在发展多种新能源途径方面,以氢气代替汽油是一种更环保的理念。凭借零污染、可再生、加氢快、续航足等优势,氢燃料理论上完爆石油和锂电池。
氢燃料 汽车 研发方面日企一直走在前面,最近,长安 汽车 CS75氢燃料车型的申报信息在工信部网站曝光,这意味着该车大概率将正式发布并投产。
消息传出,可能消费者都有点晕。氢燃料 汽车 是烧氢气吗?有什么优缺点?到哪里可以加氢气?
氢燃料 汽车 也是增程式模式
从申报图来看,新车的外观与CS75燃油版车型基本一致,只不过该车在进气格栅边缘、雾灯饰条、车灯内部以及轮毂车标部分,增加了代表环保身份的蓝色饰条。
此前官方介绍,CS75氢燃料电池车的储氢罐,可将内部氢气加压至70MPa,储存更多的氢气,另外将氢气加满只需要五分钟。动力输出方式上,新车采用质子交换燃料电池与三元锂电池储能,其所搭载的驱动电动机,最大功率150kW,峰值扭矩295Nm,百公里耗氢1kg/100km,燃料电池系统功率36kW,系统最高效率为55%,行驶里程可达450km(氢)+60km(电)。
看完这段文字,怎么感觉和理想 汽车 的增程式模式非常相似?没错,的确原理一样,只不过理想 汽车 是烧汽油,氢燃料 汽车 是烧氢气。包括丰田Mirai在内,氢燃料电池车都是“锂电池”+“燃料电池发动机”的混合体,区别只是谁的成分多一点,谁的少一点罢了。
事实上,氢能 汽车 分为两种,一种是氢内燃机 汽车 ,氢气燃烧后直接产生动力推动 汽车 ;另一种是氢燃料电池车,是指氢物质与氧气在燃料电池中反应产生电力推动电动机,由电动机推动车辆。前者由于车辆能携带的氢气有限,很快就会消耗完,因此非常罕见。长安CS75氢燃料电池车和丰田Mirai一样,都属于后者。
目前,丰田Mirai二代技术参数也公布:新车基于GA-L后驱平台打造(雷克萨斯LS同平台),续航里程可达650km;动力方面,全新Mirai驱动电机最大功率为184马力,最高时速可达175km/h;而最重要的氢气罐还升级为三个,并且呈T字型布局设置在后排座椅和行李箱的下方,同时三个储氢罐可装载5.6kg氢气(老款为4.6kg)。这一车型仅在北美、日本销售。
氢燃料 汽车 的使用成本如何呢?按照已经量产的丰田Mirai为例,加满一次氢气约5000日元,能跑500公里,算下来折合人民币约0.6元/公里,有点小贵啊,和汽油车成本差不多了,远远高于纯电车的行驶成本。
那些制约氢燃料 汽车 壮大的因素
实际上,制约氢燃料 汽车 普及的因素很多,行驶成本只是微不足道的一环。
首先, 如果说纯电车充电不方便,那么加氢气可能会更不方便 。
虽然加满氢气的时间仅仅需要3-5分钟,但是在氢燃料 汽车 完全普及之前,找到加氢站的难度会远远高于目前找到超级充电站。即使在日本,丰田、本田、JXTG能源、岩谷工业以及日本政策投资银行在内的日本11家企业宣布成立了一家新公司,名为“日本氢站有限责任公司”(简称JHyM),但是加氢站数量依然太少,用户抱怨声音经常出现。
同时,纯电车的用户可以在自家安装充电桩,但氢燃料 汽车 的用户可没有办法自建一个加氢站。加氢站的成本不菲,在用户数量没有形成规模之前,民间资本也不会轻易进入这一领域。
其次, 目前的氢燃料车空间布局问题,造成车内可使用空间不足 。
氢能源车型由于携带容积不小的氢气罐,会大大占用车内使用空间。一个在日本的笑话是:你可以成功地在8座车(日产Serena的长宽为例)的空间中造出4座车(Mirai)。对于非常在意车内空间的中国人来说,这一点可能会更加让人无法接受。
目前氢能源车型普遍使用常温高压氢气罐,体积太小就会影响续航里程;如果采用低温液态氢来存储,那么维持低温所消耗的电能将消耗1/3的携带能量。这的确是一个两难的问题。
第三, 民众的心理接受程度 。
虽然氢燃料电池比锂电池更安全,但是普通民众还是谈“氢”色变,轻易不敢尝试。氢燃料电池车中有氢气留存的地方主要是电池堆和储氢罐两个部分。一旦检测到氢气泄露,氢气可以迅速被切断。此外,氢气的特点是非常轻,泄漏之后迅速上升,只要通风良好,在开阔的马路上一般不会发生爆炸危险(发生爆炸需要达到一定浓度)。由于氢燃料电池 汽车 安全性科普长期缺失,民众对氢燃料电池的忧虑一直没能消除,市场教育尚待时日。
氢能源是 汽车 动力终极形态吗?
既然氢能源 汽车 存在这么多的问题,为什么丰田、长安等 汽车 还要花费巨资去研发氢能源 汽车 呢?
一种观点认为,氢能源 汽车 会是 汽车 动力,甚至小型动力单元(发电机)的最终形态 。
为什么不是纯电车呢? 首先,充电慢永远不能解决 。想想逢年过节的高速路排长队加油的 汽车 ,每次耗时5分钟都满满的长队,如果大家都用电动 汽车 会是什么样的景象?即使用上超级快充,每台车也需要30分钟时间。
同时, 如果纯电车得到大规模普及,对目前电网冲击之大是难以想象和难以解决的 。一台特斯拉极速充电模式的电流达到了192A,相当于家用40台壁挂式空调,如果电动 汽车 大规模普及,不仅现有发电规模需要提升几十倍,更会让现有的电网规模瞬间崩溃。
此外, 虽然纯电车的行驶成本很低,但是电池是有使用寿命的 ,每公里使用成本应该折算电池成本。而氢燃料 汽车 的电池工作原理不同,使用寿命大大高于传统锂电池。
最后, 现有的风力发电和氢燃料电池形成了最佳搭配 。众所周知,风力发电是清洁能源,但是因为风的不确定性,这种清洁能源无法大规模并入到传统电网。但是如果风力发电机用作制氢,不仅突破了自身电力不可预知和持续性的缺陷,更为氢动力 汽车 能源有了革命性突破——只要有风力发电机的地方就可以利用一切时间制氢,并储存下来。
写在最后
氢气加氧气生成水这个朴素的道理,将成为燃料电池车在营销上一个无与伦比的“噱头”。设身处地想一下:一位没什么专业知识的老百姓看到车子开来开去排放出来的只有水,这是一件多么美妙的事情啊。
也许目前看上去还很鸡肋的氢燃料 汽车 ,10年后就是另一番局面。股市神话不仅属于特斯拉、蔚来、小鹏、理想,氢燃料 汽车 会有这个机会吗?
新能源车的尽头是氢能?
叠加混动、智能、四驱三大特征,长城要实现四驱等价平替两驱。这是身为SUV专家—长城汽车的技术专注。
3月10日,“长城汽车智能新能源干货大会”在保定哈弗技术中心召开,发布全新Hi4电驱技术。今年4月,首搭Hi4电驱技术的第三代哈弗H6会率先上市。2024年,长城全系新能源产品都将配齐Hi4电驱技术。
长城Hi4能带来什么?H,Hybrid代表混动。i,intelligent代表智能。4,代表4WD四驱系统。简单来说,是花两驱的价格可以有四驱的体验,用两驱的能耗还能有四驱的性能。复杂来讲,就是长城汽车用动力源双轴分布、iTVC智能扭矩矢量控制系统、机电耦合传动系统实现了混动技术的突破。2套动力总成,最高系统功率340kW, 可以覆盖A-C级车型,混动专用发动机提供41.5%的工程热效率。
长城Hi4四驱电混技术,将在哈弗新款新能源车上首次搭载,长城全系新能源产品在2024年会全面普及四驱。从此,买车时你再也不需要在四驱还是两驱之间做选择题。
有的插电混动车油耗低,但是跑高速动力性差。有的插混车能适应多种工况,但是油耗高续航表现差。作为一款插混SUV,怎样做,既可以保证驾驶乐趣,又可以兼顾动力油耗?Hi4,是用户买得起,开得爽,用得省,跑得远的又一次混动技术创新。
插电混动技术发展到今天,单电机、双电机两驱车可以确保超低油耗,双电机、三电机四驱可以保持更强动力,增程动力可以确保续航里程最优。每个车企的混动技术都有它自己的专攻,但越是追求技术差异化,越容易存在技术结构复杂、造价高、缺乏市场竞争力的局面。
Hi4结构简单、动力更强、能耗更低。采用前后轴双电机串并联的电四驱构型,前轮设置单个大功率电驱前桥,保留两个直驱挡位,能驱动也能发电,后轮则设置更大功率的电驱后桥。1.5T和1.5L两款混动专用发动机,针对燃烧、进排气、热管理、降摩擦等进行升级,热效率41.5%,油耗也相应能降低6%到7%。
Hi4是更高效的混动解决方案。前后轴双电机串并联混动+四驱,动力解耦,有1.5L+70kW前电机+150kW后电机,1.5T+70kW前电机+150kW后电机两种动力总成,分别搭配19.94kWh和27.5kWh电池包,纯电续航都能超过100公里。
1.5L混动专用发动机的最大功率80kW,最大扭矩135Nm。1.5T混动专用发动机的最大功率120kW,最大扭矩240Nm。双电机均为Hair-pin扁线绕组电机,前驱动模块总成最大功率70kW,后驱动模块总成最大功率150kW,最高系统功率340kW。支持快充,在常温环境下,SOC 30%-80%不到30分钟。
普通混动技术只有纯电、串联、并联、能量回收等模式,而Hi4能提供纯电两驱模式、纯电四驱、串联模式、1挡直驱、2挡直驱、并联两驱、并联四驱、单轴能量回收、双轴能量回收这9种模式的智能切换。
体现在实际驾驶车辆时,就是能更智能的调动前后轴双电机和混动专用发动机协同工作,在不同的驾车场景中,让它们发挥出最大效率。
Hi4把混动SUV的行驶工况进行了非常细致的拆解和优化。在市区低速行驶工况时,纯电两驱、串联、1挡直驱模式更节能;在市区急加速或爬坡工况时,在纯电四驱、1挡直驱模式间智能切换,纯电时双电机高效动态调节,直驱时发动机更高效,传动路径最短、效率最高;在高速巡航工况时,2挡直驱模式让发动机在最高效区间工作;在高速加速或爬坡工况时,在并联两驱和并联四驱之间智能切换,发动机最高效工作,剩余功率由电池提供;在减速制动工况时,在单轴回收、双轴回收模式间智能切换。
系统如此复杂,但驾驶者不需要有顾虑,把模式切换交给系统智能控制管理。能量管理系统会智能分析驾驶风格、环境温度、坡度、动力需求、行驶状态、雷达数据、导航数据及路况等数据,进行预测性启停、自适应能量回收、发动机工况点管理、预测性热管理、智能SOC管理、智能扭矩矢量控制系统等六大系统的协同工作。
长城智能新能源战略的目标,是为用户提供省钱、省时、省心、续航远、品控安全,结构安全,电池安全,智能安全,信息安全的新能源汽车产品。而关于新能源汽车的发展技术路径,长城再次给出更为坚定的答案:混动、纯电、氢能,三轨并行,一个都不放弃。
吹响“科技平权”、“混动平权”的号角,在当下车市一片“价格混战”的局面下,长城汽车总裁穆峰认为:“价格降维,不如技术升维。”在一众车企们的“价格焦虑”面前,长城汽车选择把握长期趋势、坚持长期主义,走出降价伤企业、不降价伤销量的困境,用生态布局赢得用户的信任。
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很多人都说氢能是21世纪的终极能源,氢能源车是汽车的尽头。
在这样的基调下,2021年吹过的氢能热潮一直延续到2022年。但你可知道截至2021年,在中国马路上行驶的氢燃料电池车仅有9000多辆(央视财经数据)。
我们这些普通人几乎见不着,摸不着氢能源车。
氢能源车真的是人间理想之车吗?
我们什么时候才能看到这个“新能源汽车的尽头“?
氢能源车之所以被视作“汽车的尽头”,最重要的原因是能源可再生、来源丰富、质量密度高、无碳排放。
而氢能源汽车又分为两种发展路线:氢燃料电池、氢燃料发动机。由于前者在环保性、舒适性、动力性更具明显优势,因此成为绝大多数车企选择的技术方案。
无论是哪种技术路线,都能让汽车完全避免碳排放。但是否真正环保,还得从源头的制氢途径说起。
制氢途径一般可分为三种:
绿氢:由光、风、水等可再生能源发电后电解水制备出氢气,但技术有待提升,成本高;
蓝氢:由煤炭石油等化石能源、天然气等燃烧发电,并集中处理产生的二氧化碳,此类电能制备;
灰氢:由化石能源制氨,最后分解成氢气,技术成熟,成本低。
三种制氢技术对比简言之,只有绿氢才能做到真正的低碳、环保。那现在中国是什么情况呢?
根据万联证券研究所2020年报告显示,中国的氢能源结构中煤制氢比例为62%,天然气制氢为19%,可再生能源电解水制氢仅占1%。
所以,氢能源车真的是人间理想吗?只能说是,但又不完全是。只有要等到绿氢技术成熟,氢燃料电池车才能算得上完全的脱碳环保。
根据国家监管平台2020年数据显示,在当时全国的6002辆氢燃料电池车中,99.95%都属于商用车,分别是物流车、公交客车、公路客车等。
为什么现在的氢燃料电池车都应用在商用车?主要有两大原因。
一是加氢站太少。
现阶段,建设一座加氢站至少需要上千万元,每年运营成本也高达200多万元。全国的加氢站都在亏钱,回报周期长,加氢站数量增长缓慢。
而乘用车的分布、使用范围广,以目前少有的加氢站根本没办法负荷。
相反商用车线路相对固定,作为配套服务的加氢站只需建在沿线周边,对加氢站数量要求不高。
二是成本太高,车太贵。
上汽大通2020年推出过一款名为EUNIQ 7的氢燃料电池车,补贴后售价约为29.98-39.98万元,也不算很贵,但这是在扣除国家和地方补贴共40万元前提下的售价。
技术更加成熟的丰田Mirai第一、二代版本补贴前售价45万左右,以第一代为例,售价720万日元(约合46万元人民币),政府补贴300万日元(约合20万人民币),加上税收等其他费用,补贴后售价约为30万元人民币。
因为加氢不便,Mirai无论在日本,还是美国都叫好不叫座。有数据显示,自2015年至2020年底,丰田在美国才卖出6487辆Mirai。
反过来看,让氢能进入我们普罗大众的生活,就先要满足两大前提条件:
一是加氢跟加油一样的便利、省钱,加氢站的建设要与氢能车同步发展。
二是卖的价格跟混合动力、纯电动车差不多。
从目前中国重金押注氢能来看,这个节点离我们并不是太远。根据汽车工程学会2020年发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》显示:
到2025年,氢燃料汽车保有量计划达到10万辆左右,加氢站数量达到1000座以上。
至2035年,氢燃料电池车保有量要到100万辆。
届时,氢燃料电池车对我们来说已不再陌生。随着国家不断加大扶持力度,越来越多作为配套的加氢站也会陆续拔地而起。
如果说中国的氢能源车才开始起步,那么日本就已经在奋力狂奔,领先一圈了。
2021年5月,丰田章男驾驶着一台特殊的卡罗拉,以每小时140英里的速度,疾驰在富士国际赛车场的24小时耐力比赛上。
丰田章男最终获得了第49名的成绩,但他的内心就像被打了鸡血一样激动。它的出现,它每跑一公里,都是丰田历史上的重要注脚。
因为这台卡罗拉特别之处就在于搭载氢燃料发动机,跟大家都很熟悉的燃料电池汽车Mirai不同,前者是在活塞发动机中燃烧压缩氢气,跟传统油车烧油类似。
如果这项技术落地商用化,有可能就是丰田交给全球碳中和的又一份答卷。
在去年,丰田还与川崎重工、雅马哈、斯巴鲁、马自达组成“脱碳兄弟联盟”,平时一起研究以氢为代表的清洁性燃料,应用对象包括四轮的汽车,还有两轮的摩托。
实际上在日本,氢能的用武之地可不止汽车、摩托以及船舶、铁道等交通领域。
它还可以用于社区。东京奥运会选手村是全球第一个氢能源社区,其所有的商业设施、巴士、路灯等设备的用电都由氢能供应。
它还可以用于酒店。日本的川崎市金东东京酒店是世界首家使用废弃物生产氢能的酒店,即用废塑料、厨余垃圾制成氢气,最后转化为电能和热能……
日本川崎金东东京全球范围内没有哪个国家比日本更热衷于氢能。早在2017年,日本政府发布了基本氢战略,在过去三十年间累计投入了数千亿日元,几乎是赌上了国运。
日本街头上的丰田Mirai(来源:BBC)一海相隔的韩国同样也在狂追氢经济。
韩国计划到2040年生产620万辆氢燃料电池电动汽车,并在全国建立1200座加氢站,此外还将支持氢能在工业、家庭中的供电,并研发由氢能驱动的船舶、火车和建筑机械。
日韩两国之所以重仓氢能,重要原因之一都是本土资源匮乏,重度依赖石油进口。氢能特别是绿氢贵为一种清洁可再生能源,制氢可以自给自足,自然会成为日韩乃至全球的新宠。
无论是发展氢能源车,还是纯电动车,其实背后都是大国之间的一场关于能源的军事备赛。
回想19世纪下半叶,美国依靠原油建立了支撑大国崛起的“原油体系”:
首先在生产端,洛克菲勒创办了标准石油公司,通过改良设备、以及高效的冶炼技术,提高了炼化效益,一度控制了全球85%的市场;
再者在运输端,洛克菲勒建起了庞大的输油管道,使得石油成本得以大幅下降;
最后在消费端,亨利·福特流水线生产T型车,让汽车变成平民化,不断增加石油消化量。
如今石油资源告急,再加上全球暖化两大问题日益加剧,新能源的开拓必然成为各国头等大事,都需要建立自己的“新能源体系”。
作为“21世纪理想能源”的氢能领域,就必须在生产端建立低成本高效益的绿氢,在运输端就需要打造完全的储氢、运氢、加氢体系,在生产端就需要让车企生产更多成熟、更低价的氢能源车。
关于氢能的这场军事备赛无疑将在这个金三角闭环中弥漫出浓浓硝烟。
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