钜大LARGE | 点击量:845次 | 2019年04月03日
两种相互竞争的技术:大容量电池或氢燃料电池
从地球污染物排放的解决技术进程可以看出,未来实现零排放的汽车必将由电动机驱动,而驱动这些发动机的电力将来自两种相互竞争的技术:大容量电池或氢燃料电池。
因此何种技术更优越,哪种技术的碳排放量最低,哪种技术对大众消费者更具吸引力的争论短时间内将不会停止,也不会有确切结论。
1、毫无疑问,燃料电池汽车是一项杰出的技术成就
目前全球市场上几款燃料电池汽车中,最节能的两款是本田Clarity燃料电池和丰田Mirai,分别为68和67mpge(英里/加仑当量(mpge)是指汽车以与1加仑汽油相同的能量行驶的距离)。
2015现代图森燃料电池,2016丰田Mirai氢燃料站
2、氢气浪费能源资源,无论是化石能源还是可再生能源?
但是MPGE的额定值不应该直接与汽油车的额定值相比较,因为与汽油不同,生产氢气需要的能量是产生氢气所含能量的两倍。根据美国已使用加氢站监测数据看,无论是电解水制氢或是蒸汽改造看,制造氢气浪费能源资源。
另外,由于这两种技术已经在工业规模上应用了近一个世纪,而且它们的效率受到物理学定律的限制,因此这些数字不可能发生显著的变化。
此外,由于真正的燃料电池以大约50%的效率运行,只有四分之一的初始能源(化石或可再生能源)可用于驱动燃料电池汽车,相比之下,超过80%的初始电能仍可用于驱动电动汽车。因此,本田Clarity燃料电池每英里耗电量是电动汽车的三倍多(例如,2017雪佛兰BoltEV)。
因此有人认为,未来的运输将以可再生能源发电产生的氢气为基础的想法被证明是完全不现实的,以美国为例,这将要求美国总发电量翻番,风能和太阳能发电量增加高达1500%,国家的配电网将需要相应的升级。
考虑到四分之三的电能是以氢的形式储存的,因此利用氢来储存间歇性产生的风能或太阳能的提议也可能被证明是不现实的。结果无论可再生能源在未来的电力结构中占多大比例,通过制造氢燃料电池汽车来浪费其中的大部分都毫无意义。
3、燃料电池汽车产生更多的温室气体排放?
由于其较高的能耗,从供给端到应用端看,目前燃料电池汽车比其他动力系统技术产生更多的温室气体排放。排放物来自使用天然气的制氢设施或发电厂,它们对环境的影响是相同的。
美国加利福尼亚州氢燃料加油站的温室气体生成估计表明,由天然气或相对低碳(或'清洁')的加利福尼亚电网产生的氢气驱动的透明燃料电池产生的温室气体排放量比丰田普锐斯或本田雅阁混合动力车(一种混合中型轿车)多80%。
更为重要的是,根据这种氢气透明性产生的温室气体是电动汽车(如雪佛兰Volt插电式混合动力车)的三倍多。
对比图是基于官方估计的使用化石燃料或发电产生的温室气体排放量
4、燃料成本很高
丰田高级副总裁鲍勃卡特(BobCarter)承认,驾驶丰田米拉(ToyotaMirai)轿车并不便宜。他的估计是每300英里50美元,是普锐斯的两倍,或者是电动汽车的四倍。另一个严重的障碍是氢燃料站的安装成本很高,如果没有公共资金的支持,可能根本不可行,例如,丰田公司在美国加州新建的7个加氢站,将耗资2800万美元。加州政府将支付总额的60%。
这些加氢站日以继夜地运行,每个发电站每天可以为300辆氢气汽车提供燃料。加利福尼亚州预计到2024年将花费2亿美元,以达到100个氢站的目标,能够支持3万辆燃料电池汽车,仅占加州道路上所有汽车的0.1%。
5、与燃料电池相比,插电式混合动力车更有前景?
在美国考虑到新基础设施的所有障碍和需求(估计成本高达4000亿美元),燃料电池汽车似乎对美国石油消费影响并不大。基于电池的汽车在降低油耗方面有着更现实的潜力。日平均行驶距离30英里,完全符合新型电动汽车的行驶范围。
新的插电式混合动力车的电池续航里程在30英里或以上,可以消除大多数在通勤途中使用的汽油,并且可以像长距离行驶的混合动力车一样高效地工作。
由于电动汽车的每英里燃油成本远低于其他任何车型,因此它们有可能独立于政府补贴进行分摊,而传统的混合动力车大多是这样。在美国,插电式混合动力车目前占所有新车销量的1%,但与占市场份额2%的传统混合动力车相比,插电式混合动力车已经节省了更多的汽油。