氫燃料電池車作為面向未來的汽車能源技術有什么特別的優(yōu)勢
氫燃料電池車作為面向未來的汽車能源技術,長續(xù)航無污染的優(yōu)點顯而易見,但成本居高不下始終是阻礙大規(guī)模推廣應用的重要原因。與此同時,日本豐田Mirai(參數(shù)|詢價)的大幅降本引起了全球關注,但在其背后,日本國內家用燃料電池系統(tǒng)(Ene-Farm)的推廣是否也起到了重要的降本促進作用?中國是否該效仿該路徑來實施相應的推廣計劃?我們就來研究一下Ene-Farm的相關問題,以期對國內產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供借鑒。
本文作者:胡玉峰,先后從事汽車電控開發(fā)、整車試驗、節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)咨詢等工作,曾參與國家863重大項目、工信部“節(jié)能與新能源汽車技術路線圖”、中國工程院“汽車強國戰(zhàn)略”等10余項重大研究/行動,擅長汽車產(chǎn)業(yè)評論分析與政策解析。
一、燃料電池汽車的命門:成本
燃料電池車主要是以氫氧電化學反應為動力來源的汽車,具有長續(xù)航、零排放、燃料補給速度快、功率大、運行平穩(wěn)等諸多優(yōu)點,被廣泛視為21世紀終極車用能源技術。但燃料電池車的缺點也同樣明顯,其中最主要的就是成本太過高昂。
高昂到什么程度呢?高昂到即便是財大氣粗的中國,也需要對其進行20-50萬元不等的單車補貼(基準),才勉強能進行推廣應用。即便如此,國內產(chǎn)量仍然繆繆無幾,2018年也才生產(chǎn)了1000多輛。
當然,提到成本,就不得不提豐田的Mirai,作為全球率先量產(chǎn)并投放市場的燃料電池乘用車,其之所以敢站在市場開賣,還是與其成本大幅下降有很大關系:從最初立項的預計售價1億日元(約600萬人民幣),到2018年日本國內補貼后售價500余萬日元(約30萬人民幣)。
豐田Mirai之所以能實現(xiàn)如此明顯的降本,除了量產(chǎn)規(guī)模擴大、混合動力系統(tǒng)大規(guī)模應用、系統(tǒng)簡化等原因之外,還有一點必須予以重視:整個電池系統(tǒng)的成本是如何降低的?
畢竟,作為整車里面成本最高的部分,燃料電池系統(tǒng)的降本才是關鍵,無論如何去簡化,基于質子交換膜(PEMFC)為核心的電堆系統(tǒng)是不可能被拿掉的。
二、Mirai降本是否借了Ene-Farm的東風?
無獨有偶,日本還有另一項產(chǎn)品也用到了以質子交換膜為核心的電堆系統(tǒng),那就是Ene-Farm(家用燃料電池熱電聯(lián)供系統(tǒng))。
再翻查一下,原來豐田也有用到這個東西,旗下的愛信精機早就應用了該系統(tǒng)。
具體來講,愛信精機這套系統(tǒng)采用了SOFC技術路線,也就是我們熟知的固體氧化物技術路線,輸出功率700W,發(fā)電效率達到了46.5%。不僅是愛信精機,其實東芝和松下也有相關的產(chǎn)品,也就是聚合物電解質的Ene-Farm產(chǎn)品,其中應用到了質子交換膜。
而Ene-Farm的工作原理可以簡單概括為:通過天然氣制取氫氣,再通過氫氣發(fā)電來提供家庭用的熱能和電能,包括熱水、暖氣、供電等。這套系統(tǒng)從日本政府大力補貼至今,全社會已經(jīng)推廣應用了近30萬套。
隨著推廣規(guī)模的擴大,以及幾大廠家的競爭加強,整個系統(tǒng)的成本在快速下降,從最初的800萬日元降至了目前的100萬日元左右,也就是6-7萬元人民幣/套。
目前還沒有確切的統(tǒng)計分析,來確定Ene-Farm的規(guī)?;瘧脤τ谌毡救剂想姵剀嚨某杀鞠陆档降子卸啻蟮拇龠M作用。但可以絕對肯定的是,Ene-Farm中采用的電極、電解質膜、催化劑、分離器等都是汽車通用的關鍵部件,遠超于燃料電池車的應用量對于整個產(chǎn)業(yè)鏈的成本降低作用肯定是極其明顯的;同時,Ene-Farm還帶動了氫氣的生產(chǎn)、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)的發(fā)展,形成了產(chǎn)業(yè)協(xié)同效應??梢哉f,豐田Mirai的成本降低,Ene-Farm作用功不可沒。
三、日本政府大力推動是首要動力
Ene-Farm得到有效推廣,與日本政府的關系密不可分:2009年,單套Ene-Farm價格約340萬日元,再加上50萬日元左右的施工費,但政府給予了140萬日元的補貼,因此用戶實際負擔金額為250萬日元左右(約15萬人民幣),雖然補貼連連下降,但2015年ENE-FARM的合計補貼金額還是達到了222億日元之多。
之所以日本如此強烈推進,是因為日本的國土資源情況極為特殊,作為一個島國,日本絕大多數(shù)資源或者能源都需要進口,無法實現(xiàn)能源獨立。因此強烈的危機感促使日本上下對發(fā)展可獨立的能源需求極為迫切。
氫能無疑是一個優(yōu)秀的選項,即便不采用天然氣制氫,也可以通過無窮無盡的太陽能/水/核電來電解水制氫,實現(xiàn)社會能源的獨立供給,雖然很困難但至少是一個具有可行性的技術選項。
也就是說,在面向未來的可持續(xù)發(fā)展道路上,日本要想擺脫能源受制于人,氫能社會是不得已押寶又必須押寶的選項:即便賭失敗了,也不會有怨言,畢竟沒有更好的選項。
















