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能源汽车为什么用电能源而不用氢能源?

发布日期:2021-12-13 阅读次数:1848

氢能作为一种清洁、高效、可持续的能源,被认为是21世纪最具发展潜力的清洁能源,因此一直认为氢能汽车在新能源汽车领域优于电动汽车,氢能汽车是未来。但现实是,氢能汽车几乎失去了战争。

1.2009年,中国汽车产销超过美国,成为世界上最大的汽车产销国。

与此同时,中国汽车的燃油消耗量也达到了8000万吨,占当时中国石油总需求的1/4。此后,随着中国汽车所有权的快速增长,2020年中国汽车燃油消耗量已占整个石油消耗量的近60%。在能源供应日益紧张的情况下,特别是在环境保护问题突出的情况下,大力发展新能源汽车已成为政府和社会的必然选择。这也是电动汽车市场火爆、电动汽车企业在资本市场广受追捧的根本因素之一。

虽然电动汽车不使用燃料。零排放,但在许多人看来,电动汽车并不环保,只是转移了污染排放,因为在中国的电力能源结构中,以煤为燃料的火电比例非常高。虽然这一说法已被相关研究证明不准确(集中发电效率更高,污染问题更容易减少等),但严格来说,电动汽车并不是绝对的环保,除非其电能完全来自风能、太阳能等清洁能源。

与电动汽车相比,氢能汽车在互联网上备受推崇。在很多人看来,氢燃烧后只会产生水,不会产生有害物质。此外,氢是地球上最丰富的元素之一,没有短缺。更重要的是,它方便高效。几分钟的燃料加注可以实现600多公里的续航时间,不像电动汽车在充电桩前花费不到一个小时或十几个小时。因此,一直有人认为,在新能源汽车领域,氢能汽车优于电动汽车,氢能汽车可以代表未来。

事实上,电能和氢能之间的技术争端早在十多年前就开始了。当时,国内外许多专家、学者和汽车公司都在排队购买氢能。例如,丰田在2011年生产了一辆非常可靠的氢能概念车。

但现实是,2020年全球电动汽车销量超过300万辆,翻了一番。同时,氢能汽车全球销量不足1万辆,中美两大汽车市场销量同比减半,甚至被称为技术最成熟。领先的丰田Mirai全球销量仅为1770辆,同比下降29%。

更残酷的是,氢能汽车不是暂时的失败,而是很可能注定要失败。在比较了电力和氢能的能源效率后,大众汽车表示,结论非常明确,就乘用车而言,一切都支持电池,但几乎不支持氢。宝马还表示,氢能汽车动力链的整体效率仅为电动汽车的一半。2015年,狂人马斯克表示,氢燃料汽车在新能源汽车领域与电动汽车的竞争没有获胜的机会,这根本不足以恐惧,并认为制造燃料电池汽车是一种极其愚蠢的行为。

2.为什么看似技术更先进、产品更环保的氢能汽车会被电动汽车碾压,没有成为新能源汽车市场的主流?

首先是能源效率。与电动汽车相比,氢能汽车的效率更低。据业内专家计算,一旦电动汽车启动,车辆充电位置的电能供应将损失约5%,电池的充放电将损失另外10%。最后,电机损失5%。计算总损失为20%。

氢能汽车将充电装置集成到汽车中,最终驱动方式与纯电动汽车一致,由电机驱动。根据相关测试,如果使用100度电制氢,然后储存、运输、添加汽车,然后转化为电能,驱动电机,电能利用率只有38%。如果从氢注入汽车开始,利用率只有57%。可以说,无论如何,都远低于电动汽车。

影响氢能汽车普及的第二点是成本。电动汽车技术原理简单,R&D成本低,产业链短,氢能所需的技术开发难度大。产业链和由此产生的成本都很高,尤其是在氢燃料电池的发电过程中,贵金属铂被用作催化剂,铂稀缺,价格会更高。比如2013年韩国现代下线的量产版氢燃料汽车ix35FCV,原价高达85.5万元;丰田Mirai花了大量精力最大限度地减少铂的使用,但目前价格仍高达55万元。此外,氢能的价格远高于普通电的价格,这表明其使用成本是电能的6倍多。

第三点是配套设施。以中国为例,截至2021年1月,全国充电基础设施累计171.6万台,公共充电桩810903台。另一方面,截至2020年底,中国共有104个加氢站。根据《中国氢能燃料电池行业白皮书》,2025年中国将建成200个加氢站。这无疑极大地限制了氢能汽车的普及。

为什么加氢站这么少?造成这种情况的主要原因是氢燃料汽车在中国占有率低,运营成本高是阻碍加氢站大规模发展的主要原因。主要包括建设成本高、运维成本高、成本回收期长三部分。据悉,建设普通充电站的成本约为100万元,建设氢燃料站至少需要1000万元。

3.氢能汽车虽然看起来有很多缺点,但很多人可能认为其环保特性极其突出。

毕竟氢燃烧不排放二氧化碳等废物,只有纯净水。但是氢能真的是无污染的能源吗?答案是目前氢能几乎不环保。

世界能源理事会根据生产来源将氢分为三类:灰色、蓝色和绿色。其中,灰氢是通过蒸汽甲烷重组(SMR)或气化技术制成的。这个过程制造的氢气成本低,但碳排放量最高。蓝氢主要采用蒸汽甲烷重组技术或气化加碳捕获和储存(CCS)制氢,成本高,技术复杂。绿氢确实足够环保,主要是利用可再生能源电解水制氢,二氧化碳零排放,但同样成本高。

目前,灰氢占全球氢能的99%,即几乎所有氢都是通过石化能源制氢的。其中,煤中氢含量很少,煤种只有2%~5%不同,主要是通过生产水和气体来产生氢,并伴随着大量的二氧化碳和二氧化碳。天然气和石油成分中氢含量高,约为15%。以甲烷为例,与水反应产生氢和二氧化碳,氢收率相对较高,但也会带来污染。目前生产1kg氢伴随的二氧化碳重量约为11kg,天然气制氢约为5.5kg,轻油制氢约为7kg..可以说,如果制氢技术没有革命性的突破,氢能就不是清洁能源。

总的来说,氢能在未来与电动汽车的竞争中有明显的劣势,可以说几乎失去了这场战争。目前,新能源汽车的发展路线已经非常明确,电动汽车是未来的主导地位,其他能源形式不再是趋势,混合动力只是一个过渡阶段。这就是为什么一些像日产这样的汽车巨头宣布停止开发氢能汽车,专注于开发电动汽车。

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