2021东京奥运和2022北京冬奥会后,氢能产业的发展将进入快车道,氢燃料电池汽车也将正式进入全球几大经济体的重点发展规划。
继东京奥运后,北京冬奥再次刮起“氢能源旋风”。在众多的产品中,氢燃料电池车无疑最受瞩目,而奥运的聚集效应也将在很大强度上助推这一“新物种”的产业化进程。
北京冬奥的明星
氢能源汽车的发展史可以追溯到19世纪,但直到2017年丰田推出世界第一台氢能源汽车Mirai,才真正迈出产业化的步伐。经过近十年的发展,全球氢能源车保有辆仅有区区5万台,而最近两次奥运会上登台亮相的氢能源汽车就多达两千台。其中,东京奥运会上有600多台,北京冬奥会上有1200多台。两次奥运会提供了全球范围内的大规模燃料电池汽车示范场所,而北京冬奥会在氢燃料电池汽车投入总数量、电池功率、性能等更是超越了东京。
根据北京冬奥组委公布的数据,北京冬奥会示范运行超1000辆氢能源汽车,车型包括氢燃料电池大巴、氢燃料电池小轿车、氢燃料电池特种车等。这些汽车主要来自国产品牌车企。北汽福田提供649辆氢燃料电池客车,宇通客车100台客车,还有中国一汽的5辆红旗H5氢燃料电池乘用车。另外,吉利星际客车等加入此次“氢车秀”。
作为奥运会的全球赞助商,也是全球氢能源乘用车的最高技术水平拥有者,丰田向本次运动会交付140辆氢燃料电池乘用车MIRAI和107辆氢燃料电池福祉车COASTER。
另外,本届冬奥会配备了30多个加氢站,保障比赛期间的氢能供应。
氢能车的优势
“新能源车”主要包括锂电池车和氢燃料电池汽车。经过十多年的发展,全球锂电池汽车的产业链已经相对成熟,目前达到1000万台的保有量。
相比之下,氢能源汽车的开发尚处于早期阶段。与锂电相比,氢能源汽车在耐低温、续航能力、充电时间方面具有明显优势。而这些优势在北京冬奥得到充分体现。
北京冬奥共三个赛场,除了北京赛场外,延庆和张家口赛场均处山地,冬天面临极寒气候。鉴此,《北京冬奥会低碳管理报告(赛前)》提出“平原用电、山地用氢”的原则,以构建北京冬奥的低碳交通体系。
氢燃料电池低温性能优越,可实现-30℃低温启动,-40℃低温储存。国产品牌氢燃料电池装载的公交车单次加注续航里程约为300公里,团体车的续航里程可以达到500公里,加注一次可保障车辆正常行驶一天。在关键技术性能方面,国产电堆的电流密度、电堆体积功率密度均有提高,确保搭载车辆有足够的动力在山地、陡坡地势环境下正常行驶。在加氢时间方面,氢燃料电池车只需要10-15分钟就能加满,而锂电池往往需要三个小时以上。
氢能:终极能源
以上特点都让燃料电池车在这次北京冬奥上大显身手。而冬奥的示范实践又让人们对燃料电池汽车的未来发展充满更大的希望,因为与锂电池相比,燃料电池在“低碳”中更具战略价值。
我国的锂电池车经过多年的发展,第一批报废电池的处理问题已经摆上日程。据统计,我国2020年需要退役的动力电池达到20万吨,预计这一数字在2025年将升至80万吨。而氢燃料电池车的排放物是水,也不存在废旧电池的处理问题,因此为被为“终极能源”。
氢气的制取分为三种,“灰氢”是通过石化燃料制氢,“蓝氢”在石化材料制氢的过程中加入碳捕捉和碳封存技术,但两种制氢方式均涉及碳排放。最洁净的方式是“绿氢”,又称电解水制氢。绿氢最大的问题是电力消耗大,如果使用风能、光伏等可再生能源发电,则可从源头保障燃料电池汽车所用氢气清洁无污染,是实现低碳环保的最佳路径。
氢能汽车的减排效果明显。以公交车为例,普通燃油车百公里油耗35升,百公里碳排放94.8公斤。如使用燃料电池公交车,每车每百公里减少排放二氧化碳94.8公斤。
东京奥运首演“氢车秀”
如果说中国的氢能产业是近两三年才爆发,而日本的氢战略却是“蓄谋已久”。东京奥运会则被政府视作展示日本新技术变革的一次战略机遇。
为摆脱经济的长期低迷,摘掉“失落三十年”的帽子,日本政府大力发展新能源,曾一度采取核能和氢能的“两条脚战略”。2013年福岛核泄露事故后,遂专注于氢能的创新和发展,希望借此领导全球的“第四次能源革命”,重回世界科技的巅峰。过去十年,日本政府和企业重金下注氢能产业,研发预算为世界第二,仅次于欧盟,在单体国家中名列世界第一。
截止2021东京奥运,日本在氢能基础设施系统的建设上已经从达到全球领先,完成从绿氢制造到终端应用的全产业链发展。在制氢方面,福岛县建成全球最大的太阳能制氢生产基地之一;在储运方面,日本采用有机液体储运、氨载体、液氢储运方式,从文莱、沙特及澳大利亚进口氢气;在运用方面,已有至少4万辆氢燃料电池车投入使用,其中,丰田Mirai全球累计销量达到1.8万辆,包括本土销售的7000辆;截至2021年底,日本投入运营的加氢站达157座,是全球最大的加氢站网络。且已出售42万台家庭氢燃料电池设备Ene-Farm。
2021东京奥运会上,丰田共投放3,700辆汽车,包括约500辆氢燃料电池乘用车Mirai与100多辆氢燃料电池巴士SORA,是氢能车的首次大规模示范运用。
奥运效应助推产业革命
纵览奥运的发展史,也是一部科技革命发展史,每次奥运会都将带来技术的变革与生产力的提升。1964年的日本奥运会后,以新干线为代表的日本高铁进入了黄金发展期。有专家认为,2021东京奥运和2022北京冬奥会后,氢能产业的发展将进入快车道,氢燃料电池汽车也将正式进入全球几大经济体的重点发展规划。
早在2008年北京奥运会,中国就开始尝试投入氢燃料电池客车,但仅有3辆车投放,应用示范规模有限。两年后的上海世博会,投入示范运营的氢燃料电池汽车数量增加至196辆。北京冬奥给氢燃料电池车提供了更大的平台,国产汽车品牌更是占据主导。虽然不少燃料电池核心部件的技术还依赖进口,但亿华通、国家电投等本国电堆企业的崛起,标志着中国的氢燃料电池车产业正在快速成长。
丰田此次给北京冬奥提供2205辆汽车,其中包括140辆Mirai和105辆柯斯达,这是丰田首次将第二代Mirai氢燃料电池乘用车引入中国市场,并且实现大规模的实际应用。而柯斯达氢擎是专门为北京2022年冬奥会和冬残奥会开发的一款氢燃料电池车,也是丰田汽车首次在海外实现氢燃料电池技术从研发到生产的全流程本土化。
目前全球氢能产业仍处于产业化早期,尚无成熟的商业模式,几乎都得依靠补贴才能发展。但舆论认为,北京冬奥运会的示范作用,加上国内氢燃料电池汽车示范城市群项目正式铺开,2022年或将成为一个历史的转折点,尤其是助推中国的氢能产业发展。
据不完全统计,目前全国有30个省份、150多个城市在其“十四五”规划中提及氢能发展,有50多个城市出台了地方氢能产业发展专项规划。在国内的上市公司中,超过120家企业在业务发展中规划了氢能相关内容。预计,到2025年全国将建成加氢站超过1000座,推广氢燃料车超过5.4万辆。其保有量在2030年将增至100万辆。氢燃料电池汽车已经走进科创发展的时代主流。