電動汽車和氫燃料電池汽車，誰才是內(nèi)燃機的終結(jié)者?
在Model 3的引領(lǐng)下，特斯拉進入了快車道。另一邊，燃料電池卻在起跑線上停滯不前。在取代內(nèi)燃機汽車方面，電動汽車似乎已經(jīng)贏得了比賽。但從長遠來看，燃料電池內(nèi)在的環(huán)保優(yōu)勢可能會讓它取得終極勝利。
但是，在此之前，它還要跨越很多的障礙。IHS Markit預(yù)測，到2032年，純電動汽車的產(chǎn)量將達到每年近1800萬輛，而燃料電池汽車（FCEV）的產(chǎn)量將不到50萬輛。似乎這樣看來，這場比拼已見分曉。
電池確實引起了一些環(huán)境擔憂。鈷、鋰、鎳和銅等電池常用的關(guān)鍵金屬的開采經(jīng)常會引發(fā)人們對工人和環(huán)境安全的擔憂。此外，電池的回收也是一大挑戰(zhàn)。更重的電動汽車可能會釋放出更多的輪胎顆粒，危及健康。在德國這樣的國家，煤炭仍然經(jīng)常被用來發(fā)電，因此電動汽車的二氧化碳排放優(yōu)勢在這些地方并不明顯。
氫燃料懷疑論者指出，傳統(tǒng)制氫過程中產(chǎn)生的二氧化碳與燃料電池節(jié)省的一樣多。要想借助風能、太陽能和非高峰時期水電等可再生能源以具有競爭力的價格提供足夠的氫，也不太可行。倫敦帝國理工學(xué)院機械工程客座教授、牛津大學(xué)工程科學(xué)教授高塔姆·卡爾加吉(Gautam Kalghatgi)表示，即便可以，配送和存儲成本也高得令人望而卻步。
特斯拉的馬斯克（Elon Musk）就是質(zhì)疑氫燃料電池的代表人物，稱其為“傻瓜電池不是燃料電池”，“令人難以置信的愚蠢”。但一些汽車制造商仍大量投資這一技術(shù),作為一種保險政策,防止競爭對手意外破解該技術(shù)。
就在上周，奔馳母公司戴姆勒宣布與沃爾沃卡車達成協(xié)議，共同承擔研發(fā)、生產(chǎn)和銷售燃料電池卡車的成本。根據(jù)他們宣布的計劃，2025年之后，大型長途燃料電池驅(qū)動卡車將進入市場。但與此同時，戴姆勒表示，將擱置燃氫料電池乘用車的計劃，目前它制造了一些GLC F-cell車型。
那么，氫燃料電池相比電池有什么優(yōu)勢?法國巴黎銀行集團(BNP Paribas Group)旗下的Arval列出了下列優(yōu)勢和劣勢。
優(yōu)勢：
·與電動汽車充電相比，氫燃料補給速度更快，只要3到5分鐘，就像汽油車一樣。
·無有害排放;只產(chǎn)生水。
·300英里左右的續(xù)航令人印象深刻，可與傳統(tǒng)汽車相媲美。
·工作效率高;燃料電池動力系統(tǒng)從氫中獲取能量的效率要比傳統(tǒng)汽車從汽油或柴油中獲取能量的效率高得多。
劣勢:
·加氫站還很稀少。
·盡管氫燃料汽車在燃料補給成本上與傳統(tǒng)燃料相似，但開發(fā)這項技術(shù)并不便宜，儲存或運輸氫的成本也很高。
除了上述劣勢外，要想保證不增加二氧化碳排放，用于制氫的電必須來自可再生能源。
與此同時，行業(yè)內(nèi)也傳來了氫儲存技術(shù)取得突破的消息，似乎能緩解燃料電池汽車的一個主要問題：安全儲存的巨大成本。美國西北大學(xué)教授奧馬爾·法哈（Omar Farha）研發(fā)出了“沐浴海綿”（Bath Sponge）技術(shù)，據(jù)說能夠低壓儲存和釋放大量的氫，成本也更低。
寶馬表示，一段時間內(nèi)，各種技術(shù)還將共存，氫燃料電池可能是繼汽油、柴油和電池之后的第四種選擇。
“我們X家族的高端車型(4x4s)會是特別合適的選擇。”寶馬前研發(fā)董事會成員克勞斯·弗羅里希(Klaus Froehlich)在3月份的一份聲明中詳細介紹了寶馬i Hydrogen NEXT概念車。寶馬稱時機尚未成熟，基礎(chǔ)設(shè)施也尚未到位，還沒有將這款車推向市場的計劃。
“我們認為，作為能源載體，氫必須首先使用綠色能源，以有競爭力的價格實現(xiàn)足量生產(chǎn)。然后氫將主要用于那些不能直接電動化的應(yīng)用，例如長距離重型運輸?！?弗羅里希說。
寶馬放棄了最初的氫燃料計劃，此前曾靠燃燒氫來驅(qū)動汽油發(fā)動機。目前它已經(jīng)采用燃料電池，在車中產(chǎn)生電來驅(qū)動電機。該公司還與豐田合作開發(fā)燃料電池技術(shù)。美國市場中的主要氫燃料汽車包括豐田Mirai、本田Clarity和現(xiàn)代Nexo。
最近的一份報告中，彭博新能源財經(jīng)(Bloomberg New Energy Finance)指出了氫能源開發(fā)的可能性，但表示需要全球政府在10年內(nèi)拿出1500億美元的補貼資金才能做到?？紤]到新型冠狀病毒疫情的爆發(fā)，這可能還會再推遲一兩年。
歐盟也正在推動一項氫計劃，不過該計劃將針對航空和重工業(yè)。
到2030年，歐盟的轎車和SUV的平均燃油經(jīng)濟性要達到92英里/加侖，因此汽車制造商會歡迎新的環(huán)保燃料。根據(jù)歐盟的這一要求，到2030年，幾乎所有新車都必須使用電為動力。但迄今為止，電動汽車只成功地進入了高價市場。
盡管歐盟上述目標旨在實現(xiàn)2030年經(jīng)濟型電動汽車成為主流的目標。但行業(yè)人士預(yù)測，這一想法將以失敗告終。
根據(jù)IHS Markit的預(yù)測，到2030年，純電池驅(qū)動的轎車和SUV的全球產(chǎn)量將僅占市場總量的15.9%，而汽油、柴油和混合動力汽車的產(chǎn)量仍將略高于70%。理智地來看，歐盟應(yīng)該敦促汽車制造商生產(chǎn)更高效的內(nèi)燃機汽車。
美國投資研究機構(gòu)能源與資本(Energy & Capital)報告指出，致力于推動這項技術(shù)的 Hydrogen Council估計，到2050年，氫將為4億多輛轎車和SUV、2000萬輛卡車和500萬輛公共汽車提供動力。氫將提供世界18%的能源。
在歐洲率先采用燃料電池的是德國溫格工程 (Wenger Engineering)。該公司總經(jīng)理戴維·溫格(David Wenger)會定期組織有關(guān)燃料電池的研討會，探究這項技術(shù)為什么是必然的。
溫格表示，許多投資已經(jīng)開始轉(zhuǎn)向氫燃料，豐田和現(xiàn)代等公司在這方面處于領(lǐng)先地位，已經(jīng)向世界展示了這項技術(shù)的工作原理。
“人們開始意識到氫燃料的好處，因為該行業(yè)正努力履行《巴黎協(xié)定》(Paris Agreement)中有關(guān)氣候變化的義務(wù)，而投資者正在幫助改進氫燃料產(chǎn)品并降低成本?！睖馗癖硎?。
如果能充分利用德國、丹麥、荷蘭、蘇格蘭的可再生風電能源和瑞士的水力發(fā)電的過剩產(chǎn)能，歐洲的氫供應(yīng)不會成為問題。另外，德國的化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的氫氣以前都被作為廢物燃燒了。
那么，為什么購車者應(yīng)該選擇燃料電池而不是電池?
“電池并不是萬能的。例如，那些生活在大城市的人會發(fā)現(xiàn)很難給電動汽車充電。向氫燃料的轉(zhuǎn)變將是緩慢的，但是肯定的，到2030年，我估計德國大約5%的汽車和卡車將使用燃料電池。”溫格補充說道。
卡爾加吉教授表示，交通用氫更像是一種利基發(fā)展，充分利用目前會被浪費的多余可再生能源。
但是，一些類似于摩洛哥太陽能項目的企業(yè)很難做到特別低的制氫成本，而且很難擴大規(guī)模。這些項目在沙漠中使用巨大的太陽能裝置產(chǎn)生電力，然后用于制氫，再將氫輸送給歐洲客戶。
“當然，把氫用于交通的主要問題是如何運輸和儲存，如何把氫送到車輛需要的地方?！?卡爾加吉說道。
“如果在商業(yè)上可行的話，這項關(guān)于在汽車中更好地儲存氫的‘沐浴海綿’新技術(shù)可能有助于保持汽車的續(xù)航，但氫的生產(chǎn)和分配是重要的問題。”
卡爾加吉認為，隨著風能和太陽能發(fā)電的增加，產(chǎn)生的電能會多于需求。多余的電可以用來制造氫氣，而不是儲存在電池中。但在可預(yù)見的未來，他不認為氫只是交通能源需求中極小一部分。
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