清華教授毛宗強:2017年項目投資已超千億,氫燃料車未來如何?
近日,英國石油公司(BP)發(fā)布的能源技術(shù)展望報告預(yù)測,未來5-10年間氫燃料發(fā)動機的制造成本會逐步下降到與汽油發(fā)動機持平的價格,氫燃料汽車的成本下浮空間最大。
那么,氫燃料電池汽車未來發(fā)展究竟如何?就此問題,記者專訪了清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院教授、國際氫能協(xié)會副主席、中國首個國家973氫能項目首席科學(xué)家毛宗強教授。
1. 氫燃料汽車真的比其他類型的汽車更清潔嗎?
目前全球96%-97%的氫來自于化石燃料。如果用可再生能源制氫,比如風(fēng)電、光伏,甚至是電解水制氫,也都需要耗能,因此只能從大概上去考慮。
目前,有一個比較的指標(biāo)。豐田公司曾測算過,對于內(nèi)燃機汽車,從油井、油箱再到車輪,效率為14%左右。而從油井制氫再到氫燃料電池車的車輪,效率約為28%-30%。內(nèi)燃機已經(jīng)發(fā)展100多年,體系完善,能提高1%的效率都很不容易,而氫燃料電池車的效率比內(nèi)燃機汽車高出一倍。
因此,從長遠看,氫燃料電池汽車是個很好的解決方案。
2. 全球各大車企紛紛投資電動汽車,為什么氫燃料電池汽車只有日本豐田等少數(shù)幾家車企投資?
這觸及到實際問題,即氫燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化問題。
現(xiàn)在能對氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化的車企僅3家,韓國現(xiàn)代在2013年就實現(xiàn)批量出口北歐,另外兩家是日本的豐田和本田。
戴姆勒、福特、通用等車企雖然很早就開始研發(fā),但還沒有產(chǎn)業(yè)化,也沒有商業(yè)銷售,主要問題是成本降不下來。
比如,奔馳1995年制造出第一輛燃料電池汽車NECAR I,那輛車很大、很笨,但以后每年都不斷改進,技術(shù)完全滿足實際駕駛需要。奔馳曾經(jīng)用3輛氫燃料電池小轎車全球環(huán)演過,引起轟動,但產(chǎn)業(yè)化卻遲遲沒有動靜,原因就是成本。而豐田等車企能夠量產(chǎn),離不開先進工藝、經(jīng)驗、技術(shù)和設(shè)備,使其生產(chǎn)成本得到很好的控制。
但為何氫燃料電池汽車銷售數(shù)量并不大?主要制約因素就是加氫站。目前加氫站數(shù)量太少,全球范圍內(nèi)售賣或租賃的氫燃料電池汽車只有6000多輛。
目前,多個國家的政府和企業(yè)都在大力規(guī)劃、積極投資建設(shè)加氫站,一旦過了拐點,我認(rèn)為加氫站數(shù)量就會井噴,可以想見再過幾年,氫燃料電池汽車的銷量將相當(dāng)可觀。
3. 你怎么看燃料電池汽車和電動汽車之間的關(guān)系?未來的發(fā)展路徑,是否是氫燃料電池汽車會與純電動汽車長期并存?
實際上從大類來講,氫燃料電池汽車和純電動汽車都是電動汽車范疇,氫燃料電池也是發(fā)電,通過電機驅(qū)動車行駛。但氫燃料電池汽車是自帶氫氣來發(fā)電,電動車直接用電池攜帶的電能推動發(fā)電機驅(qū)動車輪。
目前,兩種車是兄弟關(guān)系,未來也是兄弟關(guān)系。不過從長遠來看,氫燃料電池汽車可能后勁更足。五年內(nèi),氫燃料電池汽車的規(guī)模小一點,電動車大一點,再往后形勢可能顛倒。像日本,小轎車的氫燃料電池系統(tǒng)輸出功率已經(jīng)能做到114kw。
尤其是隨著汽車無人駕駛的實現(xiàn),使氫燃料電池車會更有前景。因為無人駕駛技術(shù)需要很多傳感器和變送器,這些要消耗不少電能,對已經(jīng)有“里程焦慮”的純電池電動車來說,加重了它的負(fù)擔(dān)。
4. 目前,我國氫能發(fā)展進度如何?
在國內(nèi),氫能作為工業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用已經(jīng)有很長時間。
制氫方面,我國是產(chǎn)氫大國,貢獻了全球6000萬噸產(chǎn)氫量中的2200萬噸,占比達34%。制氫來源和國際差不多,絕大部分來自化石能源。又因為我國煤炭含量豐富,因此煤制氫成為化石能源制氫的主要來源。
儲運氫一般有液氫儲氫、高壓儲氫、固態(tài)儲氫、有機液體儲氫等幾種方法。
首先看液氫儲氫,國內(nèi)主要用在航天上,尚未民用,而國外已有少量民用。
高壓儲氫方面,中國制作出一種加氫站用的氫氣罐,壓力最高、容積最大。內(nèi)筒由不銹鋼制成,外纏鋼帶以提高抗壓強度,這是中國對國際氫能的貢獻。國際上做高壓容器氫氣罐一般用鋼錠鍛造制成,而且要用特別耐氫氣的鋼,因為氫氣對一般碳鋼有脆化作用(氫脆),因此直徑不超過0.6m。而國內(nèi)氫氣罐用不會產(chǎn)生氫脆反應(yīng)的不銹鋼或鋁做內(nèi)筒,外纏鋼帶,可以做到1.1m。
我國制作的25兆帕車載氣罐因質(zhì)量好、價格便宜已出口美國,35兆帕的可以批量生產(chǎn),70兆帕僅有樣品,而國外已有產(chǎn)品。
在固態(tài)儲氫上,全球年產(chǎn)1.5萬噸鑭鎳儲氫合金,中國占1萬噸,日本占5000噸。
而有機液體儲氫,比如苯和氫合成環(huán)己烷后再脫氫,我國也有一定研究。
國內(nèi)的氫燃料電池技術(shù)可以說差臨門一腳。零部件制造水平不差,催化劑、膜都能做。但是組裝起來性能差一點,主要原因是投資不夠,企業(yè)上手晚,若假以時日,我認(rèn)為比肩國際水平是沒問題的。
應(yīng)用方面也存在一定差距,比如分布式電站做得少,氫燃料電池性能不是特別好。比如,日本家用熱電聯(lián)供燃料電池的壽命已達到9萬小時。
5. 我國“九五”、“十五”期間就曾發(fā)展過氫燃料電池,為何這么多年進展好像不大?
通俗來講,就是“起了個大早,趕了個晚集”。
大致來說有這么幾個因素。我國發(fā)展氫燃料電池車的步驟最初是跟著國外走。在2009年、2010年左右,時任美國能源部長朱棣文的力推下,美國把氫能經(jīng)費砍了一半。美國不搞,我國的發(fā)展也緩慢下來。
其次,我國研發(fā)以高校、科學(xué)院(如大連化物所)研發(fā)為主,經(jīng)費少,成果轉(zhuǎn)化難。國外則以企業(yè)為主,經(jīng)費多,而且商業(yè)目的明確,從科研、樣機到產(chǎn)品,企業(yè)一步步朝前走。
6. 近期氫燃料電池汽車這塊兒,有關(guān)部門和企業(yè)有不少表態(tài)和行動,這意味著什么呢?
說明大家逐漸認(rèn)識到事情的重要性。從日本、韓國來看,氫燃料電池汽車的商業(yè)化路線是沒問題的。等到2018年、2019年,許多國外廠家也紛紛進場的話,中國如果不行動起來,可能丟失這個機會。
我贊同“彎道超車”的提法,但現(xiàn)實并不太樂觀。目前氫燃料電池汽車在國內(nèi)的現(xiàn)狀是投資多,但局面比較混亂。
那么要怎么把握機會呢?現(xiàn)在很多企業(yè)紛紛投資:最開始是民企入場,特別廣東、江蘇那邊的非常積極。現(xiàn)在央企也紛紛進場,比如最近國家能源投資集團牽頭成立中國氫能戰(zhàn)略聯(lián)盟。我認(rèn)為,氫燃料電池汽車起飛的風(fēng)口到了。
7. 你認(rèn)為制約國內(nèi)氫燃料電池汽車發(fā)展的最主要因素是什么?
也是加氫站。國內(nèi)加氫站審批手續(xù)繁雜,而像美國加州有專門的加氫站申請文件,想辦加氫站,從政府網(wǎng)站下載文件,一步步做下來就可以。所以我一直呼吁國內(nèi)審批規(guī)范,相關(guān)部門有規(guī)可依,參與者有路可走。
最新數(shù)據(jù)顯示,我國有12座加氫站,但沒有一座是真正公開服務(wù)的,都是各單位自建自用的。另外,在建19座,計劃選地的超過300座。
責(zé)任編輯:仁德財
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