從用戶的角度來看,氫氣似乎顯然就是燃油機的終結者,到加氫站僅需5分鐘便可以充滿一罐氫氣,然后繼續以與過去100年相同的方式開車。但從更深層的角度來看,有很多主要原因證實氫動對于個人交通來說并不是一個環保的未來。

盡管市場對于電池電動汽車(BEV)的認可要遠遠超過燃料電池電動汽車(FCEV),但氫氣作為化石燃料的綠色替代品仍然引起人們極大的興趣。上周,英國首列氫動火車進行了首次運行,而歐盟在7月發布的氫動戰略中也為這項技術站臺。從用戶的角度來看,氫氣似乎顯然就是燃油機的終結者,到加氫站僅需5分鐘便可以充滿一罐氫氣,然后繼續以與過去100年相同的方式開車。但從更深層的角度來看,有很多主要原因證實氫動對于個人交通來說并不是一個環保的未來。

從豐田全球首款量產FCEV的Mirai來說,可以肯定的是,氫動概念的駕駛體驗挺不錯。豐田Mirai極度舒適,盡管加速時會發出奇怪的聲音,只要按電動車的標準來說,它并不是很快。全新第2代豐田Mirai將于2021年面世,將采用后輪驅動,續航里程增加多達30%,看起來會是一個更有可能獲得成功的嘗試。豐田暗示全新Mirai運動感十足,潛在競爭對手包括特斯拉Model S等。而現代Nexo FCEV同樣也與豐田Mirai一樣昂貴。

但是,對于當今世界大多數地區的日常用戶而言,這些氫動汽車并不可以正常使用。目前,全英國只有10家加氫站,其中大部分都在倫敦附近,而美國加利福尼亞州有42家加氫站,意味著必須非常幸運地住在一個加氫站附近才能擁有一臺FCEV,同時加利福尼亞州也是氫動汽車數量最多的地區(最新統計為8573個)。反觀,2019年加利福尼亞州有22,620個電動汽車充電樁,而2020年10月在英國共有12,705家充電站19,705個充電樁。相比之下,倫敦或加利福尼亞州的加氫站數量很少。此外,在緊急情況下,BEV可以用所謂的“老太太充電器(Granny Charger,指相比正常充電器的超慢速充電)”從常規家用插頭充電,但是如果FCEV氫氣用完了,那就只能祝您好運,呼叫拖車了。

另一個問題是氫氣的成本。在英國每公斤氫氣的價格為12英鎊(約人民幣105元),而在美國加利福尼亞州的平均價格為16.51美元(約人民幣112元)。豐田Mirai每公斤氫氣可以行駛60英里(約96公里),這是英國普通BEV行駛每英里里程價格的五倍,而美國因為電價往往更便宜,行駛每英里的價格會更高。實際上,在美國,化石燃料汽車行駛每英里的成本甚至可能更低。HIS市場咨詢公司預測,到2030年,以可再生能源為主導的綠色氫燃料才可能具有成本競爭力,而到2025年,氫氣價格僅下降30%。但是,氫氣必須再便宜300%甚至更高,才能接近BEV行駛每英里的價格。

所有上述困難都是推廣早期出現的問題。從本質上講,FCEV就是十年前的BEV,如果銷量起飛,這些難題也將迎刃而解,會有更多的加氫站,氫氣的價格也會下降。氫動技術更大的問題則是綠色認證,這一點值得懷疑。天然氫氣處在堅硬的巖石中間,一方面,可以從天然氣等分離出氫氣,根據所使用的方法會產生一氧化碳或二氧化碳副產物,分離過程就不再是“零排放”。不過,產生的二氧化碳可以通過捕集、埋存、利用,從而避免了大量排放制得的氫,這樣的氫氣稱為藍氫。盡管與汽車排氣管排出的一氧化碳/二氧化碳相比,內燃機排放更明顯,但制氫過程肯定會產生溫室氣體。

電池電動、燃料電池電動和化石燃料汽車的相對效率

圖為電池電動、燃料電池電動和化石燃料汽車的相對效率,來源歐盟運輸與環境署。

從環保的角度來看,更有希望的則是綠氫,即通過來源于風能和太陽能的可再生能源電解水制取,僅釋放出氧氣作為副產物,而不排放碳。加氫站只需供水和供電即可內部生產氫氣,但電解加工非常低效,將水轉化為氫氣和氧氣會損失48%的電能。相比之下,電池組將存儲幾乎所有的電能。無論氫氣采用哪種方式制氫,再轉化為汽車燃料電池電量來驅動電動機都將損失約50%額外的電能。副產品確實是無污染的水蒸汽,但失去了大量的能量,更不用說還有藍氫,伴隨著溫室氣體的產生。

可以理解的是,大多數氫動的支持者更喜歡綠氫,即使在能源使用方面效率較低,同時目前的數量也非常低,全球范圍內僅占氫氣產量的1%。借助可再生能源,綠氫與由可再生能源驅動的BEV一樣無污染。但是,由于在將電能轉換為氫氣再從氫氣轉換為電能的過程中會損失大量電能,因此需要大量的電力,進而讓這種低效方式不那么重要了。當用電需求不足而可再生能源供電高峰時,制氫則是一個有益的補充。舉例來說,豐田聲稱在過去十年中浪費了8.7TWh的風能,這些電能足以產生156,000噸的氫氣。這種觀點確實可行,我們可以使用氫氣存儲多余的能量,以備將來用于車輛。此外,還有一些較大的車輛(例如飛機和輪船),單位重量和空間提供的充足電池電量很可能會掩蓋綠氫低效率的缺點。

但是,用氫來存儲剩余的電力供應仍然沒有得到廣泛普及,對于私家車來說,與電池電力相比,氫氣缺點有點多。盡管電動車充電基礎設施遠未達到所需的水平,但仍比加氫提前了十年,而且未來很可能會依然如此;電力也比氫氣便宜得多;同時電動車能夠通過插入家用插座在家里充電,改變了生活方式。

不過,最大的問題是,根據歐盟運輸與環境署統計,FCEV和BEV的電能浪費量分別為78%和27%。在目前仍需要節省電能而不是丟棄的世界中,這是我們無法承受的。無法使用電池的車輛上推廣氫氣是可以原諒的,但如果把FCEV應用到汽車上,而效率比BEV低3倍,則完全是更環保交通方向發展的逆行倒施。(來源:forbes)

[責任編輯:陳語]

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