燃料电池车迎来发展的这一新机遇

2016-03-17 21:23刘春娜
电源技术 2016年3期
关键词:丰田燃料电池大众

燃料电池车迎来发展的这一新机遇

最早是在2015年初的美国拉斯维加斯消费电子展(CES)上,当时,丰田汽车携量产的Mirai亮相,并宣布将免费共享自己在燃料电池领域的5 680项专利,以及和美国地方政府合作投资建设加氢站。这是由于燃料电池车正处于市场开发阶段,规模小、成本高,加上加氢站建设数量有限,很多想在这一领域发展的企业往往败在前期研发阶段,但对丰田而言,显然已经迈过了这第一道坎,摆在它面前的最大障碍已经不是燃料电池车的生产商们,或者生产纯电动车的同行,而是占据乘用车庞大市场的内燃机汽车制造商。开放专利可以帮助燃料电池汽车或者纯电动车的同行,才有可能把燃料电池车市场做大。当然,丰田的技术也不会白白转让,这能让丰田在未来成为行业标准的制定者。当愈来愈多的人进入这一领域以后,成本才能随之下降,加氢站的建设才能提速,整个燃料电池车产业将随之开启。

丰田声称解决了氢的储运问题,它选择公开的专利中关于氢制备和储运的技术为“永久共享”。丰田希望各国政府也都能像日本政府那样,加入氢基础建设的热潮中来。日本拥有世界上最庞大的氢基础建设计划。日本政府还承诺通过各种政策鼓励加氢站的建立。目前,在日本,建设一座中规模的燃料电池车加氢站的成本约为4.5亿日元,为缓解建设加氢站所需的巨额建设成本,日本政府设立了“氢气供给设备整备事业费辅助金”制度,政府现在给每个加氢站补贴2.5亿日元。并考虑将政策松绑,允许企业使用价格更为低廉的金属储氢罐。按照这样计算,每座加氢站的建设成本仅为2亿~2.5亿日元。

不仅日本车企都开始发力研发推广燃料电池车,德国车企宝马、奔驰、大众也纷纷着手布局燃料电池车,以分享这一巨大的市场蛋糕。2015年4月20日,上海国际汽车工业展览会上的几款燃料电池汽车,除丰田MIRAI外,奔驰F 015 Luxury in Motion、大众全新高尔夫Variant HyMotion等也出尽了风头。

2015年7月,宝马官方对外发布了一组基于现款i8打造的i8燃料电池试装车型,最大续航里程可达483 km。而且,早在2013年宝马就与丰田合作推进氢燃料电池发展,宝马将在2020年左右推出第一款量产燃料电池车。

戴姆勒-奔驰和国际知名的能源公司壳牌、道达尔等已经达成联盟,计划于2023年前在德国境内建设400个加氢站。德国政府也在对储能技术的发展投入大量资金,同时促进可再生能源的顺利入网。梅赛德斯-奔驰官方还确认将于2017年推出首款氢燃料电池动力量产车,或命名为GLC F-Cell。该款车型的尺寸与奔驰GLC SUV车型相当,续航里程可达 250~300英里(约402~483公里)。奔驰燃料电池车主要竞争对手为丰田Mirai、本田Clarity及宝马2020年推出的首款燃料电池车。梅赛德斯-奔驰在第44届东京国际车展上推出欧洲厂家最初的燃料电池概念车“Vision Tokyo”。

大众集团虽然目前并没有正式公布量产燃料电池车的具体时间,但是早在2014年底的洛杉矶车展上,大众集团就发布过3款搭载大众自主研发的第四代燃料电池组的燃料电池车 (分别是奥迪h-tronquattro、高 尔 夫Sportwagen-HyMotion、帕萨特HyMotion)。该第四代燃料电池组采用的是100千瓦低温质子交换膜燃料电池,由大众集团研究院研发完成。目前大众集团正在积极研发第五代燃料电池技术。2016年1月,大众集团又花费8 000万美元购买巴拉德动力系统(加拿大氢燃料电池供应商)的燃料电池专利,并将其与巴拉德动力系统的燃料电池外包服务合同延长两年至2019年3月。

此外,2015年12月,美国能源部发布了一份关于氢能源和燃料电池项目的进展报告,其认为2015年是一个具有里程碑意义的一年,主要的发展为:将H-Prize(一项对于氢能源研究的奖励项目)中价值一百万美元的氢气补充技术投入使用;建立全球首支燃料电池机场地勤车队;进一步发展了公私合作项目H2USA,由国家级实验室指导,在全美建设氢能源基础设施和保证氢能源有效使用的相关零件等。而且在2015年秋天,美国能源部还首次设立了国家燃料电池日。

美国USHybrid公司宣布其燃料电池客车实车运行已突破2万小时,且保持零故障运行。戴姆勒公司和通用汽车公司都有燃料电池汽车量产计划。

通用最初开启燃料电池动力项目在2007年,对119辆燃料电池车进行了路试。后来到2012年时,通用与美国陆军合力在夏威夷打造了世界上最大的军用燃料电池车队。起初车队中只有6辆燃料电池汽车,后来在2015年11月开始了一项与陆军坦克与自动车辆研发工程中心(United States Army Tank Automotive Research,Development and Engineering Center,TARDEC)实验室合作的项目,对搭载了燃料电池的雪佛兰Colorado皮卡进行为期一年的极限测试。虽然此项测试还未完成,军方的工程师和专家们对于燃料电池可以应用于作战车辆的潜在能力非常看好,尤其是燃料电池车只产生二氧化碳的特点在某些特殊条件下非常有帮助。通用另一个比较大的动作是与本田的合作。2013年,通用宣布与本田共同开发下一代燃料电池车以及氢燃料储存技术,并预计在2020年研制出具有商业可行性的燃料电池。而且在2016年初计划与本田合作建设燃料电池厂,新工厂最晚在2025年可以大规模生产燃料电池,该工厂将降低燃料电池的成本。两家公司会各自开发燃料电池汽车。双方之所以合作开发燃料电池汽车技术,除了希望可以通过生产大众型商用燃料电池汽车获得利润,主要是因为投资巨大,就算是世界最顶尖的汽车商也无法独立承担,强强联合有助于降低燃料电池汽车的开发和生产成本。

在我国,燃料电池汽车发展正处于初级阶段,中国的燃料电池车还有很长的路要走。根据科技部于2015年2月公布的《国家重点研发计划新能源汽车重点专项实施方案(征求意见稿)》,燃料电池汽车有望在2020年实现如下目标:技术取得突破,达到产业化要求,实现千辆级市场规模。

目前,上汽的荣威950FuelCell插电式燃料电池车无疑是亮点,新车基于荣威950进行打造,搭载有动力蓄电池和氢燃料电池双动力源系统。插电式燃料电池车是上汽自主开发出的国内第四代采用荣威950车型平台、集成中等容量动力蓄电池和小型加压燃料电池系统并配备可插电技术的燃料电池车。整车续驶里程以燃料电池为主,加以利用蓄电池能量。系统还配备了On-board蓄电池充电器,可以利用市网给动力蓄电池充电。插电式燃料电池驱动是新能源汽车的一种新思路。

当然,与国外相比,中国车企在燃料电池系统的可靠性、耐久性方面仍有巨大差距;国内燃料电池系统的低温启动问题仍然存在,环境适应性差;而且国内车企的供氢系统核心零部件依赖进口,70 MPa供氢系统国内没有法规支持,而国外已经广泛采用;此外,国内燃料电池系统零部件缺失,如氢气循环泵、空气压缩机、大功率直流电源变换器等零部件没有成熟可靠的零部件供应商,而国外丰田已经具备完整的零部件供应链体系,成本得到了很好的控制。也正因为如此,燃料电池车在我国的发展才大有潜力可挖。

总之,通过使用新能源汽车达到节能和摆脱传统化石燃料这一目的,是全世界各国政府的共识。而具体采用那一种车型,则需要综合考虑当地的车辆研发技术水平、社会需要、能源供应状况、工业生产状态以及社会基础设施的状况,才能作出适合本地特色的决断。燃料电池车若想健康发展,机遇永远与挑战共存。

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