果把這些甲醇弄到中國,其每噸成本僅需400到700塊,所以甲醇未來是不會(huì)缺的,而是會(huì)非常多?!备稄?qiáng)對(duì)甲醇燃料供給信心很足,“我覺得未來甲醇的價(jià)格不是問題,用戶完全不用擔(dān)心甲醇不夠用。”
另外,付強(qiáng)還透露,愛馳汽車正在跟中石油就甲醇燃料供給洽談合作事宜,這意味著未來愛馳汽車所賣之處,中石油各加油站都會(huì)加以改裝,配上甲醇燃料,以方便用戶使用。相較加氫站動(dòng)輒上千萬的建設(shè)費(fèi)用,加油站改“加醇站”僅需10萬元左右,這就大大降低了甲醇燃料的供給成本,為甲醇重整制氫汽車走入市場打下了堅(jiān)實(shí)的配套設(shè)施基礎(chǔ)。
加油站改加醇站方便,甲醇燃料又充足,甲醇重整制氫燃料電池技術(shù)又趨于成熟……目前來看,甲醇重整制氫燃料電池汽車這個(gè)能源鏈條并沒有明顯的短板,至少相對(duì)氫燃料電池來說,前者目前的可推廣性更大。
如何沖破迷障?
電動(dòng)車?yán)m(xù)航太短、充電太慢,氫燃料電池汽車氫氣儲(chǔ)存難、運(yùn)輸加注難,而甲醇?xì)淙剂想姵仄囁坪跬昝赖亟鉀Q了這兩個(gè)技術(shù)路線存在的弊端??雌饋?,沒有明顯短板的甲醇?xì)淙剂掀囁坪跤兄诲e(cuò)的前景。
盡管甲醇制氫燃料汽車看上去很美,可問題是,甲醇重整制氫技術(shù)是否足夠成熟?是否準(zhǔn)備好迎接殘酷市場的挑戰(zhàn)?
從國內(nèi)外甲醇?xì)淙剂想姵氐陌l(fā)展歷史來看,技術(shù)路徑無疑已經(jīng)打通。國外一些公司已有部分技術(shù)積累,國內(nèi)對(duì)此類技術(shù)的掌握和持有相關(guān)產(chǎn)品,目前還處于工程化建設(shè)階段,除需要解決量產(chǎn)、降低成本等問題外,特別需要重視的是提高產(chǎn)品可靠性和一致性等問題。
從愛馳這套甲醇制氫系統(tǒng)來看,其目前尚處于第一代,盡管已經(jīng)仿真驗(yàn)證、臺(tái)架測試,但整車終究沒落地,更沒有量化,所以其可靠性是未知,這一點(diǎn)毋庸置疑。還有一個(gè)硬傷是電堆發(fā)電功率只能做到25千瓦,這意味著在饋電情況下進(jìn)行再加速會(huì)比較吃力。
另外就是成本,據(jù)吳畏介紹,愛馳第一代甲醇重整汽車的售價(jià)與其電動(dòng)版相當(dāng)。以愛馳U5為例,其補(bǔ)貼后預(yù)售價(jià)為19.79 ~ 30.21萬元,因?yàn)榧状贾卣茪淦嚨闹苯痈偁帉?duì)手是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車,以及日系的HEV車型,所以這個(gè)價(jià)格并不低。
技術(shù)尚不夠成熟,售價(jià)又比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)高不少,除非甲醇燃料價(jià)格非常有競爭力,否則有多少消費(fèi)者會(huì)為了綠色信條來選擇甲醇汽車呢?豐田在更復(fù)雜的氫燃料電池技術(shù)上耕耘數(shù)十年才小有所成,愛馳選擇這條路勢必也難言輕松。
另外一個(gè)大背景是,甲醇政策的灰暗。原機(jī)械工業(yè)部部長何光遠(yuǎn)認(rèn)為,甲醇推廣應(yīng)用之所以不理想,除宣傳引導(dǎo)力度不夠外,陳舊規(guī)章制度的制約、相關(guān)政府部門滯后的響應(yīng)也是重要原因。他表示,整個(gè)協(xié)調(diào)機(jī)制仍存在諸多方面的掣肘。
在中國,沒有政策,就什么都沒有。何光遠(yuǎn)補(bǔ)充說,“無論是政策上還是資金上,如果我們能拿出像支持‘電動(dòng)汽車’十分之一、甚至百分之一的力度,來支持甲醇汽車試點(diǎn),我估計(jì)情況會(huì)比現(xiàn)在好很多?!?/p>
顯然,缺乏政策支持是此前甲醇產(chǎn)業(yè)難以展開的最大障礙,至于以后是否還是,目前來看有轉(zhuǎn)機(jī)顯現(xiàn)。
日前,《關(guān)于修改〈乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法〉的決定(征求意見稿)》意見征求階段正式結(jié)束,其中“新版雙積分修正案”的主要修改內(nèi)容之一,即“修改了對(duì)傳統(tǒng)能源乘用車的定義,將能夠燃用醇醚燃料的乘用車納入考核?!?/p>
這表明,甲醇汽車等醇醚燃料乘用車將正式被納入“雙積分”的考核范疇之中,這也意味著,“新版雙積分修正案”的落地或?qū)榧状贾卣茪淦嚨氖袌龌瘞砣碌陌l(fā)展機(jī)遇。
愛馳向“豐田們”發(fā)起挑戰(zhàn),有人會(huì)說,這不是以卵擊石嗎?表面來看,確實(shí)如此,但辯證來看,愛馳并非沒有PK的籌碼。這就要回到開頭所說的楊裕生院士對(duì)氫燃料電池汽車的“開炮”,他只是個(gè)例嗎?
截止到現(xiàn)在,全球氫燃料電池汽車?yán)塾?jì)銷量大概在2萬輛,與新能源汽車?yán)塾?jì)約5百萬輛的銷量相比,氫燃料電池汽車的推廣可以說微乎其微。僅僅從經(jīng)濟(jì)學(xué)來看,一個(gè)目前全球年銷不足萬輛的工業(yè)品,豈可言之鑿鑿稱未來?
這個(gè)“未來”很未來,相信楊院士的“開炮”也絕非個(gè)例。
顯然,氫燃料電池技術(shù)路線需要被重新審視。至于愛馳正在開發(fā)的甲醇重整氫燃料電池汽車是不是氫燃料電池汽車更好的替代品?或者能否激活一條甲醇?xì)淠艿哪茉存湕l?這些無疑需要更多時(shí)間去回答。
Think different ……
馮金剛
THE END
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