2021年对于燃料电池电动汽车(FCEV)来说是丰收的一年。
拥有第二代Mirai FCEV的丰田和拥有NEXO FCEV的现代都创下了销售记录,这在很大程度上弥补了本田在2021年6月宣布决定停止生产本田Clarity FCEV(因为缺乏氢基础设施和市场需求疲软)带来的影响。
对于丰田和现代来说,销量的增长令人印象深刻。第二代Mirai的发布使丰田的全球燃料电池汽车销量增长了两倍多,从2020年的1770辆增加到2021年的5918辆,超过了2017年销量最好的一年,当时他们售出了2741辆。
同样,对于现代,他们在2020年的强劲表现基础上,售出6781辆燃料电池NEXO,到2021年将销量增长42%至9620辆。
从表面上看,这似乎对燃料电池行业有利。但是,当您仔细研究这种增长的驱动因素时,就会发现丰田、现代必须付出多大的努力才能建立这种势头。
例如,据报道,在加利福尼亚州,Mirai的售价比其5万美元(31万人民币)的标价低65%——价格低于1.8万美元(11.4万人民币)。为此丰田提供了2万美元的折扣以及美国联邦和州级提供的税收优惠1.25万美元。
为了进一步提高吸引力,丰田还提供了三年期的燃料信贷1.5万美元(9.5万人民币)。
现代也有类似的情况。在2021年全球销售的9620辆现代NEXO中,88%在韩国。2021年,韩国国家和州政府的激励措施意味着,每售出一辆售价6万美元(38万人民币)的NEXO,都会得到大约3万美元(19万人民币)的补贴。
高达50%折扣!很难想象这种支持力度是如何做到的。
Mirai和NEXO的部署正在证明,在汽车上使用质子交换膜(PEM)燃料电池在技术上是合理的(尽管现代确实在2021年8月召回了15000辆NEXO以解决一个棘手的故障)。
PEM燃料电池使用加压气态氢作为燃料,与同等电池电动汽车相比,可以提供更大的续航里程和更快的加油时间。然而,对于FCEV而言,目前的主要问题不是燃料电池,也不是缺乏加氢基础设施(尽管这也很差)——而是氢本身的高排放和成本。
FCEV排放问题
与发电一样,氢气(H2)的生产也具有碳排放足迹。
低碳绿色氢是通过电解水产生的。电解需要大约50kWh的电力来生产1kg的氢气,因此通过电解产生氢的碳足迹主要与所用电的碳强度相关。绿色氢使用100%可再生电力生产,可提供极低的碳强度。
问题是,目前尚未大量生产绿色氢,并且生产成本相对昂贵。
当今绝大多数(约95%)的氢气是通过天然气蒸汽甲烷重整产生的,这一过程成本较低,但会产生大量的CO2排放。这种“灰色氢”的碳排放足迹约为10.9kgCO2/kgH2。
丰田提供的新Mirai氢耗为0.86kgH2/100km,因此在灰色氢上运行Mirai排放约94gCO2/km,而NEXO(1kgH2/100km)排放约109gCO2/km。
这些数字只是对现代内燃机的CO2尾气排放量的微小改进。
对于所有购买了FCEV汽车的环保人士来说,他们可以放心,因为他们的道路零排放(仅水和热)正在改善当地的空气质量。结论是,要成为真正的“绿色”燃料电池汽车需要绿色的氢。
氢燃料成本问题
2022年1月,法国蒙彼利埃市决定取消51辆氢燃料电池巴士的订单,转而选择电动巴士,从而取消了耗资2900万欧元的蒙彼利埃Horizon Hydrogène项目。
与EDF子公司Hynamics合作,其目的是建造一个2MW的储氢电解槽,由2.8MW的光伏供电,每天为公交车队生产800公斤的绿色氢气。
然而,审查该项目的财务后得出的结论是,燃料电池巴士的运营成本为每公里0.95欧元(6.83人民币),而电池电动巴士的运营成本为每公里0.15欧元(1.08人民币)。氢燃料巴士的运营成本高出近六倍,每年的成本为300万欧元(2158万人民币),而电池巴士的成本为每年50万欧元(359万人民币)。
廉价绿色氢的来源对于燃料电池汽车的成功至关重要。无疑,这是一个勇敢的政府,它承诺投入大量公共开支来支持购买燃料电池汽车。
对于愿意投资的公司来说,绿色氢生产无疑是一个巨大的机会,尽管要使氢成为具有成本效益的零排放汽车燃料,还需要克服大量的生产和分销挑战。