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纯电动与氢燃料电池 谁是新能源的未来

2020-12-17 浏览次数:1,605 次 卡车之家

2020中国国际进口博览会已落下帷幕,在博览会上,新能源汽车无疑是其中一大看点,除了各种搭载先进电池技术的纯电动汽车外,也有一部分氢燃料电池汽车,例如现代汽车首次在国内亮相的氢燃料电池重卡“XCIENT Fuel Cell”,号称全球首款量产氢燃料重卡,在会展上吸引力十足。

氢能源被认为是未来社会核心能源的理想资源,氢燃料电池与纯电动是新能源卡车的主要技术路线。国内新能源卡车市场中,纯电动卡车是当前的主流技术路线,但在相邻的日本,氢能源是主流技术路线,那么两种技术路线的新能源卡车,谁才能代表新能源卡车的未来?

▎一、氢燃料电池卡车与纯电动卡车的区别

目前市场上的纯电动卡车,基本上都是从燃油卡车底盘上改制而来,与燃油卡车的区别主要在动力总成模块,相比燃油卡车,纯电动卡车取消了发动机、进排气系统、供油系统,轻载车型直接取消变速箱、重载车型则更换电动车专用的AMT自动变速箱,取而代之的则是驱动电机、动力电池、电控系统。

氢燃料电池卡车的本质则是在纯电动卡车基础上增加了一套发电系统——氢燃料电池系统,氢燃料电池系统主要包含储氢罐、电堆(燃料电池)。

其工作原理就是将储氢罐中氢气输送到电堆中与氧气发生化学反应产生电能后输送给动力电池,再将电能传送给驱动电机输出动力,所以氢燃料电池卡车可以理解为“自带氢燃料发电机的纯电动卡车”。

(图片来自:电动邦)

另外,纯电动卡车通过外部电能为动力电池充电,而氢燃料电池卡车则是通过燃料电池为动力电池充电,且充电过程是在车辆行驶过程中,所以氢燃料电池卡车对动力电池的电量要求不高,其电量比纯电动卡车的电量少很多。

▎二、氢燃料电池卡车与纯电动卡车优劣势分析

氢燃料电池卡车是未来新能源卡车的发展趋势,与纯电动卡车相比,氢燃料电池卡车在环保性、续航里程、抗低温性能、车辆自重等方面具有优势,在加氢便利性、购车成本、装货效率、使用成本方面仍有劣势。

● 优势:

1、更环保:氢燃料电池卡车与纯电动卡车虽然在行驶过程中都能做“零排放”,但氢燃料电池的 主要成分是氢,在使用寿命结束后,并不会对环境造成污染,而锂电池内部含有大量重金属,需要科学规范的回收处理,否则会对环境产生污染,所以在使用链上氢燃料电池卡车会更环保。

2、续航里程长,加氢时间短:氢燃料电池的能量密度高,远远高于锂电池,且氢燃料电池的能量转化效率高,所以车辆续航里程更长,另外,加氢跟加油/气方式类似,一般加注时间在10分钟以内,虽然略长于燃油车型的加油时间,但远远低于纯电动卡车的充电时间,使用起来也不需改变加油习惯。

3、抗低温性能优异,电池不衰减:纯电动卡车在使用过程中难以避免电池衰减问题,而且在低温环境下电池衰减更厉害,这也是纯电动卡车一到冬天续航里程减少的原因,而氢燃料电池则没有这个问题,极大提高了低温环境作业效率。

4、车辆自重更轻,能耗更低:氢燃料电池能量密度高,车辆自重更轻,举例说明,100kW·h电量的锂电池重量在800kg左右,而同电量的氢燃料电池重量只有1/4左右,能够帮助提升车辆续航里程。

● 劣势:

1、加氢便利性差:目前,虽然纯电动卡车充电不是很便利,但还是能够找到充电桩的,但绝大部分城市都没有加氢站,上海也仅一座加氢站,氢燃料电池汽车用车过程中无法补给燃料,存在“加氢焦虑”。

2、购车成本高:当前氢燃料电池卡车价格可以说是“天价”,只有部分政府单位才能负担的起,还不是飞入寻常百姓家的时候。氢燃料电池卡车有多贵?纯电动卡车价格大概是燃油卡车价格的2倍,而氢燃料电池卡车价格至少是纯电动卡车的3倍以上。

3、货箱容积小,装货效率降低:氢燃料电池卡车与纯电动卡车相比增加了储氢罐,而储氢罐一般布置在驾驶室与货厢之间,整车长度相同的条件下,氢燃料电池卡车货厢长度要少0.5-1m,装货效率降低。

4、使用成本高:纯电动卡车使用成本在燃油卡车的50%左右,而当前由于加氢生态不完善,氢燃料电池卡车使用成本是燃油卡车的2倍以上,使用成本较高。

▎三、新能源卡车未来发展趋势分析

无论是纯电动卡车,还是氢燃料电池卡车,当前阶段都属于政策推动的产品,但纯电动卡车补贴政策持续退坡,计划到2022年底退出补贴,而氢燃料电池卡车支持政策只会越来越多、力度越来越大,特别是在建造供氢基础设施上,未来几年必然是氢燃料电池汽车快速发展时期。

在10月份国务院印发的《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》通知中,也提到了“到2035年,氢燃料电池汽车实现商业化应用,氢燃料供给体系建设稳步推进“的愿景。另外,国家对纯电动汽车、氢燃料电池汽车的商业化要求时间点不一样,侧面反映出氢燃料电池汽车可能是纯电动汽车的后一代车型。

在氢燃料电池汽车技术上,日本掌握的专利最多、技术也最强,而且纯电动汽车与氢燃料电池汽车中,坚定不移的选择了后者,让众多国家不考虑氢燃料电池和纯电动谁才是真正的未来。

从技术发展角度来看,纯电动卡车的设计陷入了能量密度困境,车辆的续航里程突破非常困难,而氢燃料电池卡车的当前续航里程就已超过纯电动卡车,且氢燃料电池技术还有很大的进步空间,未来续航里程突破1000km可能性很大,所以在续航里程上,氢燃料电池卡车似乎更胜一筹。

从车辆成本来看,当前氢燃料电池卡车的成本远远高于纯电动卡车,其中成本最高的部件是燃料电池,未来降本空间极大。在日本政府2019年公布的《氢能利用进度表》中,就提到了“到2025年,使氢燃料电池汽车价格降至与混合动力汽车持平,到2030年,降低氢气供应成本,使其不高于传统能源”的目标,说明未来氢燃料电池卡车的成本与纯电动卡车接近是很有可能的,普及可行性很大。

▎结语:

无论是纯电动卡车还是氢燃料电池卡车,都有其可取之处,中美欧目前以纯电动技术为主,而日本以氢燃料电池技术为主,至于谁对谁错,短期内无法得知。不过,我国也开始大力推动氢燃料电池技术发展,只有为未来竞争做好技术储备,才能抓住发展机遇。

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