“氢情”助力零碳冬奥 氢燃料汽车产业化能否在2022开启突围之路

2月4日的北京鸟巢灯光璀璨,全世界目光都聚焦于此,在主火炬点燃仪式上,以“微火”取代熊熊燃烧的大火,传递低碳、绿色冬奥的理念惊艳众人,作为本次冬奥会总导演,张艺谋表示:“那手持火炬的最后一棒,它的火苗很小,低碳环保,体现了这样的理念,大大出乎所有人的意料。”

而且这支火炬还拥有一颗“绿色心脏”,采用氢气作为燃料,成为冬奥史上首支氢燃料火炬,与以往熊熊燃烧的火炬相比,大约可节省99.9%的能量,低碳环保的理念尽显其中。不仅如此,在运动员、媒体、教练组接驳服务中,本届冬奥会还大规模应用了氢燃料电池汽车。

根据北京冬奥组委公布的数据,本届冬奥会示范运行超1000辆氢能源汽车,并配备30多个加氢站,是全球最大的一次燃料电池汽车示范。也为氢能产业的后续研发和示范运行提供借鉴,有效加速了氢能产业的尽快落地。那么凭借此次北京冬奥会的优异表现,结合东京夏季奥运会上氢能的成功展示,2022年冬奥会能否成为氢能汽车的新起点呢?

乘冬奥之风 开启大规模示范应用氢能源汽车

“绿色”是北京冬奥会的四大办奥理念之一,核心要求是把可持续性贯穿至北京冬奥会筹办的全过程。低碳管理和生态保护也成为北京冬奥会两大关键词,通过采取多种措施最大限度减少碳排放,让冬奥会成为了可持续发展工作的助推器。在运动员、媒体、教练组的接驳工作中,此次冬奥会大规模应用氢燃料电池客车,也从另一方面展现出了我国在能源领域的氢能网络建设潜力,和我国持续贯彻可持续发展的理念。

在北京冬奥会低碳管理报告中明确提出“平原用电、山地用氢”的原则,在各赛区推广电动汽车、氢燃料电池汽车的使用。作为本届冬奥会赛场的张家口、延庆等地均有山高路滑、低温坡陡的特点,需要车辆拥有超长续航和耐低温的能力,这也就给了氢燃料电池充分发挥优势的机会,在本届冬奥会举办之时,来自丰田汽车、北汽集团、宇通客车、福田汽车等车企的氢燃料电池汽车也均积极投入到北京冬奥会之中,为冬奥会提供交通支持。

其中,宇通汽车为了让车辆以“100%”的优良状态奔赴核心赛区,还开发了低温启动技术,车辆在低温环境实验舱完成了-30℃静态启动,整车在黑河通过高寒测试,在寒冷地区运行稳定,同时燃料电池运行过程中产生大量热量,研发人员利用废热还能够为车内提供取暖,大幅降低了取暖带来的能量损耗,从而保障车辆续航里程,实现整车冬季取暖能耗降低40%,让氢燃料电池汽车在冬奥工作中不会出现纯电动车的冬季里程焦虑问题。

综上所述,氢燃料电池的种种特点都非常契合北京冬奥会接驳、运输的使用环境,也向全世界展现了氢燃料电池在寒冷地区和商用车应用上得天独厚的优势和潜能,也有助于促进产业化推进。

值得一提的是,北京公交集团近期发文称,在3月中旬部分车辆将结束冬奥会赛事保障任务,到时候会有212辆氢燃料电池汽车转用于延庆区公交日常运输中。所以随着氢燃料汽车在2022冬奥会期间的应用,中国氢燃料客车已经加速从理想走进现实。

实际上,在“十四五”规划纲要中,氢能已经作为未来潜力产业之一获得了前瞻性规划。据不完全统计,目前全国有30个省份、150多个城市在“十四五”规划中提及氢能发展,有50多个城市出台了地方氢能发展专项规划。根据各省区市规划目标,到2025年全国将建成加氢站超过1000座,推广氢燃料车超过54000辆。

全面普及仍面临诸多难题

虽然氢气被公认为是最理想的清洁能源,拥有来源多样化、驱动高效率、零运行排放等特征,但是在乘用车的普及上仍面临诸多难题,比如氢气制造成本和加氢站建设难度等因素,都是久久没有解决的问题,所以也导致我国氢燃料电池车型主要以商用车为主,而乘用车上基本都处于研发验证阶段,还有许多卡脖子技术需要攻克,其中成本问题就是制约其规模化应用的最大障碍之一。氢能产业涉及制、储、运、用多个环节,产业链长,技术复杂,现实中氢能大规模推广应用仍面临氢燃料电池制造成本高、加氢站设施薄弱、终端用氢成本高等瓶颈,直接导致氢燃料电池汽车全面普及的难度上远高于纯电动汽车和燃油车。

除了制造成本难控制,储氢成本也是氢燃料电池汽车在后期使用时要面临的问题,众所周知,氢在常温常压状态下是一种密度极小的气体,满足一辆车合理续航则需要5kg以上的氢。目前氢气更多压缩储存在储氢罐中,但是这项技术对罐体和材质及密封要求都十分苛刻。以丰田为例,目前丰田第一代Mirai储氢罐采用KEVLAR材质,可以承受70兆帕压力,虽然技术满足了,但是这种KEVLAR材质价格不菲,依旧将面临使用成本问题。另一种方法是将氢冷却到-253℃,使其液化从而保存,但是这样做不仅成本依旧居高不下,同时执行难度也高了不少。

就算解决了成本和技术问题,市场也是氢燃料电池车型使用应用难的问题之一,任何新技术的发展都需要成规模投资和相关政策引导,然而现阶段仅有少数企业在推动氢能源发展,很难在全球带动起效应,相关问题难以得到解决。不过此次冬奥会对氢燃料电池汽车的市场起到了非常大的推动作用,再结合“十四五”规划的持续推进,本届2022北京冬奥会让更多企业看到了氢燃料电池发展的机会,愿意投入到其中来,再加上我国拥有世界上最庞大的汽车消费市场,一旦在技术和成本控制上获得突破,自然是不缺市场的。不过这肯定是一个长期发展过程,但随着规模化产业化的完善,成本会逐渐递减,业绩也会慢慢兑现,更重要的是,有政策的大力扶持,产业前进的速度会被大大加快,为氢能源汽车在中国的发展提供更好契机。

写在最后

此前,中国工程院院士欧阳晓平曾在《氢燃料电池技术发展现状及未来展望》中预测,氢燃料电池系统的成本也将随着技术发展、生产规模不断扩大而下降,未来10年生产成本有望降低至目前的50%左右,到2035年氢燃料汽车成本将具备和内燃机相同的竞争力,基本接近国外先进水平。而随着此次冬奥会的大面积应用,预计2022年在补贴政策、产业链持续降低成本、减碳需求的推动下,国内氢能产业化节奏必定将再次提速推进,应用场景也会有不断创新。所以笔者认为,2022年很有可能将成为氢能产业化的新起点,未来一定也会有更多设施、产品落地,让大家真切地感受到这种新能源汽车离日常生活越来越近。

2022-02-21

2022-02-21