截至目前,服务北京2022年冬奥会冬残奥会的6款氢燃料电池客车已完成整车测试、提供动力燃料的加氢站已建成2座、氢能调度系统与保障服务方案正在不断完善,这意味着“零碳排放”氢能汽车将正式开启绿色出行。
100%国产技术打造绿色出行“利器”
与夏季奥运会不同,冬奥会举办期间,气温低值可达零下三四十摄氏度,而且北京2022年冬奥会项目场馆分布于北京、延庆、张家口3个赛区,距离跨度近200 km,低温环境下的车辆启动、续航、山地路况对氢燃料汽车提出更高要求。
为此,北汽福田汽车股份有限公司(以下简称北汽福田)承担了“冬奥服务场景下高性能氢燃料客车研发”任务。“面向冬奥会低碳出行重大需求,需要研发具备高经济性、高动力性、快速冷启动与车站通讯功能的氢燃料电池客车。”北汽福田欧辉客车研发副总裁刘继红接受采访时表示,关键零部件及核心技术突破并实现100%国产化替代是团队面临的艰巨任务。
据了解,经过近3年技术攻关,北汽福田团队研发了集智能化、平台化、集成化、通用化于一体的新一代快速冷启动高功率密度燃料电池系统和极寒条件下快速升温动力电池系统。刘继红告诉科技日报记者,整车集成热管理技术可将燃料电池系统的余热供车厢取暖,有效降低氢耗与电耗,达到节能效果。同时,整车动力性的创新管理使燃料电池与动力电池能量实现耦合,对整车动力效率进行优化,实现低温快速冷启动与节能运行目标。
2019年寒冬,在内蒙古牙克石高寒地区,只见北汽福田12 m氢燃料电池大巴车在大雪覆盖的道路上行驶。经过测试,车辆在低于-25 ℃环境下静置72 h后,整车动力电池系统平均加热速率达到5 ℃/min;2020年同期,气温环境较一致的条件下,加热速率达到7.2 ℃/min。
负责“氢燃料客车安全出行保障测试技术研究”的北京市产品质量监督检验院研发主任胡芳芳告诉科技日报记者:“通过2019与2020年持续两个冬季的检测与评估显示,氢燃料电池汽车低温性能非常可靠,续驶里程明显优于纯电动汽车。”
根据北京交通发展研究院预测,北京冬奥会期间,212辆“100%国产”氢燃料电池客车通过5座“100%绿氢”加氢站提供加氢服务,预计可实现每辆车0.28 L/km的节油效益,总节油量约9.6 t,实现每辆车0.75 kg/km的减碳效益,总碳减排量约30 t。
全链条监管保障“绿氢”安全智慧调度
实现氢能出行的前提是氢能安全,氢的“制—储—运—加—用”全链条供需都须安全技术保障。杨福源强调,项目研究工作将围绕氢能示范及奥运服务和氢能安全及信息监控两条主线展开,信息平台将为制氢厂、运氢车、加气站和示范车提供全链监控,确保氢能使用“万无一失”。
杨福源表示,清华大学正在负责开发氢能与燃料电池信息监控平台,通过仿真模拟与传感器监测,实现制氢、储氢、运氢、加氢数据的实时采集与模型维护,达到数据管理的效果,最终实现科学用氢预测与智能运氢调度。