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最近,一篇Nature Electronics上的文章认为,虽然氢燃料具备零排放的优势,理论上来看,可以作为解决交通领域碳排放的完美解决方案。
但不幸的是,气候变化的紧迫性,无法给氢燃料电池汽车足够的时间进行商业化落地。
不管是业界还是政策制定者,都需要把重点放在纯电动车方向。
论文还指出,目前,全球各大汽车厂商也看到这样的趋势,包括曾经押注氢燃料电池的日韩车企,都在将资源往纯电动车方向集中。
最后,作者用一句话,直接判定氢燃料电池的结局:
氢燃料电池,在商业层面,已经失去机会。
被看作解决交通排放完美能源形式的氢燃料,却被直接被判定出局。
为什么?事实上,该文并没有质疑氢燃料电池汽车技术上的可行性,氢燃料电池汽车没前途,源于商业层面的3大劣势。
首先,动力电池的技术发展,挤压了氢燃料电池汽车的生存空间。
研究表明,在「动力电池续航低于150公里,充电时间需要几个小时」的时代,氢燃料因其更远的续航,以及补能时间堪比加油的优势,确实有存在的合理性。
但随着技术的发展,目前主流动力电池,续航突破400公里已经习以为常,最新的动力电池,甚至已经突破1000公里。
在补能时间方面,800V超冲,可以在15分钟内充电续航200公里。
至于在氢燃料电池具备优势的重卡物流运输方向,纯电动重卡也可以完成补位,作者表示,用于长途运输的卡车,每天行驶超过500公里,这对纯电动重卡的续航来说挑战不小。
但欧洲法规要求,卡车司机每行驶4.5小时后必须停车休息45分钟。在4.5小时内,一辆重型卡车最多可以行驶400公里左右。
而国内也有类似的规定,也有类似的规定:连续驾驶4小时,必须休息20分钟。
因此,如果用于纯电动卡车的快充电池,以及补能网络能够大规模铺开,450公里的续航,对于纯电动重卡来说已经足够了。
简言之,你能做的我能做,你做不到的我也能做,那氢燃料电池汽车,还有存在的必要?
其次,对比纯电动车的落地速度,全球碳排放的时间表,已经给不了给氢燃料电池汽车足够的时间,来解决成本和技术问题,完成商业化。
论文数据显示,在2021年初,全球氢燃料电池汽车保有量,约在25000辆左右,在售车型有两款,分别是丰田Mirai,和现代Nexo。
补能方面,全球大约有540个加氢站。
相比之下,截止到2022年初,全球纯电动车和插混式新能源汽车保有量在1500万辆左右,在售车型超过350个。
也就是说,仅从保有量来看,纯电动车已经成为主流,而全球主要的汽车市场,包括北美,欧洲和中国,都已经做出有关减少碳排放的承诺:
美国和欧洲,到2030年碳排放减少至少50%以上,中国达到碳达峰。
8年的时间,氢燃料电池汽车,能否大规模商业化落地?是一个大大的问号。
除此之外,还有纯电动车补能网络建设的优势。
论文作者认为,电动车的补能网络,建立在全球电网基础设施基础之上,换句话说,世界上几乎每一个电源插座都是潜在的充电站。
而氢燃料电池汽车补能,就需要另起炉灶,不仅成本高昂,在技术方面,氢燃料的储存、运输都还存在问题。
要解决这些问题,投入的时间和资源,都远远大于纯电动车。
3大劣势,条条致死。在作者看来,氢燃料在交通领域,命已休矣。
论文作者Patrick Plötz博士,来自德国。
研究领域,包括电动汽车、能源效率和能源系统模型。
Patrick Plötz曾在格赖夫斯瓦尔德大学学习物理,后来在海德堡大学(理论物理研究所)获得理论物理学博士学位。
2011年,在弗劳恩霍夫系统与创新研究所ISI的能源政策和能源系统能力中心担任研究员。
2012年1月起在能源技术和能源系统能力中心担任研究员。
2020年起,在卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)担任讲师。
氢能源技术路线之痛
21世纪初的时候,希望之星是氢动力汽车,日本当时走了这条路线,十分领先,结果到电动汽车时代就转不过弯来了。前段时间丰田章男猛力抨击电池车不环保,鼓吹氢动力才是未来,貌似有理,实则包藏私心。这其实主要就是日本的体制传统问题,尤其是汽车工业已经缩小到只有丰田日产三菱等几大厂的情况下,丰田过于巨大所以船大难调头。
先看看氢能源汽车原理,使用氢作为主要燃料,包括氢燃料的内燃机车和燃料电池车两条技术路线。丰田现在两条路线都在走,而主要成果在后者,这条路线其实是锂电池的升级版,制造过程也会造成环境污染,称不上环保路线。
图:燃料电池路线德国最强,敢用在212潜艇上,日本还要进口这个技术替代斯特林发动机,而也没见德国赌氢能源车路线。
氢,是单位重量下能量密度最高的燃料,而且工作过程无污染,最后排出的就是水而已,这看起来好像是很不错?但是……
氢本身是密度最低的气体,而且也是属于很难液化的气体,液化温度低到了零下253度,离绝对零度都不远了,而用压缩方式也就需要比其他燃料气体更高的压强。
一个大气压下的正常氢沸点为20.37K(-252.78℃),密度为 70.85kg/m³。氢气压力达到1.3-1.5MPa时,液氮蒸发温度66K,仍然比液氮要低。日本现在使用的,是88兆帕的车载氢瓶。
现在氢的储存和运输都非常困难,丰田的氢能源汽车采用至少700个大气压,也就是70MPA的压力罐,甚至还要提升到88MP。而液化天然气只需要46个大气压4.6MPA,这难度差距可是天上地下了。加氢站只能使用专业运输车运输,远距离运输的话,难道把管道做到上百个大气压或者能保住氢液化的低温?这成本和风险控制可不是一般的难。而且氢能源是乘用车,那加氢站就不能离居住区太近,要出了事可就是大事。
从国内来看,虽然纯电动车仍然占主流,但氢燃料电池汽车的研发落地,不管从产业还是政策支持上,从未停滞。
重卡领域,中国重汽董事长谭旭光曾断定,重型汽车不可能用纯电动,燃料电池可能是重型商用车的终极路线。
2020年底,潍柴宣布首台国产 200 吨以上氢燃料-锂电池混合能源矿用卡车自卸车成功下线。
去年4月22日,川威集团、亿华通、大运汽车三方签约,联合开展“西部首条氢燃料电池重卡示范线”项目。
一个多月后,长城控股旗下未势能源科技与大运、东风、福田三家企业合作发布“百辆氢能重卡示范项目”。
同时在乘用车赛道,长城汽车在去年初发布氢能战略,还自研车规级“氢动力系统”全场景解决方案——氢柠技术。
同时在去年发布首款氢能C级SUV。
除此之外,红旗、吉利、广汽等主流车企,也在最近两年集中推出自己的氢燃料电池汽车。
政策层面,2020年9月,国家发改委、工信部等五部门发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》,将燃料电池汽车的购置补贴政策,调整为燃料电池汽车示范应用支持政策。
截止到去年年末,国内有50多个地级市发布氢能产业规划,各地相继出台相关扶持政策。
但目光向外,曾经押注氢能源的日韩车企,多年投入后似乎并没有激起什么水花,从官方态度上来看,氢燃料电池汽车推广,似乎也难以为继。
去年7月,本田宣布旗下的氢燃料电池汽车Clarity Fuel Cell停产,后续也没有公布新的氢燃料电池车型,研发重心,转向纯电动车。
同样选择停产氢燃料电池汽车的,还有日产,早在去年年初,就宣布暂停开发氢燃料电池汽车,将资源集中在电动车研发中。
至此,日系三强中,仅剩丰田一家,还在氢燃料电池汽车赛道持续投入。
除此之外,韩国车企现代,曾经氢燃料电池汽车的坚定支持者,也在去年年末被媒体曝出,暂停开发Genesis氢能汽车项目,大量削减燃料电池团队规模。
国外遇冷,国内火热,是氢燃料电池汽车产业基本态势。
图:北京特种工程研究院45立方米液氢储槽车。液氢的温度与外界的温度存在巨大的温差,稍有热量从外界渗入容器,即可造成液氢的快速沸腾而损失。如何保持超低温,是车载液态储氢技术的核心难题。因绝热要求,液氢低温储箱所需的体积约为液氢的2倍,这也就是说液态储氢系统的实际体积是汽油箱的3倍。
日本闹那么大,也就号称到2030年搞900个加氢站,根本就是杯水车薪,跟利用现有电网的电动车比起来普及难度天上地下。所以20年前大家都在搞氢能源,发现搞不下去,现在也就日本还在坚持了。
图:截至2020年12月底,我国累计建成118座加氢站,主要集中在广东、上海。预计到2025年,我国加氢站达到1000座,2035年达到5000座。日本氢能源和燃料电池战略协会的路线图,计划到2021年3月前建设160个加氢站,这个已经实现。我国作为备份的氢能源路线,加氢站都和日本差不多。
日本式“举国体制”之困
日本人搞氢能源这事、说实在是有点吃力不讨好!搞成了是会所**、搞砸了是自个**!说到底就是拎不清自己有几斤几两啊!抛开这些、单纯的从科学角度来说、氢能源面对的困难远远大于电能!说到底就是一个体制体系的问题!内燃机和电能源都是基于现有体制体系的一个补充和优化!而氢能源呢?完全是建立一种全新的体制体系啊!做过实事的人都知道、从小到大总是比从无到有要相对容易一些!
氢动力汽车需要巨额投资,日本投资领先了,中美欧都不愿意让日本占便宜,那就不选这个路线。如果大家都不点氢能源的科技树,只有你点了,并大力发展,结果就是你没有市场,死翘翘了。日本最大的市场是中美,两个大国都不玩这个,再牛逼,也是一个死字,死了之后,技术还会被瓜分。
这个事情以前发生过,而且是多次发生过。日本当年的DVD技术,日本先行一步,蓝光技术基本成熟,可是中国就不选蓝光作为技术标准,中国选的自己的DVD技术。日本当年搞等离子电视,松下、先锋、日立掌握等离子核心科技,中韩一看小样很牛啊,直接跑去搞LED电视,现在全球已经是LED的天下了,等离子技术的投资全部打水漂;日本搞的随身听、掌上游戏机(小时候真羡慕别人家有这个)、单反相机集体遭到了智能手机的重锤,而日本的智能手机输在了软件系统,生活中已经很少见到有人用日系手机。汽车也一样,中美做为世界上最大的汽车制造销售市场,根本不可能选用日本领先一步的氢动力。日本本国市场无法消费汽车工业的产品,投资无法收益,无法形成良性循环,只能等死。
日本汽车工业现在也面临着相似的问题,在大变革的技术路线选择上,路线过于单一,出错就完蛋,而几次大的产业革命日本人还真就是一次都没跟上趟……
当然日本选对了也没用,80年代时日本内存(比如东芝)倒是打得美国人溃不成军,但是美国一方面对日本产品封锁市场,另一方面扶持韩国(三星)打跨了日本。明明没有主导权,还想自己当老大,那就是被到处打击,怎么选怎么做都是错的。
在这个氢能源领域,日本已是第一梯队,各种专利已抓在手上,我国在这个领域突破,恐怕是光付专利费都是天价成本。只有另辟蹊径,才有路走。勇往直前是大战略大方向,也需知道战术迂回。
日本企业体制就是大而全,而且为了保证集中资源做大事压低成本,所以往往就是一锤子买卖直接SHOWHAND,不像中美欧能在多个不同路线同步推进试错。
日本汽车工业也辉煌了快40年了,现在已经变成了日本工业唯一能拿得出手的大产业,现在孱弱的经济基础也支撑不起丰田广泛开展探索了。
日本GDP构成依次汽车工业、电子工业、精密仪器、钢铁、船舶制造、光学产业、核工业、航天产业。汽车工业是日本第一大经济支柱产业,2008年时占全国GDP的30%以上。汽车产业是日本经济运转的核心,整个汽车产业从业人员超过了530万,占到日本劳动人口的10%,也占日本工业产值40%的比重,还能带动铝、铁、钢、纤维、纺织等行业的发展,日本德国等国在传统汽车产业拥有各项专利,一直是中国无法突破的壁垒,如果日本的汽车产业被时代击溃,那日本的人均GDP将会下降一个档次,落到韩国现在的位置。
中美欧日发展电动车的困境
欧洲电动车发展也不怎么样,德国也是燃油车发展太好,导致不愿意转型——典型的路径依赖。2018年初德国还不到10万辆电动车,而2010年的计划是到2020年末达到100万辆,后来推迟到2022年。
这次新能源车革命自然又是美国企业带了头,为什么说“又”,20世纪20年代以后,美国就是科技和工业第一大国和第一强国,各种带头领先试错无需惊讶。1996年第一辆纯电汽车EV1是通用的产品(依然是路径依赖的原因,通用亲手扼杀了自己的电动车)。
1996年EV1正式量产上市,采用铅酸电池、双人座椅布局,续航里程144km,最高时速128km/h,充满电只需3个小时。第一代的EV1并没有开放销售,而是在部分城市,以租赁的方式推出,由于噪音小,没有污染,得到了不错的反响。
正当EV1准备全面投入市场销售,大杀四方的时候。零排放的法案,突然遭到了很多车企的联名上诉,理由是:随着经济开始复苏,强制要求研发电动汽车,反而会造成额外的成本消耗。
但实际上,不需要石油的EV1,早就成为了一些石油巨头的眼中钉,石油公司才是一系列事件的主导者,他们联合车企一同发起抵制,并要求对市面上的纯电动汽车进行回收报废,甚至不惜重金,收购电机制造企业,来阻止电动汽车的发展。
1999年,四面楚歌的通用汽车,关闭了EV1的生产线,裁掉了大批电动车的研发人员。3年后的2002年,通用把所有租用到期的EV1全部收回并销毁。
而可喜的是在新能源车参与者中,中国的企业在主流赛道。
确实,在这次变革中,我们国家几乎是不遗余力在推动新能源车的发展。从购买时的大力补贴开始,再到各种政策倾斜,基本上能给到的帮助政府都做了。
多年北汽一款电动车,续航100公里,比同型燃油车还贵三分之一,全靠补贴把价格打下来。车评人皆评为又一个骗补的工业垃圾。
如今婴儿已长到翩翩少年,前途无可限量,当年的巨大投入并没有白费。那我们国家为什么要这么大力的发展新能源车,尤其是电动车?
可以分为三个原因。
一、传统燃油车的发动机专利门槛太高
十年前国家在确定新能源车战略的时候,我们国家在燃油车的核心——发动机和变速箱技术上还非常孱弱。
就拿自动变速箱举例,因为研发技术壁垒高,专利的大头又都掌握在日本爱信、德国采埃孚、美国博格华纳等国外企业手里,一直到 2013 年奇瑞才拿出一个自研的无级变速箱技术打破国外垄断。
宝马御用 —— 采埃孚 8AT 变速箱 ▼
虽然这几年我们迅速成长,但不可否认的是,到现在我们无法迅速超越那些老牌厂商,国内也只有吉利、奇瑞、江淮等少数国内车企发展出了相关技术,距离顶尖差的还远。
但在电动车领域,三电系统(电池 + 电动机 + 电控)系统是能否造好一辆汽车的关键,这就给了我们一个重新布局产业,弯道超车的机会。
像宁德时代,就已经稳稳站到了全球新能源电池的龙头地位,市值马上就突破万亿了。
月初宁德时代老总短暂登顶香港首富 ▼
二、出于国家的能源战略考虑
我国对国外的石油依赖度有 73%,其中进口石油中又有 70% 以上的被汽车烧掉了。而石油的输出大国都在中东,中东有多乱大家也都知道,所以在石油上受外部国际环境影响太严重。
美国公布的其他国家石油储量 ▼
而发电技术则在我国没有依赖度问题。
无论是火电、水电、太阳能电、风电甚至核电,要啥电有啥电,我们都有十足的底气不受制于人。
覆盖面广,来源丰富,关键价格还便宜,这就是底气。
电动车还顺便解决了汽车尾气的污染问题。有人说电池污染也很大,其实回收后的新能源车电池经过合理梯次利用和正确处理,污染比大气污染好控制的多,产业也很成熟。
三、科技发展的趋势
未来车上用电的地方也越来越多,5G 联网、智能座舱、自动驾驶等等,想要提升驾驶体验,都脱离不了电。
电,就是颠覆未来驾驶体验的钥匙。
所以,不光是我们国家在大力发展电动车,所有全世界有能力、有眼光的国家和企业,都在往上发力。
虽说电动车是大势所趋没错了,但现在不少人在买不买电动车上还是有所纠结。往往能摇到车牌的人是不会主动选择电动车,毕竟早几年的电动车的电池实在不太行,能跑三四百公里就不错了。
续程短也就罢了,充电也是个大问题,找充电桩有多闹心,有急事儿时充电慢,开过电动车的都知道。
不过,电动车是大方向。资金、技术、人才都在往上集中,上述问题其实已经有不少解决方案,落到消费者的体验上就要看厂家决心投入多少来改善。
反观日本,除了丰田等传统车企船大难调头、新兴车企无法出头、长期对电动车研发投资不足等情况外,对比上述中国的情况可知刚好相反,日本并没有动力发展纯电车。
第一,日本企业握有大量发动机、变速箱专利,之前巨大投入建立起行业高准入门槛,躺着赚钱多好,为什么要从头再来奋斗一次?
第二,日本资源贫乏,能源高度依赖进口,福岛事件导致核电受挫,火力发电成本奇高,不利于电动车推广。
第三,由于上两点引致的日本政府产业政策和企业技术路线选择。
以下引用《日本在电动车领域,为何落后?》该文论点是日本绝对没有点错科技树,虽然没有做纯电车,但技术专利储备领先,以后可以放弃不太赚钱的终端整车业务(反正日本一直在去工业化),只要卖零件、收专利费躺着赚钱就可以,就跟现在的日本半导体工业和家电一样只做上游也能活得很好。
一、日本为何没点“电动车”科技树?
一般来说,认定日本点错科技树的时间点,均为2010年日本经产省发布《下一代汽车战略》。在该战略中,日本经产省是这样规划的:
BEV就是现在人们最常说的“纯电动车”,PHEV是插电式混动,HEV是油电混动,FCEV是氢能源的燃料电池车,CDV是清洁柴油车。
可见,日本早在2010年时,就并未将纯电动设定为第一选择,并且将其与插电混动归为一类。反而将重心放在了油电混动。
这是日本根据自己国情及现实条件做出的判断。
在那个时间点,锂电池的充电问题、续航问题、安全问题要远比现在要严重得多,甚至于能否大规模商用都存在质疑。
即使到了现在,“电动爹”的需求,依然是日本社会难以大规模承受的。比如一辆特斯拉,如果想用超级快充在80分钟内“满血”,那需要的电流就会高达192A,相当于40台家用空调的耗电量。
日本是一个能源自给率只有7%的国家,大量安装或改造充电设备,在能源层面就非常难以说通。而且日本的公寓、楼房基本都属于私人企业管理,每栋楼想安装或改造高功率电动桩,都需要开一次全楼业主大会投票表决,这使得日本全国推广基本是不现实的事情。
所以日本从一开始选择的就是以混动为主,通过混动改善环保状况,期待氢能成熟后,逐渐转变为氢能燃料电池车的路线。
丰田在1997年推出了世界上第一款可以大规模商用的混动车“普瑞斯”,到2020年时,丰田的混动车在全球已经卖出了1600万辆。
甚至于,直到新首相宣布日本要到2050年完成“零碳排放”的计划时,依然将混动车列入了“新能源车”的大名单中。
可以预测:起码在日本,未来很多年中,纯电动车都不会是主流,所谓的新能源车,主要还是混合动力,或者插电型混动。
另外,不要以为日本车企主要发力混动车,就说明日本车企在其它赛道中没有积累。
这是德国公布的“脱碳专利综合排名”,丰田排第二,松下排第七。如果从专利申请量来看,丰田排全球第一。
此次分50个领域按“不同国家”统计了超过155万件去碳化专利。2020年日本占据首位的是“电动汽车”“混合动力车”“全固态电池”3个领域。
实际上,日本车企无论在“纯电”“混动”“电池”还是“氢能源”上,都已经提前做了大量布局。
二、纯电&电池
这位做鬼脸的大爷,是日本旭化成的研究员吉野彰,2019年诺奖化学奖获得者。正是他开发的锂电池,推动了智能手机和纯电动车的发展。没有他,也就没有乔布斯和马斯克什么事了。所以根本不用质疑日本人在电池领域的水准。
锂电池1991年由索尼在世界范围内抢先实现实用化。背后是以吉野所属的旭化成为代表、各种原材料厂商和电子企业的贡献。
中国的电池一哥宁德时代,其创始团队就来自日本TDK集团下属新能源公司的中方高管。宁德时代的简称CATL,仅比原日本公司的简称ATL多了一个字母。
比如纯电动车上,都要大量使用功率半导体部件,而全球前十大功率半导体供应商中,有四家都是日本企业:三菱电机、富士电机、东芝和罗姆。没有这些“半导体肌肉”,汽车就无法将电池的电力高效地转换为动力。
即便是电池本身,离开日本企业也几乎玩不转:
世界最大的隔离层、电解液、正极、负极材料生产商,全都是日本企业。
而且,韩国等企业能够抢占日本企业份额,主要是通过低成本的方法。因此,日本正在推进将电解质替换成不会燃烧的陶瓷材料等固体的“全固态蓄电池”的开发。
这种全固态电池不仅可以秒充电,还可以不起火,非常安全。预计在2030年前可实现规模商业化,这也是日企反攻的主要机会。固态电池的专利一半都在日本企业手上。
与此同时,其它的日本初创企业也在寻找新的突破点:
三、氢能源
日本早在40年前,就开始研究氢能相关的技术了。
如今,日本已经掌握了从生产、运输、分发、使用的一系列技术专利。由于氢是比纯电动车更加环保和安全,使用便利性和续航能力与燃油车几无区别。因此被日本内定为未来的主要发展方向。
比如,纯电动车的充电时长,最快也要几十分钟,一般来说都需要数个小时。而续航只能支持到400公里左右,而且非常受外部温度影响。
反之,氢能源车充氢只需要3分钟,续航轻松能达到600公里以上,且基本不受温度影响。
四、最本质的问题
其实说了这么多,日本无论在汽车工业的道路选择,还是未来能源道路的选择上,都存在一些最本质的逻辑。
为什么电动车在中国能够迅速崛起呢?因为普通燃油车需要3万多个部件,而电动车由于不需要燃油发动机,一下就只剩下了1万多个部件。整体难度大大下降,因此能够被拥有低成本劳动力的企业迅速掌握和反超。
为什么日本希望搞混动和氢能源呢?因为这两款技术相比纯电动车,可以说是相当复杂。其它国家不要说反超,就连追上日本都很困难。
所以日本在汽车技术上的战略是:尽可能发展高尖端技术,如果低端技术被反超(如电池),则迅速研究下一代产品,并同时保持在当代的技术优势。
未来,或许大多数人还是不会开日本的混动车或氢能源车,但无论你开什么车,你都依然要使用日本企业多年来早已积累的重重专利技术。而一旦氢能源生产利用达到了某种技术奇点,则日本将立刻把电池车这种几乎看不到技术前景(充电和续航问题无法解决)的产品推下台去。
因此,千万不要以为日本企业失去了创新能力。反而正因为有强大的技术壁垒,日本可以不使用“低成本竞争”,不去生产有着高污染性的电池,甚至不使用大量改造基建的纯电车,只需要握着专利,赚更环保的钱。
比如,丰田们就完全可以不在日本卖电动车,而是推销到发展中国家去。
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该文数据没问题,只是结论似乎跟丰田的氢能源宣言不太一致,认为日本本国禁用燃油车后的解决方案是未来前景不明的混动和插电车,完全回避了氢能源动力路线的困难问题,而主动放弃中美纯电车市场更忽略一个重大经济和社会问题,正如前文所述“汽车工业是日本第一大经济支柱产业,汽车产业是日本经济运转的核心,整个汽车产业从业人员超过了530万,占日本工业产值40%的比重,还能带动铝、铁、钢、纤维、纺织等行业的发展”,汽车工业放弃中美市场,退居上游靠卖零件和专利躺赚了,公司财务报表漂亮,管理层发奖,公司下层员工和其它上下游行业几百万从业人员怎么办?整个日本GDP怎么办?放弃了汽车产业主导权的日本经济怎么办?
北京冬奥会为何采购丰田氢能源汽车——中国的氢能源之路
北京冬奥会期间,各场馆之间的交通运输工具却变成了氢能源汽车,在一千多辆氢能源汽车当中,丰田的车标尤为显眼,车辆来来往往中,就属丰田车最多了。
大家纷纷不解,既然国产新能源汽车的发展如此迅速,为何国家却偏爱丰田氢能源汽车呢。国家之所以偏爱日本的氢能源,有着更深一层的含义。早在“十四五”规划纲要中,国家就已经将氢能源规划成了未来的潜力产业之一。事实上,世界各大国无一不开始制定自己氢能源路线图,原因很简单——“碳中和”,其中使用绿色电力生产的氢能源称为绿氢,几乎可以实现零碳排放,堪称神器。
众所周知,我们现在用的煤炭、石油等资源,在未来终将会有用尽的那一天,因此,为了未来的发展,也为了给子孙们造福,世界开始着手研发新能源取代旧能源,来改善我们的生活环境。中国在这一方面更是加大投入,根据我国相关省市公布的数据来看,1000座加氢站将会在2035年彻底建成,甚至还要推广超过5.4万辆的氢燃料车。
面对如此巨大的政策支持,众多企业家们怎能不心动呢,谁率先进入这块领域,谁就抢得了先机。如上汽、吉利、福田等品牌就已经开始加大对氢能源领域汽车的研发投入。国家的政策就如社会发展的导航标,随着国家政策的扶持,我国氢能源汽车在国际上必定占有一席之位。
国家并非偏爱日本氢能,而是想借此鞭策国内汽车企业,让其更加迅速地发展壮大,这才是国家冬奥会上选用丰田氢能的深意。
不过话又说回来,氢能源极有可能是下一代新能源,是国家早已制定好未来取代旧能源的一种资源,但现在由于技术的限制,氢能源的开发和制造成本都相当高,不管是用在何地都不划算。企业家们要想研发氢能源汽车,首先就得解决成本上的难题,作为一种新能源汽车,消费者们接受,本身就需要一段时间,如果性价比不高,那么新能源汽车的发展将受到严重阻碍。虽然说电动车某种程度上是过渡,而这个过渡期可能是30年、50年、100年,视乎氢能源发展成熟的时间,像本子这样想一步到位直接跳到氢能源是妄想,所以本子完球了。
我国发展氢能源,第一个问题是要绕开日本的专利壁垒,第二个是投资需要收回成本以进行产品迭代。电动车巨额补贴差不多20年,现在产业市场初步走上正轨开始收成,这个时候国家不可能又转而补贴氢能源,那么电动车补不就打水漂了?最乐观的电动车要吃30-50年的红利,先逐步替代存量燃油车,30年后,氢能源就差不多也可以开始实用化了。
商用车(客车和货车)是未来氢能源应用的首要方向
在临港泥城的鸿音广场站,体验这辆氢能源公交临港7路。安静、平顺,是乘车时的最大感受,和乘坐纯电公交的感受基本相同。
“氢能源公交,形象来说就是用氢能来发电的电动客车。”上海临港捷运交通公司机务部经理朱志强说。
他介绍, 公交的动力来源,就来自藏在车顶的6个储氢瓶内。行驶时,氢气和氧气在车尾的燃料电池内发生电化学反应,产生电能驱动车辆,过程中唯一的排放物是水,从而实现了零污染、零排放。
距离鸿音广场站不远,就是一座为临港7路量身打造的撬装式加氢站。工作人员一手持加注枪,另一手拿着一个氢气探测仪,开始给公交加注氢气。
朱志强介绍,目前,临港7路加一次氢需要18到20分钟,加满氢后可续航约350公里。“这个补能时间相比纯电公交来说缩短很多,运行一个多月下来状态也是比较稳定的。”
氢能源车成本高企
本土产业链推动降本增效
氢能源汽车问世已有一段时间,但始终没有大面积推开。原因之一,还是成本太贵了。 据了解,一辆氢能源公交总价约200万元,其中约60%都来自核心部件——氢燃料电池的成本。
扎根临港的本土企业上海氢晨新能源科技公司,专注于氢燃料电池的研发生产。在公司车间内,小布看到了一台台生产中的氢燃料电池电堆。
一片双极板和一片膜电极组成一块电池板,而数百块这样的电池板“手拉手”,就组成了一个燃料电池电堆。目前,公司已经推出了80kW、100kW、150kW氢燃料电池电堆,可以应用在公交、乘用车、重卡等多个领域。
在公司总经理易培云看来,氢燃料电池的成本并非无法解决的难题。“2019年的时候,我们一台150kW的电堆成本近200万,现在已经下降到了30万,降了近八成。”
成本的下降,一方面来自企业技术的进步,另一方面也来自周边产业链的集聚。在氢晨所在的中日(上海)地方发展合作示范区内,已吸引了治臻、唐峰、嘉资、中车、康明斯等20多家核心零部件企业,涵盖双极板、膜电极、系统、空压机、储氢瓶、碳纸、PEM电解槽等多个领域。
易培云说,本土上下游企业握指成拳,对降本增效的效果是明显的。“ 原先我们的催化剂要进口,质子交换膜也要进口。现在这些部件都实现国产化了,成本就大大降低。”
易培云对氢燃料电池的应用前景十分看好。和锂电池比,氢燃料电池能量密度更高,能驱动重卡、船舶甚至飞机,且可在严寒等极端环境正常使用。
“我们希望到2025年,电堆的成本能降到10万元以内,这样对比柴油车就有优势了。”易培云说。
业内普遍预测,氢燃料电池车会在2024至2025年前后迎来爆发。“在这之前,我们要‘修炼好内功’,把生产各个环节走通。这样产量一起来,我们就能跟上。”易培云说。
应用场景为王
2025年落地1500辆氢能源车
除了依靠企业自身发展,临港新片区也正积极开展配套支持。
此前,临港新片区管委会密集发布了关于氢能产业发展、示范应用的规划及支持措施。其中明确提出, 到2025年,计划完成1500辆氢燃料电池车辆应用,年氢气供给量不低于1.4万吨。
如何实现这一目标?新片区管委会高新产业和科技创新处副处长李向聪说,首先要搭建足够的应用场景。比如,目前已投用6辆氢能源公交,下一步将增加到16辆;规划建设中的中运量T6线,也将使用氢能源。
而长远来看,新片区也有着广阔的应用场景。“临港目前正处在大发展、大建设阶段。像东海大桥上的物流重卡、城市里的渣土车、往返产业园区之间的通勤班车,这些未来都可以使用氢能源。”李向聪说。
他说,除了政府采购和资金补贴外,他们也将采取一些软性的鼓励措施。比如,对于使用氢能源的车辆,可以在特定路段优先通行,便利车辆使用。同时,对新片区内通行的氢燃料电池汽车,也将给予相关通行费、停车费减免支持。
有了氢能源车,加氢站也必不可少。 新片区提出,“十四五”期间,将建设14座兼具加氢、加油功能的综合能源补给站。
去年开建的新片区首座油氢合建站平霄路站,将有望在今年年底建成。上海中油申能氢能科技公司业务部负责人史宇轩介绍,平霄路站的储氢量最大可达880公斤,可为公交车、物流车以及未来的家庭乘用车提供加氢服务。
“车价下来了,油价下不来?”
制度创新探索绿氢产业
相比起氢燃料电池不断下降的成本,作为氢能源车的“汽油”——氢气的价格却仍算不上便宜。
以目前每公斤氢气35元的价格来计算,一辆氢能源公交行驶百公里约需5至6公斤氢气,单公里能耗成本在1.7元到2元左右,相比柴油车略有优势,但和纯电车相比仍有差距。
易培云说,氢气作为工业副产品,本身价格并不高,费用主要是出在运氢环节,且随着运输距离的增加,成本会大幅上升。
有没有破解之道? 他指出,一是通过技术创新降低运输成本,二是搭建从化工园区直通加氢站的运输管道。
但是换一个思路想,有没有可能让制氢走出化工园区呢?易培云说,眼下还有一条普遍使用的路径——电解水制氢。
他说, 目前通过化石燃料生产的氢气被称作“灰氢”,而要让氢能变成名副其实的清洁能源,就一定要发展绿氢。电解水制氢就是一个理想的途径。它可以看作是氢燃料电池的逆反应——将水在一定条件下电解成氢气和氧气。如果一开始的电能来自风电或是光伏等可再生能源,那么就可实现近零碳制氢。
“关键问题是要突破目前法律法规的限制。”易培云说。眼下,氢气仍被定义为危化品,因此制取必须在化工园区内。“如果未来氢气能转变为能源管理,走出化工园区,实现制氢加氢一体,这样就省去中间运输成本。”
临港新片区也在进行这方面的探索。李向聪说,他们将依托临港新片区的制度创新优势,探索突破制氢加氢一体化合法化的问题,并将在产业园区、洋山港区等区域加快建设制储加一体化母站。
不仅如此,电解水制氢的核心是电解槽,这一产业在国内尚属起步、仍有空白。李向聪说,通过在临港布局制氢加氢一体化示范站,有望推动包括电解槽等在内的绿氢产业在临港集聚、共同发展。“我们最终的目标,是希望在临港新片区打造一个氢能产业的生态,将人才、企业、高校、研发、应用场景等都串联到一起。”
丰田与比亚迪的电动车合作谁更有利?
2020年3月25日,比亚迪丰田电动车科技有限公司正式成立,总部位于深圳市坪山区,注册资本3.45亿元,比亚迪股份有限公司和丰田汽车公司分别持有合资公司50%股权。
从合资公司的出资比例及人事安排来看,双方并不存在“谁主导谁”的关系,显然不是简单的OEM代工关系。比亚迪为丰田纯电动汽车“技术输血”,在最核心三电技术方面,与丰田进行深度绑定,而丰田给比亚迪带来了生产工艺与流程体系的改进,以及全球市场营销与管理的经验。
事实上,丰田在丰田章男的强力推动下,将除了本田和日产之外几乎所有的日本车企联合到一起,共同开发智能化的电动汽车。另一边,比亚迪也将e平台打造成全球首个可开放共享的纯电动汽车平台。
基于市场驱动,以技术赢合作,这种新时代的合资模式,正在显现出其生命力更强的一面,也会成为汽车产业革新期内的主流模式。
为什么是比亚迪和丰田?
2009年,当时在国内空调领域中已有多项技术创新,但距离世界领先还有距离的格力,与全球顶级空调制造商大金合资。合资内容包括联合采购原材料、零部件、开发面向全球市场的变频空调项目、合资建立工厂、产品返销日本等。
如果格力本身不具备技术能力,大金不会仅仅为了拓展中国市场,而放低身段与格力电器合作。大金在向合资公司输出技术的同时,也在汲取格力的技术。
而十多年后,格力在中国空调市场占有率已经达到45%,比2-4名总和还要高。相比之下,大金在中国的份额虽然不足3%,但在中央空调领域仍然是领军人物。
事实证明,自主创新与开放创新,两件事情不仅并不矛盾,从前者向后者的转变更是行业的大趋势。
在比亚迪与丰田的协议中,新的合资公司将开展纯电动车及所用平台、零部件的设计、研发等相关业务。双方合作包括共同开发纯电动轿车和低底盘SUV车型,未来的产品会悬挂丰田车标,并计划在2025年前投放中国市场。
从业务体系和组织架构来看,比亚迪也许是与丰田相似度最高的本土车企。从第1到第19事业部覆盖从通信器材到汽车生产的全产业链。而当事业部逐渐做大,将过剩的研发能力向外输出,就有可能从事业部独立出来成为公司。这同样是大丰田体系的思路。
从技术来看,比亚迪是国内最早涉足新能源汽车,也是全球首台插电混动乘用车的制造商,掌握了电池、IGBT、电机、电控等新能源汽车全产业链核心技术。e平台、刀片电池、三合一电驱等,都是比亚迪核心竞争力的体现。
而丰田则是全球混动车型的领导者,同样在电机、电池、传动机构领域有深厚的积累。在丰田看来,在2025年前,在现有燃油车平台上进行电气化改造的车型,和面向电气化全新打造的车型,会在市场上共存。所以,能在现在推向市场的技术,丰田随时可以取之用之。
显然,这种“强强联合”显然对双方都是一场互惠互利的合资。
强强联手还是患难与共?
在燃油汽车和混动汽车领域,丰田有多么强势,在纯电动汽车领域,丰田就有多么迫切。
在丰田章男的力推之下,丰田开始在纯电动领域发力,但首先碰到的问题就是造车平台从何而来,如果是自己从零开始研发的话,起步时间已经晚于其他竞争对手,时间、经济方面的投入与产出、市场风险可控都需要着重考虑。此时,找到一个潜力巨大的市场以及一个拥有相对成熟技术的伙伴并与之深耕合作,最快的解决路径。
而丰田的“550万辆计划”,更让这种合作必要且迫切。
2019年6月,丰田将“2030年销售纯电动汽车550万辆”的目标提前至2025年,从2020年开始每年向中国市场推出不少于10款电动车,这种给自己施加的压力,意味着丰田早已下定了决心。
同样,对于比亚迪而言,接下来的日子也要面临不小的挑战。
2019年,比亚迪新能源车型在上半年几乎翻番的增长下,全年同比下滑7.4%。补贴的大幅退坡、特斯拉的杀入、消费观念的变革,让比亚迪的先发优势不断被蚕食。与之对应的是,比亚迪2019年净利润下滑42%,对于新业务增长驱动力也有很高的需求。
在2020年3月底“刀片电池”的发布会上,比亚迪曾宣称“几乎能想到的所有汽车品牌都在和我们探讨关于刀片电池技术合作的方案”。如果所言不虚,作为深度合作伙伴的丰田,应当在列。而如果悬挂丰田logo的电动车搭载比亚迪的电池,丰田车一贯稳定、可靠的标签和良好的品牌口碑,会成为比亚迪三电核心技术最好的背书之一。
一个需要成熟的纯电动汽车研发平台,一个需要新的转型升级驱动力,丰田与比亚迪的各取所需看上去似乎无比契合。
但是否有挑战呢?
不愿重蹈腾势覆辙?
提到比亚迪与丰田的合资,很容易让人想起另一个让比亚迪如鲠在喉的合资品牌――腾势。
这个由比亚迪和戴姆勒共同组建的合资品牌,看起来是含着金钥匙出生的“天之骄子”,奔驰提供底盘研发支持,比亚迪负责三电系统,不但坐拥大好资源,更是在风口刚起时就瞄准了市场蓝海。
不过腾势最终的发展并没有预期的那样成功。即便将腾势放在奔驰的经销商渠道中销售,也没有改变这个品牌边缘化的局面。这也许是比亚迪与丰田目前的合资协议中,生产车辆归属丰田品牌的原因之一。
技术输出的供应商,是现阶段能够在合资公司中最大程度发挥比亚迪优势的角色。即便不与丰田合资,比亚迪在新能源领域的发力也有目共睹,所以合资的第一要务,并不是追求眼前销量的增长,而会着眼于更长远的业务发展加速。
比如合资公司产生的技术成果,可以适时反哺到母公司。丰田国际化的管理经验、全球化视野、成熟规范的业务流程,也是可以为比亚迪深度学习之处。尤其是当双方共同面对市场,设计、研发、制造、销售产品时,这种在实战中的学习、管理模式与体系的建立、对比亚迪相关人员的锻炼,远比单纯依靠交流、学习有效得多。
吃一堑,长一智。比亚迪不会想要重蹈腾势的覆辙,而新一轮合资就是最好的检验。