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氢燃料电池汽车毫无竞争力

2019-05-24 08:46
LY说新能源
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摘要:

A  当前国家大力补贴氢燃料电池新能源车产业链,是一种极大浪费。大声呼吁停止燃料电池新能源车的补贴。

B  从能源利用角度,短途纯电、长途增程式最佳的最优效率的能源利用方式。氢燃料电池车辆的能源利用效率低,能量密度也低。

氢燃料电池汽车毫无竞争力

图 1 典型的燃料电池结构配置

如图1,燃料电池实际上也是一种混动车。燃料电池和锂电池一样是存储电能的部件,但燃料电池的输出调节存在滞后性,需要通过电池、电容等快速储能部件对峰值功率进行调节。

当前,国内一窝蜂地上线燃料电池汽车,这些企业家认为再过十年后,燃料电池汽车将占据主流位置。然而,他们并不是被这个十年之后的美丽谎言吸引,而是被丰厚的补贴吸引。

不管是现在还是十年之后。氢燃料电池汽车一直都是毫无竞争力。这是一个屡试屡错的新能源汽车路线。

不相信这个论断的人是不会独立思考、随大流的一类人,他们都认为当前官员、专家、企业家都堵上了个人前途、身家在努力实现燃料电池汽车的技术突破。也许十年后技术真的能突破。再说这些人充满智慧、执行力、判断力。肯定不会错。

对或错,其实判断依据重中之重是在于十年后不确定性以及其他汽车技术的竞争。下面从5个方面进行最通俗易懂的说明氢燃料电池汽车十年后即便达到了所有技术理论值,也是毫无竞争力的。

首选,燃料电池价格和度电成本对比。

我们知道氢氧燃料电池造价昂贵,当前一套汽车的燃料电池是相同功率的燃油车的2~4倍。也就是说,即便能够降低90%的成本,当氢氧燃料电池的成本至少为普通燃油车的20%以上。十年后的锂电池等技术已经更低于整车的20%。在这样的情况下,氢气度电价格至少是电能的2~5倍。(这个是很好估算的车载燃料电池效率50%,电解氢75%。即便从能量角度来看,1度电也只能有37%变成汽车能量。氢能度电成本至少是电能的3倍)

也就是说,当燃料电池技术发展再好,也没有可能与电池车竞争。

第二,补能方式对比

而电池车与氢燃料电池汽车最大的差别在于补能方式上。最常见的说法是氢气加气3分钟,充电可能需要数小时。如果出行需求是200公里以上,这个说法是正确的。当出行距离在200公里以内,按私家车百公里耗电13度电而言。给燃料汽车加氢气依旧是3分钟。使用200KW充电桩给电池充电由20%充到80%电量,补充26度。需要8分钟。而绝大多数车主,日常出行需求不到200公里。每天使用夜晚慢充即可。

对于超过200公里的出行需求,采用增程器模式,比如理想汽车理想one。但理想one车型存在一个较大的设计错误,使用了1.2T L3发动机。如果理想one,选用了12KWe的可拆卸式增程式,比如达思灵的12KWe甲醇增程器,重量60KG。那么理想one就具有500公里以上续航(NEDC),购车成本也能大幅降低。

而如果使用LY混动车方式,12KWe增程器重量只有不到30KG,未来还可能做得更轻。适合成人单手搬运拆卸。当出行需求超过500公里,电池电量快耗尽,使用快速200KW快充充电10分钟,并补充甲醇。续航恢复500公里以上。如果没有充电条件。甲醇充足的情况下,停车充电或者低速前行。

也就是说,在纯电模式下,200公里以内,氢燃料电池补能模式不占优。在增程模式下,氢燃料电池补能模式,必需要有加氢站,而增程只需要有甲醇就可以补能。其便利性要超过加氢气。

第三,环保因素

可能大家都觉得富余电力电解水,得到氢气,燃料电池排放水这样的模式是最环保的。其实不然,环保是相对的。相对燃油,氢气不增加二氧化碳排放。如果甲醇中的碳来自生物质,增程模式下碳排放也是环保的。更重要的是使用沼气、沼渣生产甲醇的同时,可以得到巨大量的沼液,这些沼液超过了农业肥料的需求。相对而已,甲醇比氢气环保。

第四,能量密度

氢能的最大优点大家都觉得是能量密度高,其实氢能的最大缺点是能量密度低。当你把氢能燃料电池、存储箱和氢气当成一个整体看待。续航500~700公里的燃料电池汽车,其氢能系统的能量密度约300~400W/Kg。单位体积能量密度更加差。尤其是当出行距离越短,其有效能量密度就更低。(根据亿华通 YHTG63产品计算,当然如果将储氢20公斤,续航2000公里,其能量密度可以达到800W/Kg,但这是没有意义,电动车停下来就可以充电)

仍旧使用甲醇增程器与氢气比较。带发电机的12KWe增程器,60KG,外加40KG甲醇。其能量密度是880W/Kg。而LY混动车的增程系统能量密度12KWe增程器,30KG,外加40KG甲醇。其能量密度是1250W/Kg。

仍旧以理想one为例,40KWH电池组重量约200KG(按200W/Kg计算)。如果使用带发电机增程器,其总有效能量密度为426W/Kg,LY混动车增程密度为474W/Kg。

当然,氢燃料电池能量密度随着技术发展,还会更高。但不可能超过增程系统。理由很简单,甲醇含有12%以上的氢,可以完全转换为氢气。而目前其他然后存储氢的材料介质,氢质量占比不会超过10%。燃料电池效率比甲醇内燃发电高10~20%的工程数值,抵消不了燃料电池与小功率增程器的质量差。也就是说即便燃料电池不用担心一氧化碳(co)造成催化剂中毒。可以使用甲醇为燃料。其能量密度仍比不上增程系统。

第五,能量转换效率

使用生物质生产一氧化碳,只需要利用生物质为储热介质即可得到。而一氧化碳再跟氢气生成甲醇。氢气的能量没有减少,只是转移到了甲醇里。而生物质储热得到一氧化碳,解决了太阳能的储能问题。并得到一氧化碳能量。这种方式比单独电解水,得到氢气,高压存储要更有效率。能量需求也更少。能量转换效率更高。

第六,安全

液态的甲醇要比气态的氢气更安全。

氢燃料电池汽车毫无竞争力

图 2没有竞争优势的氢燃料电池交通技术害人害己

综上,不管是未来还是现在,氢燃料电池汽车技术都是不具备竞争力。当前政策不该去大力补贴。而是去发展短途纯电、长途增程的出行交通工具模式。

本文是近两星期学习《Modern electric、Hybrid electric and fuel cell vehicle》第二版时所写的一些想法。

作者 lightyear

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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