早在當年路線之爭的時候,日本就壟斷了氫能車的技術與產業鏈,但僅僅十年時間,中國在這個日本幾乎獨門壟斷的領域也開始發力。
雖然日本的技術仍然領先,但是受限於市場體量和應用,在氫能源汽車的實際應用上其實遙遙落後於中國。
以加氫站的建設為例,日本截至2023年底僅建成166座加氫站,遠低於預期。加氫難問題,成為限制日本氫能源汽車發展的瓶頸。
歐美日韓強推氫能源,卻讓消費者買單的做法,被現實無情地打臉。根據日本汽車經銷商協會(JADA)資料,24年日本氫能源乘用車銷量僅697輛。
相較之下,中國卻選擇了一條「悶聲發大財」的路子,以大巴、卡車為代表的商用車作為試點先行。到2023年,中國氫能源汽車銷量約5,800輛,佔全球總銷量近4成,悄悄來到世界第一。
這兩年,中國新能源車大殺四方,市場捲得昏天黑地。不過在一個細分領域,新能源車卻依舊難以撼動燃油車,那就是重卡。
原因也不難理解,重卡做純電版,電耗實在太高。為了保證續航,必須配備超大電池能量的動力電池。不僅充電巨慢,還會顯著增加車重與電耗,最終變成面多加水、水多加面的困境。
以氫燃料電池重卡逐漸取代燃油重卡,不僅沒有上述痛點,好處更是多多:重卡的行程軌跡固定,便於以高速公路的節點建設加氫站,形成「由點到線」的覆蓋。
去年,中石化建成了橫跨京津冀魯蘇滬的“京滬氫能交通走廊”,兩輛49噸氫能重卡從北京出發,經過53小時、1500公里的旅途,成功抵達上海。
這是中國首次長距離、跨區域的氫能源汽車運輸測試,此前還已建成了京津、成渝、滬嘉甬、濟青和漢宜高速的氫能交通走廊。
另一個好處是在環保上:重卡一直是二氧化碳與各種污染物的排放大戶,1輛49噸柴油重卡的碳排放就相當於40輛燃油小轎車。
截至21年,中國3億汽車保有量中,重卡以850萬輛的小體量,就佔到全部二氧化碳排放量的一半。重卡領域普及氫能源,對中國的減碳計畫起到立竿見影的效果。
前面提到日本推廣氫能源車撲街,最關鍵的還是車貴、加氫難。而中國的解決之道是對購買氫能源重卡、興建加氫站、加氫、高速費進行補貼或減免。
以某國產品牌49噸重卡為例,柴油版售價40~50萬元、純電版近百萬,而氫能源版本則高達150萬。
但國家與各地方政府的補貼額度相加近110萬元,這樣一來,氫能源重卡的實際價格已基本與燃油版持平。
除了買車,高速費也是重卡TCO(全生命周期擁有成本)的大頭。目前,已有陝西、山東、吉林、四川和內蒙古鄂爾多斯等地免除氫能源重卡高速費。
其實有些地區不只對氫能源重卡免高速費,還有購車補貼算下來更便宜
加氫這塊也有相應補貼,一般來說,跑同等距離下加氫費用是柴油的2~3倍,補貼的目的則是盡可能讓兩者相當,吸引使用者換車。
氫能源車加氫貴,除了加氫站建設費用高外,主要是製氫、運氫、儲氫的成本目前還很高。
氫氣密度實在太低,一輛20兆帕的長管運氫車只能運約350公斤氫氣,跑一百公里光運輸成本就高達10元/公斤。隨著距離增加,運輸成本將顯著上升。
給氫氣降溫液化,密度高了一次運輸的量不就大了嗎?問題是氫氣的沸點僅為-253℃,需要設計複雜的絕熱系統儲存,成本仍然很高。
針對運氫的諸多痛點,中國同時搞了好幾條低成本運氫路線,其中一條是先製氫氣,再把氫氣做成氨氣。氨氣液化運輸到加氫站後,現場高溫催化製成氫氣與氮氣的混合氣。
相較於氫氣,氨氣在運輸上的優勢太多了:液態氨安全不容易洩漏、常溫下加壓即可液化,用普通的鋼瓶就能大量運輸。作為重要化學原料,氨氣已廣泛用於化肥、化纖、軍事等領域,中國的產能極為龐大。
22年9月,中國首座「氨現場製氫加氫一體站」在福建福州市長樂區建成,實現了氫氣現加現做。一輛氫能源巴士10分鐘就能加好氫氣,續航力400多公里。如果這個技術成熟能鋪開全國,中國氫能源車的發展又能上一個新階梯。
另一條路線是固態儲氫,即用易得的金屬鎂與氫氣反應生成二氫化鎂。二氫化鎂是可以在常溫常壓下運輸,加熱到400℃後即分解生成氫氣。
二氫化鎂在儲氫方面最大的優勢,是每立方米可儲氫高達110公斤,製氫後剩餘的鎂還能重複使用。中國是產鎂大國,24年原鎂產能高達136萬噸,獨佔全球原鎂產能的近80%。
早在23年,上海交大氫科學中心牽頭研發了一種40尺貨櫃大小的鎂基固態儲運氫裝置,單次最多能運1噸的氫氣,是主流20兆帕長管運輸車的近3倍。
鎂基固態儲氫反應過程簡單,無三害物質產生可回收且對環境友好
前面提到,把氫氣裝管子裡用車運成本太高,但是鋪設更大、更長的管子運氫,成本一下就降下來了,這就是管道輸氫。
目前中國正在搞“西氫東送”,即用西部地區豐富的風電、水電、太陽能等可再生能源製氫,再通過管道輸送到用氫量大的東部地區。
23年4月,中國首條「西氫東送」管道開工,這條從內蒙古烏蘭察佈到北京、全長400餘公里的管道建成後,將擁有10萬噸/年的運力。
這條管道更大的意義在於環保:當前,京津冀地區主要使用化石能源製氫,也就是所謂的“灰氫”、“藍氫”,還是不夠環保。
內蒙古得天獨厚的風、光資源,非常有利於生產環保的“綠色氫”,再輸送到京津冀地區,建構從制氫到用氫的完整產業鏈。
中國致力於氫能源發展,歸根結底是為了降低碳排放,實現「碳達峰」、「碳中和」目標,在可預見的未來徹底扭轉以化石能源為主的能源消費結構,變為再生能源為主。
資料顯示,能源活動是中國主要的碳排放來源,其中能源工業、製造業與建築業以及交通運輸等領域的燃料燃燒,製造了絕大部分碳排放。
例如水泥業是中國的碳排放大戶,佔全國碳排放量約13%。水泥在熟料鍛燒環節需要靠燃料燃燒提供熱量,目前的燃料主要還是煤炭。如果使用再生的氫能源,則能顯著降低水泥產業的碳排放。
氫能源還可以使中國逐步降低對進口化石能源的依賴,並實現能源自主。 24年前十個月,中國進口原油4,5710萬噸,花費外匯高達2,724.2億美元。
從2019年以來,中國每年進口原油都在5億噸以上
花外匯多是一回事,再加上進口的原油80%都走馬六甲海峽運輸。這已經不是把雞蛋放在一個籃子裡,這是整個雞窩都在一個籃子裡了。
大力發展氫能源,還可以徹底重塑中國的電力系統,有效利用再生能源發出的電力,實現電力系統的清潔化。
24年,中國水電、核電、風電、太陽能發電裝置量持續成長,但傳統碳排放大戶火電還佔小一半的比例。
中國能源結構正向清潔能源加速轉型
因為風電和太陽能發電都有先天的問題,簡單說就是“旱的旱死、澇的澇死”,存在隨機間歇性。這種隨機性、間歇性會對現有電網造成衝擊,增加電網調峰難度。
現在有了氫能源,風電和太陽能發電的先天不足就有瞭解決方案:用風電和太陽能發出的電水解製備“綠色氫”,經儲存和輸送後用於發電接入電網。
這兩年,中國在烏蘭察布、鄂爾多斯、巴林左旗等地,利用當地豐富的風力、太陽能資源,上馬了一批風光電製綠氫項目,其實就是這個邏輯。
以氫能源為代表的能源轉型,註定會是一條艱難伴隨著陣痛的道路,但我們必須搞。從經濟角度,氫能源產業鍊長,制、運、儲和用等諸多環節將會帶動產業升級,成為新的經濟成長點。
氫能源可以說是一個新的賽道,賽道上的玩家基本上也都在同一個起跑線上,中國持續投入有助於維持技術優勢,提升國際競爭力。
總之,中國大搞氫能源,是實現能源轉型、應對氣候變化、推動高品質發展的重要戰略選擇。 (鈦媒體)