□本刊记者 管宏业
实现氢能源社会,既难也不难
□本刊记者 管宏业
发展氢燃料电池车,最大的掣肘在于如何加氢,就如同建立充电站一样,这并不是一个企业、一个体系能够解决的问题。
从化石能源到混合动力、纯电动车,以及氢燃料电池车,什么形式才是终极解决方案?
很难想像,在消费疲软需求日渐式微,甚至“说不定哪一天,汽车会卖不出去”(丰田章男语)的日本,竟然会出现一车难求的景象。前不久,在丰田汽车元町工厂,丰田燃料电池汽车Mirai的总设计师田中义和抱歉地告诉笔者,尽管产能已经两度大幅提升,但现在订车的客户,最快也得要到明年才能够提到车。
自从2014年年底问世以来,Mirai已经从最初的日产3辆提升至眼下的9辆,今年年底有望再达到12辆。相比个位数的日产量,消费者的热情异于寻常。在日本开卖后的头一个月,Mirai定单就达到了1500辆,远远超过原先预计一年销售400辆的目标。目前为止,Mirai积累的定单已经超过了3000个。
也正是在那条曾诞生了雷克萨斯LFA的生产线上,同样按照超跑的节奏和精度生产的Mirai(中文名“未来”),一定程度上扭转了日本人的消费观。
Mirai之所以如此受宠,一方面在于它确实“便宜”,作为一辆颠覆了传统驱动形式的未来之车,Mirai定价720万日元,在政府补贴200万日元后,消费者只需支付约520万日元(约合w27.5万元人民币),价格和一辆丰田皇冠差不了多少,使用过程中氢燃料甚至比汽油车更便宜;另一方面也是更重要的,Mirai所代表的不仅仅所以一辆车,而是从根本上改变了千百年来人类赖以生存的能源使用方式,有望将人类送入一个全新且无限的氢能源时代。
从奔驰发明汽车算起,内燃机霸占汽车的历史已经有100多年,这个过程中电动车几经沉浮,不断燃起并熄灭人们的期望,但与100年前相比,电动车依然存在同样的问题:续航短,重量大,成本高,充电慢。
更重要的是,动摇电动车地位最根本的一点是:从能源闭环角度衡量,电动车其实并不环保。
按照马自达公司不久前呈现的一份数据,目前日本的每单位发电量(kWh)排放二氧化碳量为0.47kg/ kWh。即使忽略掉能源转换过程中的效率损失,那么将等价汽油换算为电能后就能够发现,电动车环保的结论就站不住脚。
考虑到中国的每单位发电量(kWh)二氧化碳排放量为0.77kg/kWh,几乎两倍于日本单位发电量的碳排放。在现有的能源结构下,依靠大规模普及电动车来减少碳排放并不可靠。
可以不加迟疑地由此推断,在从油井到车轮的全能源生命周期过程中,相对清洁汽油车,电动车在排放上没有任何优势。氢燃料电池车恰恰能解决纯电动车的致命问题:充电慢、续航短以及能源转化效率低。
与电动车的充电速度相比,目前氢燃料的填充速度快太多。笔者曾经在日本亲自为Mirai加氢,加注续航里程能够达到650公里所需的“一箱”氢,只要3分钟就能充满,这和汽油车加油时间相差无几。此外,如果不考虑来源问题,燃料电池(最高85%左右)的能量转化效率也远高于火电(30%左右)、核电(40%左右)。
由于氢是全宇宙最丰富的元素,大概有75%的宇宙物质都含氢元素,相比越用越少的化石能源,氢几乎可以说是取之不尽用之不竭。
当然也不可否认,发展氢燃料电池车,最大的掣肘在于如何加氢,就如同建立充电站一样,这并不是一个企业、一个体系能够解决的问题。
解答这个问题,既难,也不难。
还是以日本为例,2013年6月,日本政府提出“日本再振兴”战略,其中重点涉及推广诸如家用氢气燃料电池、氢燃料电池车等技术。以国家意志推动氢能源社会转型。
不仅是日本,美国与欧洲也正在达成共识。在美国能源部、交通部和环保局(EPA)等政府部门的支持下,专门启动了国家燃料电池公共汽车计划;在德国,早在2012 年,包括戴姆勒在内主要的汽车和能源公司与政府一起承诺,建立广泛的全国氢燃料加注网络。
放眼未来,短期甚至中期时间内,氢燃料电池车都不会成为主流。按国际能源署IEA预测,2030年以前,全球新能源汽车市场仍将以插电式汽车、纯电动汽车为主,氢燃料电池汽车比重约为3%;2050年左右,氢燃料电池汽车占比将提高到15%左右。但氢燃料车对于社会甚至对于人类而言,其意义绝不在于3%还是15%。
正如日本政府去年发布的氢燃料电池战略路径图,明确提到推广家用氢燃料电池、氢燃料电池汽车等相关技术,从天然气、水电解、褐煤以及污泥等途径获取氢,加速构建氢能源社会。最终计划到2040年前后,全面实现能源利用的零排放。
在构建氢能源社会的国家战略中,氢燃料汽车当然是绕不开的关键一环。或许在当下它的重要性和紧迫性还不会被认可,但正如丰田中国执行副总经理董长征所说的那样,这是一场“把今天的非常识变成明天的常识”的挑战。同理,发展氢燃料电池汽车,构建氢能源社会的着眼点是未来100年,而不仅仅是眼下的10年。