今年,燃料電池在國內形成一波熱潮,眼看未來新能源汽車補貼將逐漸消退,而燃料電池路線作為一個補充技術方向,在補貼鼓勵上并沒有立即消減,并且會繼續(xù)發(fā)展。反觀海外,眾多車企開始在燃料電池乘用車領域做選擇題,放棄還是堅持?這是個問題。
最近,有不少車企做出了選擇。6月初,福特汽車、戴姆勒以及加拿大巴拉德動力系統(tǒng)公司三方成立的燃料電池汽車合資公司宣布即將關閉。戴姆勒將業(yè)務重點轉向電動汽車領域,未來將自主研發(fā)汽車燃料電池技術。
日產-雷諾-三菱聯盟則將凍結2013年與戴姆勒、福特汽車簽署的燃料電池車(FCV)商用化計劃。日產-雷諾-三菱聯盟指出,由于燃料電池汽車開發(fā)耗資巨大,難以同時開發(fā)多項技術,所以決定凍結三方計劃,并將未來經營資源集中于純電動汽車的研發(fā)。
實際上,各個車企在技術路線上往往采取跟隨態(tài)度,在并不是很看好的情況下,就會縮減資源投入,而之前的結盟運作分攤開發(fā)費用,已經是小成本運行。但是,如今紛紛散伙的架勢可不像是形勢一片大好的樣子。
例如在大眾汽車集團,奧迪就是在燃料電池領域開始節(jié)流的代表。6月20日,現代汽車與奧迪宣布,雙方就氫燃料電池汽車(FCEV)組件和技術簽訂多年期專利交叉許可協議,共同努力發(fā)展FCEV,現代汽車將授予合作方獲得基于現代汽車專有技術零部件的權利,包括ix35氫燃料電池車和NEXO積累的技術。
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一、燃料電池汽車發(fā)展現狀
據Information Trends的研究結果,自2013年氫燃料電池車商業(yè)化到2017年底,全球總計售出6475輛氫燃料電池乘用車。2016年之前一共銷售3000輛,2017年銷售3382輛,其中豐田Mirai就賣出3000輛,占比為75%,本田和現代汽車分別占13%和11%。
豐田在推動燃料電池車商業(yè)化方面不遺余力,主要在美國市場和日本市場同步大力推動。豐田燃料電池車的開發(fā)時間已經非常長,但是從實際增速效果來看,情況不是特別理想,發(fā)展速度還是受到了很大制約。
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燃料電池汽車的加氫站分布,在美國比較集中,主要在加州舊金山灣區(qū)、洛杉磯及奧蘭治縣,對應超過50%的氫燃料電池車也在加州售出。
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從全球范圍來看,燃料電池汽車商業(yè)化進程正在加快,不過推動力主要源自于日本和韓國兩個相對地域狹小的國家。
2018年6月,韓國政府同意在未來五年內投資約20億歐元用于氫燃料電池以及加氫站的補貼。目標到2022年為15000輛燃料電池汽車和1000輛燃料電池公交車提供資金。最重要的是,資助計劃包括310個新的加氫站
日本則致力于氫氣站網絡的發(fā)展和完善。2020年前,日本計劃推廣4萬輛氫燃料電池汽車上路,并在2025年和2030年之前分別達到20萬輛和80萬輛。另外,加氫站也將在2020年之前發(fā)展到160個,在2025年和2030年前分別發(fā)展到320個和720個。
從某種層面來看,燃料電池的戰(zhàn)略選擇和地域有著密不可分的聯系,在韓國和日本,如果能有效的替代部分石油的功能,比推廣純電動汽車更有意義。
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因此,豐田汽車面向2020年東京奧運會和殘奧會,預計將會以東京為中心投放100多輛氫燃料電池巴士。在產業(yè)鏈方面,日本汽車制造商豐田合成株式會社在日本員弁市新建了一家工廠,生產高壓氫氣罐。
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二、燃料電池成本預估
對于燃料電池技術,目前最大的問題是需要從能源供給轉換全局考慮,如果沒有實現從石油能源往氫氣的整體轉換,并在較大地域范圍覆蓋,就沒辦法進行大規(guī)?;瘧谩τ谡嚻髽I(yè)而言,市場規(guī)模就比較有限,需要較大的量才能有效降低成本。
據美國能源部最新數據顯示,以80kW質子交換膜燃料電池系統(tǒng)為例,2017年,每生產1000套燃料電池,燃料電池系統(tǒng)(包括燃料電池電堆、高壓儲氫罐、升壓變頻器、電動機、動力控制單元等)的成本達到179美元/kW,其中電堆成本為118美元/kW;每生產1萬套燃料電池,燃料電池系統(tǒng)成本為79美元/kW,其中電堆成本為39美元/kW。
以豐田Mirai為例,2015年該車產量已達到700輛,2016年提升至2000輛,到2020年將達到3萬輛,這是2017年的10倍。如果按照上述數字折算,豐田Mirai的續(xù)航超過600公里,燃料電池組最大功率為114kW,核算其電堆成本為1.1~1.3萬美元,整套燃料電池系統(tǒng)超過2萬美金。而同等的電池系統(tǒng)大約需要70-80kWh,電池系統(tǒng)成本為1.4-1.6萬美金。
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燃料電池壽命不需要解決充電問題,其持續(xù)壽命主要是發(fā)電和行駛工況,現階段核心的難點之一就是解決燃料電池壽命,這個目標是5000-10000小時。目前國際先進水平的燃料電池壽命是5000小時,部分電堆的壽命可能更高一些,而國內水平只有2000-3000小時。
氫燃料發(fā)電的過程中,需要用到含鉑催化劑,但鉑金是貴金屬,價格高昂。豐田的燃料電池車Mirai每輛車用鉑20g,約合0.17g/kW。根據美國能源部的規(guī)劃,到2020年燃料電池汽車用鉑量預計會下降到0.125g/kW。在這個層面,持續(xù)的技術投入對于原料的依賴還有持續(xù)的工作要做。