氢燃料电池汽车:新能源汽车的下一场革命?

中关村在线

近期,在氢燃料电池汽车(FCV)领域,有两则重大新闻,都是关于我国在该领域取得的重大突破:中国地质大学(武汉)联合东风扬子江汽车公司推出的「泰歌号」,首次使用液态氢作为能源;众宇氢能技术(荆州)则填补了我国氢燃料电池动力系统的空白。

尽管中国与以日本为代表的技术领先的国家一样,在FCV领域正不断取得技术突破,然而我们必须正视的是,目前FCV在整个汽车市场中的比重极小:没有大规模厂商参与研发,加氢站仅在全球某些特定地区存在,市面上在售的FCV仅有3款,并只在特定地区发售。公众对FCV可谓知之甚少。我们不禁要问,FCV真的会是新能源汽车的下一场革命吗?

氢燃料电池汽车全球概览

与电动汽车全球遍地开花的繁荣景象相比,FCV的存在感极低,目前仅有以日本、英国、美国、韩国等为代表的发达国家,在FCV的研发上投入资金,修建加氢站等基础设施,并出台优惠政策,鼓励消费者购买FCV。

日本不仅在氢能利用方面技术领先,并且计划构建一个以氢能为主要能源的清洁城市;同样的,日本在FCV的研发上,走在了世界前列。日本计划到2020年东京奥运会开幕,修建的加氢站将形成一张网络,覆盖以东京、大阪为代表的城市带。与此同时,日本政府正加大消费者购买FCV的补贴力度,并表示到2025年,将FCV的市场价格降至2万美元。

欧洲方面,以英国、丹麦为代表的国家,正加快推进加氢站的建设。如今,丹麦已基本实现加氢站全覆盖;英国、德国也在提高加氢站的资金投入和地域覆盖。特别是英国,在政策上大力支持FCV,并计划至2030年,生产、销售160万辆FCV。

美国加州地区是FCV的天堂。加州有许多氢能源公司,他们与丰田、本田合作,兴建加氢站。我们以壳牌(Shell)公司为例,该公司的加氢站已覆盖加州全境,FCV的用户可使用信用卡便利支付,只要在加州境内,无需担心加氢问题。

韩国是一支不可忽视的力量。尽管目前韩国加氢站数量屈指可数,FCV份额也不大,但韩国政府出台了诸多鼓励政策:不仅有占据FCV价格1/3的高额购车补贴,还计划到2030年,全国加氢站数量由目前的10多座,增加至520座,基本实现韩国主要城市全覆盖。此外,韩国著名的电池厂商LG化学和著名车企现代汽车,在氢燃料电池领域有很强的研发实力和国际竞争力。

我国FCV的发展还处于技术储备阶段,既没有推向市场的FCV产品,也没有实现商用的加氢站。在国家主推电动汽车的大环境下,有学者表示,「我国的FCV产业落后国外5-10年。」

氢燃料电池汽车与锂电池电动汽车优劣对比

一言以蔽之,FCV的最大劣势在高昂的制造成本。尽管近几年,随着技术进步,FCV的价格已经从曾经的10多万美元,降到现在的6-7万美元;但我们也应看到,特斯拉、通用已经将高性能电动汽车的价格下探至3万美元。

除开制造成本,FCV的优势相当明显,甚至有人认为,「FCV才是未来汽车的终极形态。」第四能源认为,FCV最大的优势有如下三点。

一、补给时间短,直接加氢,一般只需3-5分钟。电动汽车最快的充电方式为特斯拉的超级快充,最少也需1小时;而直接更换电池的补给方式,并未普及。

二、无二次污染。氢燃料电池主要的成分是氢,在使用寿命结束后,并不会对环境造成污染。锂离子电池因含有重金属镍、钴、砷等有毒污染物,所以必须要进行回收处理。

三、续航里程更远。氢燃料电池储能密度高,且重量轻,所以FCV的续航里程相较电动汽车,普遍更远。市面上在售的FCV,续航里程均超过500公里,而电动汽车普遍集中在150-250公里,超过300公里的电动汽车仅有特斯拉、雪佛兰为数不多的几款产品。

此外,FCV在电池衰减、能效转化、易维修程度等多方面,也同样有着显著优势。然而,上文已经提到,制约FCV发展的最大阻碍是其高昂的成本,它主要体现在以下两个方面。

第一、加氢站修建成本高。特斯拉超级充电站修建成本约30万美元,而加氢站成本往往高达100-200万美元,这是因为液态氢的特殊属性,加氢站的燃料箱需要特制,相关设备的成本极为高昂。

第二、氢燃料电池化学反应所需的催化剂成本高。氢燃料电池的催化剂一般使用铂这种稀有贵金属,铂就是大家所熟知的白金。铂不仅稀有,而且开采难度大,价格比黄金还高。

以上我们可以看出,除了成本略「贵」一点,FCV可谓全方位碾压电动汽车。

氢燃料电池汽车代表车型

事实上,最早进行FCV研发的汽车公司并不是丰田、本田,而是美国通用汽车。早在1966年,通用就发布了世界第一台FCV——雪佛兰Electrovan。此后,通用陆续投入40亿美元用于FCV的研发,但始终无法解决FCV高企的成本这一难题。

然而,对于FCV这种具有明显优势且能代表未来汽车形态的产品,车企们都不愿放弃,在市场上仍动作频频:作为FCV的鼻祖,通用出于市场策略,近年没有推出相关产品,但该公司从未停止FCV的研发,今年10月,通用将推出一款雪佛兰科罗拉多FCV概念车;奥迪汽车在2014年11月洛杉矶车展上,推出了A7h-tronquattro概念车;宝马汽车在2015年发布了基于i8和5系GT车型的FCV原型车,并宣布于2020年发布量产版;奔驰汽车此前就已推出过基于B系列的FCV,在今年6月,该公司表示将于2017年推出新款FCV版GLC;尽管福特汽车近年没有推出FCV产品,然而在今年8月,该公司获得了美国能源部提供的600万美元研发资金,用于加快FCV的研发。

目前市面上能买到的FCV仅有3款,分别是丰田Mirai、本田Clarity、现代ix35FC。这些车只在加氢站修建相对完善的区域发售,这意味着消费者在大陆无法买到其中任何一台FCV。

丰田Mirai

(丰田Mirai来源:Toyota)

Mirai在日本语的意思是「未来」,它代表了丰田在FCV领域的态度。与特斯拉发展路径截然不同的是,丰田从未推出过纯电动汽车产品,而是主推混合动力,并默默在FCV上发力。自1992年,丰田便已开始FCV的研发,20多年来,丰田在该领域已积累了多达5000项专利。

Mirai无疑是丰田FCV的集大成者。2014年11月,量产版Miran问世,不到6万美元的售价,而特斯拉ModelS和ModelX售价都在10万美元以上。Mirai续航里程高达500公里,碾压一众电动汽车。

在今年3月的纽约国际车展上,Mirai获得了2016年度「世界绿色汽车奖」。目前,Mirai已经在日本、美国、德国、英国、丹麦等地区发售,2015年年销量为700台,2016年预计年销量将达到2000台。

本田Clarity


(本田Clarity来源:Forbes)

在FCV领域,本田的名气要比日本同行丰田要小得多,然而,这并不妨碍本田在该领域所表现出的雄厚实力。

早在2008年,本田就推出了FCXClarity,获得了2008年日本「好设计奖」和2009年度「世界绿色汽车奖」。2014年7月,本田宣布停产FCXClarity,并推出新款Clarity。

新版Clarity基于老款FCXClarity打造,在续航上有了很大提升,由此前的372公里提升至482公里。此外,燃料电池体积也缩减了33%,这使得新版Clarity的车身更加紧凑。该车售价为67000美元,略高于丰田Miran。

现代ix35FC

2013年2月,现代ix35FC从韩国第二大城市釜山步下生产线,该车成为世界第一台量产版FCV。

现代汽车在FCV领域已有超过15年研发历史。早在2001年,该公司就已推出旗下第一款FCV,此后,经过不断更新、迭代,目前的ix35FC为其第四代产品。

ix35FC是一款SUV产品,根据现代旗下ix35车型而来,其体积能容纳更大氢燃料箱,使其续航里程高达594公里。该车售价57000美元起,高配版本为77000美元。

氢燃料电池汽车的未来究竟什么时候来?

丰田已向汽车同行们开放了自己手上的5000多项专利,希望更多的车企能够加入FCV阵营,而这也是特斯拉此前使用的伎俩:在成本高企的初创阶段,企业要想在某一产品上扩大影响力,必须联合阵营里其他成员,共同开发,以通过规模效应缩减成本。

(宝马i8FCV原型车来源:BMWblog)

目前来看,特斯拉无疑大获成功,它将电动汽车成功带入消费者视野。第四能源此前报道过,美国已有超过一半的年轻人,意欲购买电动汽车。并且,电动汽车从10万美元的高价,已下探至足以撬动市场格局的3万美元。

可以想见的是,一旦丰田的市场策略奏效,FCV的发展路径将与当初锂离子电动汽车的发展一样:参与的厂商不断增多,加氢站逐渐普及,FCV价格逐年大幅下降。到时,FCV必将与以特斯拉为代表的电动汽车阵营展开激烈竞争。

对于FCV的未来,存在着两种截然相对的观点。支持者认为它代表了新能源汽车的方向,将成为电动汽车的有力竞争者。德国交通部长AlexanderDobrindt在一次汽车论坛上对FCV做出了高度评价,「我们正处于人类汽车史上最伟大的变革之中,而氢燃料电池将是这场变革的关键因素。」美国知名市场调查机构InformationTrends极大看好FCV的发展。该公司近期发布了《全球FCV市场报告》,报告预测:到2020年,加氢基础设施在全球几个代表地区将逐渐完善,会有力提升FCV的市场份额;到2032年,全球FCV销量将超过2000万辆,产业规模价值将达到1.2万亿美元;到2050年,FCV将是汽车市场增长最快的板块。

而反对者则认为,FCV无法解决其成本问题,将长期处于小众地位。特斯拉CEO埃隆·马斯克曾多次面对媒体,公开表示「FCV没有胜算」,并嘲笑「燃料电池(FuelCell)是愚蠢电池(FoolCell)」,还讥讽FCV是「骗人的把戏」。汽车市场调查公司IHSAutomotive也认为,与电动汽车相比,FCV不会有大的发展。到2027年,FCV的年产量将会在7万辆,与此相对的是,纯电动汽车的产量则会保持在900万辆,两者份额悬殊。

结语

在第四能源看来,FCV的前途是光明的。我们积极、乐观地拥抱一切新技术,更不用说,FCV除了成本不占优势,其他方面均展现出优于电动汽车的特点。随着时间的推移,技术的不断进步,参与厂商的增多,加氢站基础设施的完善,FCV的成本终将降至足以引爆市场。

并且,随着太阳能、风能产业的高速发展,当下储能产业无法跟上脚步,多余的电能可通过电解水的方式,用于制造氢能源。能源产业的联动,将有助于FCV进一步缩减成本。

所以,我们认为,随着生产成本的不断降低,以丰田Miran为代表的FCV,将以其诸多优势,给特斯拉们沉重的一击。

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