分享

未来新能源汽车究竟是电能还是氢能的天下?

 临烟阁 2022-01-10
 

先说结论:没有绝对的取代,只有局部环境的适配。

这个世界上本身就不单纯是电能氢能的竞争,美国玩页岩气,欧洲玩天然气,各家有各家的优势,最终取决于哪种优势更适合自己。

第一、背景

这个世界上大多数政策的颁布、施行,依据是本国不同的实际国情。就以石油为例,沙特·阿拉伯这么巨大的石油储备量,它们到底有多大的动力发展可再生能源?当美元和石油挂钩之后,美国逐渐从石油进口国转向石油出口国,沙特心里怎么想,美国心里又怎么想?

沙特想的是,美国开始抢原油市场,加入竞争了,一定要进行全力打击。美国想的是,因为页岩油总体成本偏高,无论用何种方式,战争、外交、政治都要让全球石油维持一个不高不低的位置。

在美国国内又是完全不同的想法,从尼克松总统签订《美国国家环保政策法》,加州成立空气质量委员会开始,即便美国拥有大量的石油,也要尽可能发展节能技术、电动技术。

中国怎么想?中国开始成为世界上最大的原油进口国,富煤少油,资源结构要不要调整,要不要摆脱对石油的限制,要不要改善环境?减少对石油的依赖,增加煤炭的利用率,同时改善环境,增加可再生能源的开发。为了在汽车上形成竞争力,大力发展纯电动汽车。

日本又怎么想?资源贫瘠,位置不佳,日本极大概率不会忘记珍珠港之前,美国掐断日本石油供给线路的手法。前期以发展节油为主,减少对石油的依赖,后续希望发展纯电动,1970年以东京电力公司开始大力建设核电站,实现能源替代,只可惜福岛悲剧葬送了这项规划。至今日本国内电力供应不稳,但减少能源进口依然是主线,所以日本更喜欢发展氢能源。

可是日本为什么偏偏就选中氢能源,而不是其他,比如甲烷燃料电池等等?答案也很国情,因为天然气类能源的标准不掌握在日本手里,「一流的企业做标准,二流的企业做品牌,三流的企业做产品」。

第二、设施

如果要探讨这个问题,不妨想象两个场景。

场景一:

当一个城市的充电配套设施十分完善,电池技术依然没得到重大突破,但纯电动汽车已经实现了600公里左右的平均续航,快充时间为一个小时左右,家里停车位安装了20千瓦的慢充充电桩。

场景二:

城市中原来的加油站换成了加氢站,每台氢燃料汽车可以实现500公里以上的续航,但是加氢时间和过去加油时间差不多。

你愿意选择哪种?以最理想的状况,聪明的你不难发现,如果选择场景二,其实是选择延续旧的汽车使用习惯,即过去100年的习惯再延续100年。如果是场景一,则汽车摆脱了「主动」去加油这项行为,是一种「新时代」下的出行方式。

以中国的现状,大量的充电站、充电桩的建设,尤其是国家电网、南方电网以及合资车企充分进入充电桩布局,新建商场已经开始单独开辟充电车位这一点来看,一二线城市的纯电动出行体验是必然优于原有加油的方式。

那在经济不算发达的三四线或者乡村,因为自由灵活性,充电条件反倒比一二线更加理想,人人都住House,随便一根3.5千瓦的插座就能充电。

纯电动出行应该是中国未来的绝对主流,这主要考虑到中国电网在一二三线城市的高度发达,尤其是经济最为发达的东部地区,电可以到达任何地方。一个城市的用电量极其巨大,充分发挥纯电动汽车,实现「削峰填谷」的目的更加有效。

中国现阶段的发展就是这样,电的来源方式有许多,在能源上也更倾向于「电」这种方式,从水能、风能、太阳能、生物能(沼气)、地热能(包括地源和水源),只要建立一整套完整的输电网,就打通了全部。

第三、氢能

氢能有两个优点:

1、干净卫生,氢气燃烧后的产物是水,不会污染环境。

2、氢气在燃烧时比汽油的发热量高。这决定了氢能的用途。

关于第一点,结果确实如此,但同样有一个来源的问题。就如同发电一样,如果污染制氢,就另当别论了。至于第二点,这是氢能最大的优势。

只可惜,消费者可能只看到最终的结果,没看到整条产业链的因果逻辑,这条产业链包括了,氢从哪里来,氢到哪里去?为什么要制氢?这一系列的疑问。

简单从氢的来源入手,氢大概来自五个方面:副产品氢气、化石燃料制氢、电解水、生物能源制氢以及太阳能。

在冶铁、制碱等高温工业领域中,常常会产生副产品氢气,但这种氢气并非是最终目标,所以这部分氢气规模、成本、品质方面比较差,而且冶铁企业产生的氢气大都自给自足,很少外售,制碱企业或许会出售,但是制碱需要的盐、水和电,本质上这是一种高成本、低纯度的方式。

化石燃料制氢就类似于发电了,将煤炭、石油、天然气等转换成氢气,当然也可以转换为电。

电解水,分电解盐水和电解纯水两种方式,就是电能转化为氢能,纯度很高,但成本很高,而且两种能量之间的转化率不可能是100%,有能量损耗。

生物制氢尚在初步阶段,也不成熟,主要依靠农作物、木材等碳水化合物材料,焦点主要集中在产氢酶上。

太阳能制氢主要取决于光,而对光的应用在主要在光、热、电等几个方面,在光参与的绝大多数制氢途径中均有水的参与,还是依循水的电解和分解过程。

除去上述几个方面,还有其余方式,比如氨制氢,但在整个制氢技术中,越低碳的制氢方式,将越来越受到青睐,而在前期氢能源的普及过程中,还是会大量使用并依赖石化燃料制氢的方式。这一点和「电」的现状基本一致,所以不要以为氢有多冰清玉洁似的。

写到这里,相信许多消费者就已经很清晰了,几乎所有制氢的手段都可以应用到发电上。也就是说发电和制氢是一种主观上的选择,并不是非黑即白的关系。

第四、氢的优势

氢有两方面优势,第一个优势就是「氢气在燃烧时比汽油的发热量高」;第二个优势是氢在自然环境中是特别常见的一种元素。第一个优点让氢展现出来强大的储能优势。用氢气储能至少比电池储能有两方面优势。

氢气的能量自然流失很少,电池充满电之后随时间会逐渐流失;

氢气作为储能介质,比电池成本低很多。

这项优点决定了,氢气可以作为新的能量运输介质,比如从能量发达的地方运输到能量不发达的地方。这种情况适用于日本这种本身需要能量进口的国家,也同样适用于地震、火灾、水患的现场。比如研发固体式燃料电池,运抵灾难现场,加注氢气就可以立即发电。

每家一个小型发电站,不是梦。

可是在中国这么庞大的基础设施面前,氢能这项优势很小,最多只能作为应急使用。以国家电网和南方电网的高效率运作,灾难现场通常一两天就能恢复供电。但在日本这种电力很吃紧的国家就很有效,甚至可以常态化运作,以后日本居民不用交电费,每月固定加氢气就好了。

这是中国不太能发挥氢气最大优势,而日本喜欢氢能源的原因了,中国的基础建设实在太庞大,根本没必要再绕一圈氢。(即便是氢,最后也还是转化为电)。

对日本这样的国家来说,发展氢能源的优势就大了,因为日本一直需要进口能源,过去是石油,现在不想进口石油可以进口氢气。

比如澳大利亚有大量的褐煤,煤化程度很低,进口褐煤很没有性价比,日本就可以在澳大利亚建厂,把这批褐煤制成氢气,然后通过川崎重工液化氢气运到日本国内(日本还发展了二氧化碳捕捉技术,说是能埋到海底世界)。

再比如俄罗斯地广人稀,西伯利亚高气压可以有大量风能利用,日本可以在俄罗斯建企业,将风能转化为氢能,然后运输到国内。

用很低的成本搜刮那些利用率很低的非可再生能源和可再生能源,可以解决像日本这种资源先天不足的情况。

以中国这种能源优势和国内强大的输电网络,发展氢能需要发展和突破的技术太多了,不说前面的制氢,光运输氢气就有短途运输的高压氢气(14.7MPa-19.6MPa,19.6MPa以及超高压45MPa)、长途运输的液化氢气(-253℃,体积缩小800倍),对设备要求不高的有机物运输(与芳香族有机物反应,体积缩小500倍)三种方式。每项技术都可能出力不讨好,所以中国整体还是以电为主,但氢能源的未来具体怎样谁也不敢保证,或许为了在国际竞争中占有一席之地,国家也给予了支持。

第五,氢能和电能的弊端。

纯电动汽车发展下来有一些问题,比如废旧电池的污染和回收等等状况,同样电池制造大量依赖「钴」,但氢能源汽车发展下来其实也依赖「铂」。本质上可以称之为两种稀有金属的竞争,虽然电池企业和氢能源企业都宣称在努力摆脱「钴」和「铂」的限制,但都没有确切时间表。

现在问新能源汽车究竟是电能还是氢能的天下,属于一个预测问题,很难有确切回答,但这个问题有一个确切的答案——电能丰富的国家是纯电动,氢能丰富的国家是氢能源。

此外,就现状而言,还没看到日本有在除美国和本土以外发展氢能源的计划。就酱。

图 | 来源于网络

About Astoncar

爱车,更多一点

以消费者的目光探讨汽车,分享更多原创真实的汽车观点

Contact us

gao@astoncar.com

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多