誰會是終極能源形式 美國加氫站體驗

  • 2019-07-15 09:55
  • 來源:汽車之家

摘要:人們逐漸根據氫的特性來進行應用,其高能量的特性也進入到燃料領域,幫助火箭以及汽車進行著技術革命。時至今日,日韓企業已經在氫燃料技術上邁出了一大步,在海外一些地區,氫燃料電池汽車已經隨處可見了。


氫,是一個很有意思的元素。十六世紀的時候,一名瑞典醫生發現:把鐵屑投到硫酸里會產生氣泡,像旋風一樣騰空而起,并且易燃易爆炸。可他是一名醫生,對于這樣偶然的發現并沒有在意。一個世紀后,又是一位醫生也在一次偶然的機會發現了氫,但以當時的技術來看,他也僅僅是把氫定義為了某一類“空氣”。直到18世紀末,氫終于被重視了起來,人們能夠收集它,利用它,甚至將其定義為“水的母親”。

在之后的時間里,人們逐漸根據氫的特性來進行應用,易燃性被在天然氣領域應用,抗氧化性被應用到了醫療行業,而最終其高能量的特性也進入到燃料領域,幫助火箭以及汽車進行著技術革命。時至今日,日韓企業已經在氫燃料技術上邁出了一大步,在海外一些地區,氫燃料電池汽車已經隨處可見了。

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和純電動車不同,即便已經在汽車行業中深度應用,但氫本身在安全性上仍被很多人所抵觸,另外作為燃料卻難以儲存和運輸,建立加氫站的成本難以壓縮,這些都是目前人們看待氫能源汽車技術上本能的出發點。所以,借著一次海外活動的機會,我在美國加州租來了一輛豐田Mirai(參數|詢價)氫能源汽車,在這個已經交付超過4000臺的地區,實地感受一下“氫”與“電”,誰才是更終極的能源形式。

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● 關于氫能源汽車的基礎知識

氫能源作為新能源汽車的一種,最大的優勢是能夠實現與燃油車的使用體驗實現“無感切換”,加氫三分鐘續航500公里,和加油沒有任何體驗上的區別。相比于純電動汽車而言,氫能源因為在補給效率上遙遙領先,而被很多車企認為是終極的汽車能源形式。但在整個技術推進速度上要遠遠慢于純電動汽車,而最基本的阻礙就在于:車輛與基建的開發成本都是硬門檻。

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直接充電和加氫后轉換為電,兩者最終都是通過電來驅動車輛。所以很多人會認為“加氫”是多此一舉,承擔了額外的安全風險,還繞了彎路。但這條彎路卻恰恰能改變電動車最大的軟肋:補充續航的效率。

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為了提高效率,氫能源汽車的發展是“昂貴”的。加氫站的建設和運營成本也遠高于充電樁。有數據顯示,單個加氫站的成本要高于建設單個高功率超充電樁4-6倍,而根據后期運營方式的不同,成本還將繼續增加。從2013年開始,日本嘗試加油站內嵌套加氫站的方式,而目前美國加州地區的民用加氫站也均與加油站一體化建設運營。

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加氫站在技術指標上和充電樁功率類似,也有不同的標準,目前全球主要的加氫站為35MPa和70MPa兩種壓力標準,也對應著氫能源車上的儲氫罐壓強標準,可以簡單理解為后者的燃料密度更高,對于提升車輛續航有很大幫助。70MPa相比于35MPa可以增加60%左右的儲氫量,但在氫罐上增加的材料成本,以及加氫站的能耗也會增加一倍以上。

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氫能源汽車想要達到500km以上的續駛里程,氫罐受車身空間的限制(后備廂下方)只能采用70MPa的氫燃料系統。目前來看,日本車企擁有高性能碳纖維材料和70MPa壓力等級瓶口閥、減壓器等關鍵零部件技術,成為了領先行業的優勢之一。另外,日本車企也擁有液氫蒸發等直接獲取70MPa高壓標準的方案,在加氫站儲氫以及運輸上也均有優勢。目前日系品牌正在結合這些自有技術在加州地區成立了加氫站聯盟,希望能夠進一步推進標準化的制定。

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Truezero目前在加州地區已經擁有超過30個加氫站點,基本可以滿足城市內通勤燃料補給的需求,并且當地政府對于氫燃料汽車在購買補助以及通行特權方面都給出了優待,在一定程度上對于推行氫燃料汽車甚至超過了日本。因此,當地人對于氫能源汽車的接受度,也能夠說明這種新的能源形式是否適應當下的汽車市場。

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而關乎用車體驗無非集中在幾個方面,能源補給效率、價格以及可以支撐的出行半徑,相比于在續航補給方面耗時耗力的純電動汽車而言,加氫三分鐘可以實現500公里的氫能源汽車能否真的從根源解決用戶痛點?

● 美國加州,氫能源汽車的第二故鄉

豐田Mirai(參數|詢價)氫能源電池汽車2015年進入市場,美國加州成為了繼日本后,豐田第二個大力推廣的地區。截止2019年6月,豐田Mirai在美國的銷量已經超過了4500臺,這個數量在當地雖然遠不及特斯拉、通用以及日產旗下的純電動汽車,但在街上也擁有一定的能見度了。

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此外,品牌也聯合政府對消費者在購車方面給出了足夠的優惠措施,目前豐田Mirai在美國的單車售價約為40萬人民幣(58385美元),這個價格對于美國汽車市場而言絕對不算低。但為了引導消費,豐田會在用戶購買車輛的同時,附贈一張免費的加氫儲值卡,其中的額度足以支持車輛加注超過1000次,約等于車輛終生都可以免費加氫(以加注一次續航500公里計算),這對于城市面積巨大的加州地區而言,對于消費者的誘惑還是很明顯的。

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同時當地氫能源汽車還有出行特權,例如可以無條件行駛在快速通道,對于擁堵系數并不亞于中國一線城市的洛杉磯等加州城市而言,這一便利性也足夠吸引購買者。

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當一個地區大規模推廣某一類新能源汽車,基礎配套設施的建設是必然的,就像中國大力推行純電動汽車的同時,充電樁網絡目前也是在全球范圍內基建數量上遙遙領先的。所以為了更好的推行氫能源汽車,加州一直在加大加氫站的覆蓋度。

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日系品牌把已有的加氫站技術帶到了美國市場,對于加快當地基建建設的幫助也是巨大的。海外氫能源數據機構表示,截止2018年年底,全球加氫站數達到了369座。日本、德國和美國位居前三位,中國排名第四。而這些加氫站中,日本和美國在民用車加氫站的建設力度上是最高的,而德國和中國的加氫站目前主要服務于商用車或者運輸車輛。

在此行之前,我已經對加州地區加氫站的具體分布有了初步的了解,首先是加氫站的建設目前還主要集中在南加州,以舊金山和洛杉磯為主要的示范地。同時站點主要分布在了市區內,一旦出了市區,數量開始以個位數計算,覆蓋密度從市區內的每30公里一個下降到了每300公里一個。

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所以在拿到豐田Mirai后,我設計了一條從市區內到市區外的折返路線,嘗試目前氫能源汽車能實現的最大出行半徑到底有多遠。以這次租到的豐田Mirai為例,官方數據一次加氫可以實現500公里(312英里)的續航,但這僅是官方數據,屬于在最理想的環境狀態下,車輛能夠實現的最高續航里程。所以如果駕駛Mirai做中長途出行的話,以現有的加氫站覆蓋密度來看,跨城際出行還是有一定困難的。

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這里重點說一下氫能源汽車續航的問題,目前像豐田Mirai、本田CLARITY以及現代NEXO單次加氫都能夠實現超過400公里的續航里程。但每次加氫100%后的續航里程并不同,高低差能夠接近150km,因為從車輛本身攜帶的氫罐和加氫站都受到溫度、壓強等外界因素的影響,以我租到這臺Mirai,在三次加氫后總續航里程均不同,而純電動車則不會有這種情況。

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因為續航能力有較大的誤差,以加州地區來看,一旦出了城市后,低覆蓋度的加氫站基本上讓目前氫能源汽車放棄中長途出行的可能性。以豐田Mirai為例,對于加氫站的依賴導致在城市外的氫站密度必須控制在200km左右。在這一點上,反而建設速度快且成本更低的充電樁設施顯得更有優勢一些,畢竟有地方補給才是最關鍵的。

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● 實際體驗:排隊、故障率

在此次體驗中,我還發現了另外一些意料之外的問題,就是排隊現象和故障率要比想象中高的多。因為目前加氫站內嵌在加油站中只有單個加氫樁,如果在住宅密集或者集中商業區,加氫排隊的現象很明顯,而造就排隊的原因還可能是因為區域內的其它加氫站異常,導致人們只能扎堆在某一個氫站補給。

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相比于建立充電樁而言,加氫站除了在成本上遠遠超出之外,建設速度、安全性和每日燃料的供給量都是問題。所以在現有幾千輛的前提下,幾十個氫站或許還能暫時滿足,但一旦車的數量提升,氫站的配套率的在現有的問題下,肯定會進一步出現。

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城市外部密度低,城市內部還要解決安全、供給以及故障等問題,以目前加州地區來看,即便擁有不錯的政府和品牌措施引導,但氫能源汽車仍然只能定位于限制在城市內部通勤的產品,加氫效率的確解決了一定的時間成本,但其它方面相比于技術難度更低的充電樁而言,體驗上不一定會針對拉開太大的差距。

總結

走訪結束后,我突然很懷念去年曾在加州地區駕駛Model 3測試超過1000公里的經歷。和國內一樣,美國目前在充電樁基礎設施的建設上也達到了極高的覆蓋密度,以特斯拉的超級充電樁為例,其建設密度能夠滿足城市內每10公里城市外每50公里一個的覆蓋度,且單個充電點的樁數均在10個以上。在基數這件事上,加氫站目前來看是絕不可能達到的。還是那句話有的充,總比沒得充強。

而關于“氫”是否會比純電動汽車更接近終極能源形式?我覺得答案目前真的無法確定。從全球市場來看,氫能源汽車當前占據的基數太小,整個產業鏈還處于孵化階段,示范性的基建配套速度也無法徹底解決人們的續航焦慮問題。反之,純電動汽車在能源補給方面正在快速進步,效率更高的電池和充電技術正在不斷突破,車企在面對氫能源開發的高成本面前,現階段仍然會更加青睞于風險更低的純電動汽車。

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