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氢能源汽车需要“特斯拉”

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能源矿产
作者:蓝莓财经
2021-12-15 18:14
氢能源,高热量、0 污染、储量丰富,堪称人类能源之光。

来源|蓝莓财经(ID:ITparty)

早在2000年,氢燃料电池车同纯电动及插电式混合动力车,站在同一起跑线上。

氢能汽车代表着清洁汽车未来发展方向,也一度成为共识。

然而,20年过去,中国汽车工业协会的数据显示,2021年11月,纯电动汽车产销分别完成37.2万辆和36.1万辆,同比分别增长1.2倍和1.1倍;燃料电池汽车产销分别完成212辆和147辆,同比分别下降26.4%和49.3%。

12月14日,丰田推出15种电动车型,并宣布,到2030年,雷克萨斯品牌将在欧洲、北美和中国实现100%电动化。

氢能源汽车首席推动家也开始转向电动化,电动化已经成为一个更加确定的未来。

然而,人类对能源的利用,从对能量密度的追求,向低碳和无碳转型。在这其中,有成本的权衡、安全的考量,有科技极限的当下,还有关于绿色的未来。

中国承诺在2030年和2060年实现碳达峰与碳中和。全周期的低能耗、无碳化是必然,氢能是毫无疑问的未来。

氢燃料电池难题尚待解决

氢能源首先有着绿色优势。

根据彭博预测,到2040年,中国新能源汽车的电能消费占全社会用电量比重,将从目前的1.3%急剧攀升至8%。在我国,煤电占比超过60%。对电动汽车的一大诟病,也是“脏电”,全周期来看更是碳排放的转移。

同时,加油和加氢一样,用时短,解决了电动汽车的补能焦虑。氢能源的“能量密度”也备受好评。

动力电池与燃料电池的区别在于:一个是能量储存装置,衡量的重要指标是能量密度;一个是能量生产装置,衡量燃料电池电能生产能力的基本指标是功率密度。

燃料电池系统包括电堆和氢气系统,其运作原理是:氢气和氧气从电堆的入口进入,通过一定的电化学反应后产生电流,驱动车辆行驶。在不增加系统重量或者体积的前提下,进一步提高FC-EV的续航里程就必须采用更高效率的储氢系统。

电动汽车中占大半的是动力电池,氢能源汽车中占整车成本60%的是燃料电池系统。

价格高昂,依赖进口,这带来的成本问题,限制氢能源汽车的普及。

“十万辆是一个台阶、百万辆是一个台阶。车辆规模每上一个台阶,燃料电池系统成本大约会下降50%。”

从制取到运输再到应用,期间环节可能造成的能量损耗比例过大,还不具备经济性。除此之外,加氢站的成本,也只有氢能源汽车规模达到数百万以上时才能有效降低成本。

在碳中和背景下,以无碳的标准,只有“绿氢”是符合标准的氢气。绿氢的制氢方法,在当下比较成熟的手段,是质子交换膜(PEM)电解水制氢,质子交换膜和铂电极催化成本高。

也就是说,规模化带来成本下降,而成本高限制其规模化,这使得氢能源汽车的普及成为一个无解的问题。

另外一个问题,是安全。

氢能源汽车由氢储存区、中部的电池及逆变器、前部的燃料电池及动力构成。燃料电池汽车中,有氢气留存的地方主要是电池堆和储氢罐两个部分。

在理论的理想状况下,电池堆只是氢气和氧气发生电化学反应的场所,本身并不储存能量,一旦检测到氢气泄漏,氢气/空气可以迅速被切断。

但氢气是易燃易爆危险品,在操作中,无论是氢气加工,还是加氢过程中,由于操作不当安全问题屡发,使消费者形成将氢气=危险的认知,极大地限制其普及。

谁来买单?

科技企业的最大风险,是科技本身的不确定性。无论是点错的科技树,还是技术迭代之后的归零,大浪淘沙之下,伤亡概率过高。

市场预期加技术进步,带来整个行业的兴盛。电动汽车率先走向成熟,市场预期放大其确定性,也使得氢能源汽车更加黯淡。

销量上来看,2020年,全球电动汽车销量超过300万辆,同比增长约40%,而氢能源汽车只有不足1万辆。

欧美厂商选定电动路线,押注氢能源的日企被嘲点错科技树,整体形势要求车厂做出选择,当传统车厂还没赶上电动化趋势,氢能源只能搁置一旁。

目前,氢能源汽车的应用主要在重卡、营运车辆等,尤其是受到排放标准切换影响的重型卡车。在碳达峰背景下,要减少重型卡车污染物和碳排放,氢燃料电池无疑是最佳选择。

中汽协数据显示,今年前8个月,新能源重卡销量中,纯电动重卡销量2792辆,占比87.3%,同比下降11.42%;燃料电池重卡销量389辆,占比12.16%,同比增加11.58%。

氢能源重卡在销量和增速上,都远不及纯电动重卡。加氢难度也是原因之一,相关数据显示,我国目前有69座加氢站,在建加氢站有近100座。配套基础设施的完备,将进一步推动氢能源汽车的普及。

当下,氢能源重卡销量也主要依赖财政补贴,估计这一市场直到2025年才会大规模快速发展。

然而,氢能源想要走的更远,在乘用车辆中的普及必不可少。

本田氢燃料电池车,2020年在全球仅卖出240辆,累计也仅卖出1900辆。氢燃料电池车丰田MIRAI,全球销量也只有1770台,比去年下滑了将近30%。

汽车领域的电动化、智能化趋势,在特斯拉等企业的推动下,真正吸引到一批有购买力的群体,这也是电动汽车渗透率不断提升的前提。

氢能源汽车,需要的正是这样一群先吃葡萄的人。

3 氢能源汽车需要“特斯拉”

回顾电动车在我国的发展历程,按照2009年中国政府公布的《汽车产业发展规划》,2011年以纯电动车为主的新能源车产量就要达到50万辆,占汽车总销量的5%;但直到2013年底,真正卖到消费者手中的纯电动车只有数千辆。

直到2012年年底,model s车型订单达到1.5万辆。特斯拉的成功,意味着电动车具备了商业化的条件。

2019年,电动车渗透率达到10%,从2013年就开始炒作的新能源产业开始成为趋势。

靠政策补贴未能成功的电动汽车,最终是在特斯拉效应下,靠市场作用实现普及,从2014年开始,造车新势力小鹏、蔚来、理想相继诞生。

面对阻碍电动汽车普及的两大问题:成本和能量密度,特斯拉从高端市场入手,用品牌溢价解决成本高昂的问题;同时依靠其在电池系统和管理技术上的创新,解决续航难题。

而特斯拉开创的全价值链商业模式,更是使特斯拉与传统汽车区别开来,树立另一套评价标准体系。

接受市场检验是第一步。在技术迭代之后,参考传统汽车厂家经验,沿用成熟供应链体系,降低成本,实现从高端市场向大众市场的普及。

一个新的产品形态,在被市场认可之后,其所需要的基础设施,也会随之跟上。截止到2021年5月,我国的充电基础设施累计数量已达到187.0万台。

代表着未来的氢能源汽车,也在等待着一个特斯拉这样的鲶鱼,等待着拐点的到来。

目前,燃料电池商用车购置成本是燃油车的2.5倍以上。如何进行商业化推广应用,这是困扰全球生产商的一大难题。

除了在技术上的推动,在商业模式上的探索也没有停步。同蔚来的换电模式(电池部分以租赁模式)类似,Nikola推出捆绑式租赁计划,客户可选择租赁车辆70万英里,租赁内容包括卡车、氢气燃料,维修和保养。

在这一模式下,使用成本约合人民币6.59元/英里,略低于传统柴油车的6.73元/英里。

公司预计在2021 年年中开始生产beta 版燃料电池卡车车型,在2022 年年中开始生产gamma 版车型,在2023 年实现正式量产。

《第三次工业革命》的作者杰里米·里夫金:“当交通、通信和能源三个要素同时发生变化时,也意味着新经济体系正在形成。”

当然,稳定的能源还是要新型的能量形式,核电中只有可控核聚变出现突破,才能叫做真正的新能源。

万一呢?

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