氢燃料电池是货运车辆最可行的动力类型

这似乎是一个无解的矛盾：为了地球，车辆的温室气体排放量必须大幅下降。然而，随着全球贸易和电子商务的蓬勃发展，到2050年，货运量预计将增长40％。

货运量的剧增将与环境压力和政府相关立法迎头相遇，相信身处货运行业的卡车车队运营商已看到这种剧烈变化的发生。他们该如何应对这一迫在眉睫的挑战？

本文将探讨一些可改善货运行业温室气体排放量的前沿技术，其中包括耐用的、经过验证的氢燃料电池零排放重型运输解决方案。

影响卡车产业的三大技术趋势

1、无人驾驶卡车

通过组合感应输入和机电系统，无人驾驶卡车可使用复杂的“多域控制器”来有效替换人类驾驶员，并可根据不同路况调整驾驶模式。

无人驾驶卡车可以：

?解决卡车运输长期面临的问题，如驾驶员短缺和应对各种新法规；

?显著降低燃料和劳动力成本；

?提高生产力并减少排放。

2、高级驾驶辅助系统(ADAS)

ADAS可帮助驱动程序实现自动化和无线连接。虽然ADAS主要用于提高驾驶员安全性和道路安全性，但它与系统连接和燃油效率密切相连。

例如，ADAS的高级预测技能可更好地管理启动和停止，并最大限度提高车辆动力以节省燃料。ADAS还可以为任何类型的动力传动系统带来更高的效率，无论是传统的柴油和天然气卡车还是锂电池或氢燃料电池驱动的电动车辆。

为了减少风阻并节省燃料，ADAS控制的卡车车队行驶时可比人工控制的卡车车队相隔间距更小，同时不降低行驶安全性。通过相互连接的控制系统，两到五辆车可紧凑成列行驶，首辆车辆将通过产生低阻力牵引气流减少跟随车辆的燃料消耗。

3、替代动力系统

几乎所有卡车行业的制造商和供应商都在积极投资低排放和零排放动力系统，在替代动力系统方面有很多选择，包括：

?天然气

?生物柴油

?二甲醚

?锂电池

?氢燃料电池

目前，燃料约占卡车运营商总成本的35%。由于驾驶员、燃料、维护和保险成本较低，自动电池电动/燃料电池动力卡车的运行成本比现在的柴油动力卡车便宜60-70％。虽然纯电动动力系统是目前城市和轻型车辆的主要零排放选择，但其在里程范围和重量方面的限制成为货运使用的主要问题。

因此，货运车辆最可行和最实用的动力类型是氢燃料电池。

燃料电池技术：重型、长距离零排放动力

对于货运行业而言，燃料电池动力系统与锂电池动力系统相比具备四个关键优势：更长的运行里程、更高的功率、更大的有效载荷能力和更短的燃料补充时间。

1、更长的运行里程

氢燃料具有比锂电池更高的能量密度，这意味着与锂电池相比，燃料电池驱动的车辆可具备更长的里程范围。

事实上，燃料电池卡车的里程范围可媲美传统的柴油动力卡车。对于货运业而言，这是一场新革命，意味着零排放解决方案也可完成柴油动力车队的运行路线。

2、更高的功率

与锂电池相比，燃料电池技术为长距离行驶提供更高的功率。在具有挑战性的地形上，燃料电池卡车可在负载且不影响速度的情况下越过长而陡的山坡。燃料电池系统还可用于辅助动力，例如为冷藏车中的冷却系统供电。

3、更强的有效负载能力

氢燃料的重量能量密度越高意味着燃料电池动力卡车可以承载更多的货物，车队运营商不需要为克服电池动力车辆的重量限制而牺牲其有效载荷。

4、快速灵活的燃料优化资产利用率

困扰纯电动汽车的一个关键弱点是充电速度缓慢。对于时间就是金钱的商用车来说，缓慢的充电速度将导致车辆停止工作几个小时。相比之下，燃料电池卡车可在5到15分钟内完成燃料补充。使用燃料电池卡车，车队运营商可拥有与柴油动力相似的卡车出勤率。此外，集中式加氢和可扩展式加氢站也是其优势所在。

燃料电池卡车正在部署

巴拉德的燃料电池技术正在试点部署中接受检验。在加利福尼亚州，肯沃斯公司采用巴拉德FCveloCity?HD模组驱动的氢燃料电池拖车已在南加州港口及其周围完成部署，并将长期负责货物运输。

肯沃斯零排放货运卡车

2018年，由巴拉德燃料电池提供动力的500辆卡车在中国上海完成部署，累计行驶里程达到500多万公里。这是目前世界上最大的燃料电池动力在营商用车车队。

上海重塑氢燃料商用车

两个关键挑战仍有待解决

燃料电池技术已在从公交车到火车等多种重型运输应用中得到验证。然而，在货运业广泛使用燃料电池之前，仍需克服两个挑战：

1、继续降低成本

商用重型车辆行业对成本非常敏感，总体拥有成本是运营商关注的核心问题。如果没有财政补贴填补目前氢燃料电池系统与传统发动机的价格差距，氢燃料电池系统的使用成本至少在早期将会很高。

随着商业接受度的增长和应用规模的增加，燃料电池的销售价格会降低。因此对于燃料电池技术开发人员而言，与发动机和车辆制造商密切合作以优化氢动力系统成本和工业化十分重要。

2、提高车载燃料存储容量

在长途货运行业采用燃料电池之前，车载燃料存储量必须提高。幸运的是，新一代技术有望在对车辆有效负载不产生太大影响的情况下，增加车载氢燃料量。加利福尼亚州的劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)正在研究最大化氢燃料密度的技术，目标是使车载携带的氢燃料量增加三倍。

燃料电池的采用正在加速，为什么？

促使燃料电池被快速采用的部分重要因素：

?化石燃料成本上升：柴油发动机成本的提高，缩小了重型车辆在传统燃料动力和零排放选择之间的价格差距。

?燃料电池技术正在发展：巴拉德一直在努力降低燃料电池电堆的生命周期成本。与以前的模组相比，巴拉德FCgen?-LCS电堆的总拥有成本降低了40％。

?成功的试点项目证明了可行性：如肯沃斯拖车项目，可能会加快燃料电池在货运行业的应用，并鼓励私人车队运营商对燃料电池解决方案进行投资。

?法规支持促进燃料电池的采用：加州和中国等法规将对原始设备制造商施加压力，提倡生产更多的零排放商用车。这将为车队运营商带来更多选择，并增加生产商之间的竞争。

结论

货运业急需零排放解决方案。好消息是，包括氢燃料电池动力系统开发在内的新兴技术趋势正在帮助该行业减少温室气体的排放。

与纯电池电动解决方案相比，燃料电池技术提供更长的里程、更高的功率、更强的有效负载能力和更短的燃料补充时间。燃料电池技术在实际运营方面毫不逊色，是减少排放、创造更清洁未来的最可行的解决方案。