電動(dòng)汽車和氫燃料電池汽車，誰才是內(nèi)燃機(jī)的終結(jié)者?
在Model 3的引領(lǐng)下，特斯拉進(jìn)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(jī)汽車方面，電動(dòng)汽車似乎已經(jīng)贏得了比賽。但從長遠(yuǎn)來看，燃料電池內(nèi)在的環(huán)保優(yōu)勢可能會(huì)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(dòng)汽車的產(chǎn)量將達(dá)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(shí)引起了一些環(huán)境擔(dān)憂。鈷、鋰、鎳和銅等電池常用的關(guān)鍵金屬的開采經(jīng)常會(huì)引發(fā)人們對工人和環(huán)境安全的擔(dān)憂。此外，電池的回收也是一大挑戰(zhàn)。更重的電動(dòng)汽車可能會(huì)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(dòng)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(fēng)能、太陽能和非高峰時(shí)期水電等可再生能源以具有競爭力的價(jià)格提供足夠的氫，也不太可行。倫敦帝國理工學(xué)院機(jī)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(xiǎn)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(dá)成協(xié)議，共同承擔(dān)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(jì)劃，2025年之后，大型長途燃料電池驅(qū)動(dòng)卡車將進(jìn)入市場。但與此同時(shí)，戴姆勒表示，將擱置燃?xì)淞想姵爻擞密嚨挠?jì)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(tuán)(BNP Paribas Group)旗下的Arval列出了下列優(yōu)勢和劣勢。
優(yōu)勢：
·與電動(dòng)汽車充電相比，氫燃料補(bǔ)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(dòng)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(bǔ)給成本上與傳統(tǒng)燃料相似，但開發(fā)這項(xiàng)技術(shù)并不便宜，儲存或運(yùn)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(shí)，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(gè)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(shí)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(huì)是特別合適的選擇。”寶馬前研發(fā)董事會(huì)成員克勞斯·弗羅里希(Klaus Froehlich)在3月份的一份聲明中詳細(xì)介紹了寶馬i Hydrogen NEXT概念車。寶馬稱時(shí)機(jī)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(jì)劃。
“我們認(rèn)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(jià)格實(shí)現(xiàn)足量生產(chǎn)。然后氫將主要用于那些不能直接電動(dòng)化的應(yīng)用，例如長距離重型運(yùn)輸。” 弗羅里希說。
寶馬放棄了最初的氫燃料計(jì)劃，此前曾靠燃燒氫來驅(qū)動(dòng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。目前它已經(jīng)采用燃料電池，在車中產(chǎn)生電來驅(qū)動(dòng)電機(jī)。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?dú)淙剂掀嚢ㄘS田Mirai、本田Clarity和現(xiàn)代Nexo。
最近的一份報(bào)告中，彭博新能源財(cái)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(bǔ)貼資金才能做到。考慮到新型冠狀病毒疫情的爆發(fā)，這可能還會(huì)再推遲一兩年。
歐盟也正在推動(dòng)一項(xiàng)氫計(jì)劃，不過該計(jì)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(jì)性要達(dá)到92英里/加侖，因此汽車制造商會(huì)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(dòng)力。但迄今為止，電動(dòng)汽車只成功地進(jìn)入了高價(jià)市場。
盡管歐盟上述目標(biāo)旨在實(shí)現(xiàn)2030年經(jīng)濟(jì)型電動(dòng)汽車成為主流的目標(biāo)。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(dòng)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(dòng)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(jī)汽車。
美國投資研究機(jī)構(gòu)能源與資本(Energy & Capital)報(bào)告指出，致力于推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)的 Hydrogen Council估計(jì)，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(dòng)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(huì)定期組織有關(guān)燃料電池的研討會(huì)，探究這項(xiàng)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(xiàng)技術(shù)的工作原理。
“人們開始意識到氫燃料的好處，因?yàn)樵撔袠I(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(jìn)氫燃料產(chǎn)品并降低成本。”溫格表示。
如果能充分利用德國、丹麥、荷蘭、蘇格蘭的可再生風(fēng)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(huì)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(huì)發(fā)現(xiàn)很難給電動(dòng)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(jì)德國大約5%的汽車和卡車將使用燃料電池。”溫格補(bǔ)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(huì)被浪費(fèi)的多余可再生能源。
但是，一些類似于摩洛哥太陽能項(xiàng)目的企業(yè)很難做到特別低的制氫成本，而且很難擴(kuò)大規(guī)模。這些項(xiàng)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(dāng)然，把氫用于交通的主要問題是如何運(yùn)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(xiàng)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(rèn)為，隨著風(fēng)能和太陽能發(fā)電的增加，產(chǎn)生的電能會(huì)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(rèn)為氫只是交通能源需求中極小一部分。
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