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世界真的负担得起“氢”型经济吗?

来源:汽车商业评论(朱琳)20年10月7日 21:55

尽管纯电动汽车(BEV)比燃料电池电动汽车(FCEV)销售成功得多,但人们对氢燃料作为化石燃料的绿色替代品仍有很大兴趣。9月30日,英国的首列氢动力列车进行了首航,而欧盟在7月公布的氢战略也在大力支持这项技术。

从用户的角度来看,氢气似乎显然是基于石油的内燃机的继承人。你来到一个加气泵前,五分钟后你就能加满燃料,然后你就可以开车了,就像过去100年一样。但在幕后,一些主要原因会告诉你,为什么对于个人交通工具来说,这并不是一个环保的未来。

我最近借了辆丰田的Mirai,这是世界上第一款量产的FCEV,我可以确认氢概念作为一种驾驶体验并没有错。Mirai非常舒适,尽管它在加速时发出奇怪的呜呜声,而且以电动车的标准来看速度不是很快。

新Mirai将于2021年推出,后轮驱动,续航里程增加30%,看起来更有前景。丰田暗示,这款车可能非常运动,是特斯拉Model S的潜在竞争对手。现代在SMMT Zero驾展上展示的Nexo FCEV与Mirai同样豪华。

然而,目前在世界大部分地区,这些汽车对日常用户来说都是不可行的。目前英国只有10个加气站,大多在伦敦附近,这意味着你得非常幸运才能住在一个加气站附近。加州有42个氢气站,这使得拥有FCEV更加明智,而且加州也是这种类型车辆数量最多的地区(最新统计为8573辆)。

然而,一年前加州有22620个电动汽车充电点,而在2020年10月,英国有19705个充电设备,分布在12444个站点。相比之下,无论是伦敦还是加州的氢气加注站数量都微不足道。此外,在紧急情况下,BEV可以用普通家用插头充电,使用所谓的“奶奶式”充电器,如果你的FCEV用完了氢,祝你好运,你要叫拖车了。

 

加氢站稀少,燃料昂贵。

另一个问题是氢气的成本。在英国,它的价格是每公斤12英镑(合人民币106元),而在加州的平均价格是16.51美元(合人民币112元)。Mirai每公斤氢能行驶60英里,这是英国普通BEV每英里价格的5倍以上,在美国甚至更高,因为美国的电力往往更便宜。

事实上,在美国,使用化石燃料的汽车每英里的成本可能更低。IHS Markit INFO预测,到2030年,以可再生能源为主导的绿色氢将具有成本竞争力,到2025年,价格将下降30%。但它需要便宜300%甚至更多,才能接近BEV的每英里价格。

所有这些问题都需要及早解决。FCEV基本上和十年前的BEV一样,如果销量上升,这些问题会慢慢消退。会有更多的加气站,氢的价格会下降。更大的问题是技术的绿色认证,这是值得怀疑的。

氢被卡在一个略为尴尬的位置。一方面,你可以从天然气中获得碳,天然气会产生一氧化碳或二氧化碳作为副产品,这取决于使用的方法,因此这失去了“零排放”的意义。这就是所谓的“蓝色氢”,尽管一氧化碳或二氧化碳比汽车排气管中产生的废气更容易被控制住,但这个过程仍然会产生温室气体。

 

该图显示了纯电动汽车、燃料电池汽车和化石燃料汽车的相对效率。

从环保的角度来看,更有前途的是“绿色氢”。这是用电解水产生的,仅仅释放氧气作为副产品。加气站需要水和电力供应,作为生产燃料的场所。但这种方法效率非常低,将水转化为氢和氧消耗了48%的电力。相比之下,电池将存储几乎所有的电力供应。

无论氢的来源是什么,它都会损失大约50%的能量,这些能量会在汽车的燃料电池中转化为电能来驱动发动机。副产品可能是无污染的水,但你在到达那一步的过程中会损失很多能量,而且由于蓝色氢的存在,也会产生一些温室气体。

可以理解的是,大多数氢的支持者更喜欢绿色的版本,尽管它在能源使用方面效率更低,而且目前只有非常少的人使用,全球只有1%的氢是用这种方式生产的。有了可再生能源,绿色氢气就像可再生能源驱动的BEV一样无污染。

然而,由于在将电能转化为氢气的过程中会损失大量的电能,因此需要大量的能源来降低这种低效率的重要性。由于可再生能源的供应处于高峰,而需求还不够大,不能全部使用,所以还有剩余可用的能源。例如,丰田公司声称在过去的十年里有8.7TWh的风能被浪费,足以生产15.6万吨的氢气。

这是一个有效的论点——我们可以用氢气储存多余的能量,为以后的车辆使用做准备。还有一些更大的交通工具,如飞机和船舶,足够的电池电量所需的重量和空间可能会超过绿色氢的低效率。

 
氢电解和燃料电池的效率使其比电池浪费更多的能源。

但是使用氢气来储存多余的电力供应仍然不是很普遍,而且对于个人汽车来说,氢气与电池电力相比有太多的缺点。尽管电动汽车的充电基础设施还远未达到它所需要的水平,但它比氢燃料补充技术领先了10年,而且很可能会继续领先。电力也比氢便宜得多,而能够在家里充电是一种改变生活方式的能力。

然而,最大的问题是FCEV比BEV浪费了多少电力——根据运输与环境的数据,前者是78%,后者是27%。在一个需要节约能源而不是浪费能源的世界里,这是我们负担不起的。虽然在没有使用电池的车型上推广氢燃料是情有可原的,但是在这种技术的效率比BEV低三倍的情况下,将FCEV作为汽车推广,对于一个更加环保的未来交通来说,是完全错误的方向。