摘 要
盡管氫燃料汽車在長途旅行，卡車等情景有運用優勢，相關學者卻表示氫燃料電池車難以商業化。大陸擁有全球最大的重卡市場，中國工程院預計，燃料電池重型載貨車會在未來5~10年内實作商業化營運。
北京冬奧會上運作的1000輛氫能源汽車，是全球最大的一次燃料電池汽車示範。讓市場對氫能汽車的前景充滿想象。
氫能汽車，一般有兩種技術路線，一種是用氫氣直接通過内燃機燃燒使用，氫能内燃機與傳統的燃油發動機類似，隻不過驅動的燃料是高壓縮的氫氣。原理是通過燃燒氫氣，燃燒能轉換為動能來提供動力。這種路線因為安全性和能量的轉換效率等原因，落地阻礙過大。
是以一般采用第二種路徑，即氫燃料電池的路線。氫燃料電池車依靠氫燃料電池電堆中的氫氣與氧氣發生電化學反應，産生電能驅動。
氫燃料電池汽車因為排放水，而且氫能取之不盡，是以被稱為比較完美的車用能源“終極形式”。
但是，就是這種看似完美的能源汽車，最近卻在業界遭遇沉重“打擊”。
近日，在著名的《自然》（Nature）雜志上，刊登了一篇名為《氫燃料電池汽車不可能在可持續道路運輸中發揮重要作用》（《Hydrogen technology is unlikely to play a major role in sustainable road transport》）的文章，對氫燃料電池車的商業前景非常不看好，在業界引發了震動。
文章的作者是來自德國的弗勞恩霍夫系統與創新研究所（ISI）的Patrick Pltz博士。德國是氫能使用大國，Patrick Pltz博士為何不看好氫燃料電池汽車呢？
Patrick Pltz表示：“氫技術不太可能在可持續道路運輸中發揮重要作用。”
Pltz博士将電動汽車與氫燃料汽車對比，從客運車、貨運車、成本等角度展開，展現了兩種類型車的發展現狀，進而得出結論：“電動汽車和快速充電技術的發展，很快就會使氫燃料車在公路運輸中變得多餘。”
即使對于長途旅行，氫能的優勢也不顯著
根據Patrick Pltz博士的文章，氫燃料電池車之是以無法商業化，是因為氫燃料電池車存在幾大弊端。
首先是動力電池的技術發展，擠壓了氫燃料電池汽車的生存空間。
對于乘用車市場，氫能車的市場規模從2021年初，全球約有2.5萬輛氫燃料汽車庫存，其中90%以上的汽車僅分布在南韓、美國、中國和日本。而對于純電動和插電式混合動力汽車，到2022年初，全球可能有大約1500萬輛上路。
從可供選擇的車型方面，全球制造商僅提供兩種乘用燃料電池車型。相比之下，幾乎所有制造商現在都在銷售此類電動汽車，全球有350多種型号可供選擇。
其次，從燃料供給方面，全球僅約有540個加氫站正在運作。而電動車充電樁，到2020 年全球已約有130萬個公共充電樁在運作，其中約四分之一是快速充電樁（至少22 kW功率）。最近，充電點營運商已開始建構功率超過150 kW，通常高達300 kW的大功率快速充電器（歐洲已經有1,000多個300 kW充電點在運作）。而且這個規模還在擴大。
Pltz表示，随着動力電池制造投資的擴大，電動汽車和充電基礎設施的成本進一步降低，電池性能提升，燃料電池汽車不可能有競争力。
僅從這幾個角度的資料來說，氫燃料電池汽車的發展與電動車相比的劣勢明顯。那麼，在長途旅行車方面呢，氫燃料電池車是否有優勢？
Pltz認為，即使對于長途旅行車，氫能的優勢也不顯著。
與電動汽車相比，壓縮氫的能量密度更高，并且能夠在幾分鐘内加滿燃料，使得燃料電池汽車成為頻繁長途旅行的理想選擇。但電池電動汽車現在提供約400公裡的實際續航裡程，最新一代使用800V電池，可在約15分鐘内充電200公裡。
雖然目前已有多家卡車制造商以及燃料電池和基礎設施供應商聯合宣布了到2030年在歐洲道路上行駛 10萬輛燃料電池卡車的目标，但與相關公司宣布最早開始生産商用系列燃料電池電動卡車的日期為2027年相比，這似乎不太可能。到那時，新一代電動汽車将已經擴大商用範圍。
大型卡車的市場規模方面，全球約有 3萬輛純電動卡車庫存，其中90%以上在中國。而燃料電池電動卡車迄今為止僅在測試試驗中運作，尚未商業化。
卡車車型方面，受重型車輛二氧化碳減排目标的激勵，許多制造商釋出了50多種重型貨車車型。這些卡車基本上将是第一代電池電動卡車，并建議中型貨車的續航裡程為250公裡，重型貨車的續航裡程為300-350公裡。
電動汽車目前面臨的挑戰是長途物流運輸（平均每年10萬公裡）和過重的貨物運輸（意味着每公裡的能源消耗很高）。這也是氫燃料電池卡車最長讨論的運用情景。
基礎設施方面，目前也沒有用于燃料電池或是電動卡車的專用基礎設施。由于卡車的大容量電池需要更高的充電功率才能充滿電，雖然現有的快速充電器可以用于電池電動卡車，但也對停車場的大小有要求以容納車輛。
Pltz表示，對比純電動車的商業化速度，結合全球碳中和的時間表，已經給不了給氫燃料電池汽車足夠的時間，來解決成本和技術問題，完成商業化。
成本決定技術發展
成本而非技術屬性，是決定技術發展的關鍵。技術發展和降低成本的潛力經常被低估。從長遠來看，成本是決定性的。
Pltz的文章認為，氫燃料電池較低的效率比意味着汽車使用成本增加。能量轉換方面，純電動車從其他能源轉換到電能，全程效率比為70%至90%；而氫燃料電池車最終效率比隻有25%至35%。
對于基礎設施的建設成本，據相關資料顯示，建設一個普通的充電站所需成本在100萬人民币左右，而建造一個氫氣燃料站需要花費至少1000萬。尚不清楚氫氣或充電是否會降低總成本。
不算上氫的成本，一輛氫能源車的造價同樣昂貴。和電動車一樣，氫能源車的核心結構是氫燃料電池系統。這一系統主要分為四個部分：電堆、供氫系統、空氣系統和熱管理系統。其中電堆成本最高。
研究表明，燃料電池電動卡車的總成本将高于兆瓦充電的電池電動卡車。物流運輸行業是高度成本驅動的，是以即使燃料電池汽車被廣泛使用，也可能是電池汽車占據主導地位。
除了公路運輸之外，還有許多相關應用，包括航空、航運和鋼鐵制造。
但是，Pltz表示，為氫燃料汽車建立相關市場佔有率的機會已關閉。因為對于卡車來說，營運成本比汽車更重要，這使得燃料電池卡車的運用比例更小。
如果卡車制造商不盡快開始大規模生産燃料電池卡車以降低成本，那麼此類車輛将永遠不會在低碳公路運輸中取得成功。行業需要迅速決定燃料電池電動卡車的市場是否足夠大以維持氫技術的進一步發展。
隻有中國才能撐起氫能重卡市場？
縱觀全球的氫能應用，原本氫燃料電池汽車兩隻領頭羊日本和南韓，但在市場規模方面，均已敗下陣來。
盡管業界對氫動力汽車不看好，中國卻因為廣大的應用場景，成為氫燃料車崛起發展的最主要市場。
中國汽車工業協會秘書長助理兼技術部部長王耀表示，與锂電池電動車相比，氫燃料電池汽車續航足、加氫快、綠色環保。
根據大陸相繼出台政策來看，氫燃料電池在卡車和公共汽車等大型車輛中的前景最好。與電動續航相比，氫燃料電池具有更好的性能。盡管目前燃料電池公共汽車的市場佔有率仍然很小，但最近的投資和設定的目标表明公共交通正在轉向燃料電池移動解決方案。
大陸擁有全球最大的重卡市場。除此之外，依托大陸高速公路網絡完善，加氫站等基礎設施建設依托交通樞紐，附着服務區網絡，服務氫能汽車的發展。大陸已實作了包括電池功率在内的多項重要的技術突破。
在氫能交通領域的布局上，2020年9月，五部委釋出《關于開展燃料電池汽車示範應用的通知》明确指出，要重點推動中遠途、中重型商用車示範應用。
目前，大陸燃料電池卡車的運作已經進入了初級商業化階。2021年8月14日，雄安新區開通了“容易線”，百輛氫能重卡同時投入營運。另外，在北京、天津、河北等多地，先期布局的示範項目，包含上千台氫能重卡，涵蓋多領域、多類型應用場景。
據中國工程院預計，燃料電池重型載貨車會在未來5~10年内實作商業化營運，逐漸替代傳統燃油車市場。先發展重卡為首的商業車，等到加氫站相關技術成熟，再挑起氫能乘用車的大梁。
來源 | 環球零碳
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