氫風(fēng)徐來：福田汽車探路“零碳”商用車
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2022-06-24
離2022年春節(jié)只剩下10天的時(shí)候，楊彪帶著一支39人、平均年齡28歲的團(tuán)隊(duì)，來到了京城西北的延慶。對(duì)于他們中的不少人來說，接下來的挑戰(zhàn)不止是第一次在外過年，而是16天后將要召開的北京冬奧會(huì)。往后的63天，他們將接受“閉環(huán)”管理，參與延慶賽區(qū)的通勤和貨運(yùn)保障工作。
楊彪團(tuán)隊(duì)隸屬于北汽福田汽車股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱福田汽車）。這家國(guó)有控股企業(yè)共計(jì)派出1600余輛客、卡車服務(wù)于冬奧會(huì)，而楊彪團(tuán)隊(duì)的工作更具挑戰(zhàn)性，因?yàn)樾枰麄儽Ｕ系?12輛車，是首次規(guī)模化投入運(yùn)行的“新物種”，有著不一樣的“內(nèi)心”——?jiǎng)恿确莵碓从谄裼停膊皇切铍姵兀菤洹?/p>
所謂“氫能源”汽車，一般指的是氫燃料電池車。其工作原理可簡(jiǎn)單理解為：通過吸取大氣中的氧氣，在燃料電池反應(yīng)堆里與氫氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而提取電離子，再升壓為車輛驅(qū)動(dòng)用的電力。
低溫狀態(tài)下難以啟動(dòng)和電力衰減，一直是新能源汽車的“攔路虎”，這也是楊彪最為擔(dān)心的事。“延慶和張家口賽區(qū)地處山區(qū)，加上極寒天氣，通行環(huán)境比較復(fù)雜，最怕出現(xiàn)‘打不著火’和‘趴窩’的現(xiàn)象。但最終氫燃料電池汽車經(jīng)受住了考驗(yàn)，爬得了山路、跑得了長(zhǎng)距離，在低至零下二十幾度的氣溫下依舊平穩(wěn)運(yùn)行。我們圓滿完成了零失誤、零故障、零風(fēng)險(xiǎn)的‘三零’工作目標(biāo)。”
早在2008年北京奧運(yùn)會(huì)，3輛福田氫燃料客車就展開了示范應(yīng)用。14年后的冬奧會(huì)，在延慶和張家口兩地部署的氫燃料車總數(shù)增加到了515輛，創(chuàng)下氫燃料汽車服務(wù)國(guó)際賽事規(guī)模最大、車型數(shù)量最多的紀(jì)錄。福田汽車歷經(jīng)跨越雙奧周期的探索，使得氫成為冬奧客貨運(yùn)的主力能源，氫燃料汽車實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化突破。
①
在元素周期表中排位第一的氫，作為能源的誘惑力顯而易見。它是最輕的氣體，也是最豐富的資源，在宇宙的普通物質(zhì)中，氫的含量大約占了75%。此外，氫的發(fā)熱值極高，是汽油的3倍、焦炭的4.5倍，是一種僅次于核能的能量來源。最關(guān)鍵的是，當(dāng)氫通過氧氣助燃時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生無害的水蒸氣，而不是二氧化碳，其實(shí)際的溫室氣體排放量為零，因此被譽(yù)為“終極清潔能源”。
“為冬奧賽事提供保障工作的福田歐輝客車，排出的尾氣是水蒸氣，是完全的‘零碳’排放。以BJ6122車型為例，如果按每輛車每天行駛400公里計(jì)算，每輛氫燃料客車可減少的碳排放量大約有231公斤。”福田汽車研發(fā)副總裁鹿政華說。
鹿政華介紹，這款福田歐輝客車配備150KW大功率燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)和70MPa氫系統(tǒng),采用了世界領(lǐng)先的干膜技術(shù)燃料電池及氫-電-碰撞多重耦合技術(shù)，車輛裝載全氣候耐極寒動(dòng)力電池，可實(shí)現(xiàn)零下30度極寒低溫啟動(dòng)和零下40度低溫存放和停機(jī)自動(dòng)保護(hù)。同時(shí)，加注一次氫氣僅需10-15分鐘，即可續(xù)航600公里，能為賽事提供長(zhǎng)時(shí)間、多頻次的接駁服務(wù)。
“這次冬奧會(huì)的示范應(yīng)用，說明中國(guó)氫燃料電池汽車的關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)取得突破，并且在某些應(yīng)用場(chǎng)景中已達(dá)到世界領(lǐng)先水平。”清華大學(xué)車輛與運(yùn)載學(xué)院教授楊福源說。
早在2018年，全國(guó)政協(xié)副主席、原科技部部長(zhǎng)萬鋼便在《人民日?qǐng)?bào)》撰文指出：在量大面廣的遠(yuǎn)程公交、城市物流、長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)仁袌?chǎng)，純電動(dòng)汽車尚不能滿足需求，應(yīng)及時(shí)把產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)向燃料電池汽車拓展。
商用車是氫燃料電池汽車應(yīng)用的首選場(chǎng)景。作為燃油消耗和污染大戶的商用車，以僅占20%的汽車保有量消耗了51%的汽柴油，同時(shí)制造了56%的道路交通碳排放。汽車行業(yè)想要為國(guó)家已定的“2030年前碳達(dá)峰、2060年前碳中和”的目標(biāo)貢獻(xiàn)力量，商用車的低碳轉(zhuǎn)型至關(guān)重要。
過去幾年，電動(dòng)汽車在與氫能汽車的競(jìng)爭(zhēng)中搶得先機(jī)。大型汽車制造商大多推出了電動(dòng)車型，其中一些還承諾今后只生產(chǎn)電動(dòng)汽車。并且各國(guó)政府也紛紛斥巨資建設(shè)充電網(wǎng)絡(luò)。但是，對(duì)于長(zhǎng)途客貨運(yùn)等化石燃料消耗巨大且不太容易接入電源的運(yùn)輸系統(tǒng)而言，氫能可能是降低碳排放的關(guān)鍵所在。在不遠(yuǎn)的將來，氫很可能取代汽柴油，成為卡車、客車等商用汽車的最主要?jiǎng)恿碓础?/p>
作為國(guó)內(nèi)最早從事氫燃料電池車輛開發(fā)的企業(yè)，福田汽車于2006年聯(lián)合清華大學(xué)承接國(guó)家“863計(jì)劃”，并率先完成氫燃料電池商用車技術(shù)積累、示范性運(yùn)營(yíng)。2019年，福田汽車“氫燃料電池客車關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目，獲得“中國(guó)汽車工業(yè)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)”。
鹿政華表示，不同的技術(shù)路線適用不同的場(chǎng)景，續(xù)航500公里以上的城間中長(zhǎng)途客運(yùn)和中長(zhǎng)途干線物流，是氫燃料電池商用車首選場(chǎng)景。一方面，商用車的體積、載荷較大，采用氫燃料電池汽車可以減少額外負(fù)擔(dān)的電池重量；另一方面，氫燃料加注時(shí)間短、續(xù)航里程長(zhǎng)，在運(yùn)輸距離較長(zhǎng)的商用場(chǎng)景下具有比較優(yōu)勢(shì)。此外，商用車的行駛路線相對(duì)確定，更容易布局加氫站。
目前，福田汽車已推出輕卡、中重卡到客車的全系列氫能源商用車，覆蓋城市物流、冷鏈、環(huán)衛(wèi)、中長(zhǎng)途客運(yùn)和物流等多種應(yīng)用場(chǎng)景。“我們對(duì)于氫燃料商用車的銷售目標(biāo)，是2023年達(dá)到4000輛，2025年達(dá)到1.5萬，2030年累計(jì)實(shí)現(xiàn)20萬輛。”鹿政華說。
②
集中在冬奧會(huì)期間展示氫燃料電池汽車，一方面體現(xiàn)了中國(guó)對(duì)擴(kuò)大氫能源應(yīng)用場(chǎng)景的決心，另一方面也讓外界對(duì)氫燃料電池汽車的前景充滿了想象。但必須承認(rèn)，氫能源汽車的發(fā)展仍處在早期階段，其產(chǎn)業(yè)化道路面臨諸多挑戰(zhàn)。
圖注：福田氫燃料電池汽車助力“綠色冬奧”
此前最不看好氫能源汽車的人，當(dāng)屬特斯拉創(chuàng)始人馬斯克。他曾在社交網(wǎng)絡(luò)發(fā)帖，運(yùn)用諧音梗把Fuel cells(燃料電池)稱為Fool sells(愚蠢交易)。
氫的氣候友好程度，取決于它從哪里來，即生產(chǎn)氫氣采用的是何種能源。以生產(chǎn)過程是否排放二氧化碳為標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)人員將氫氣分成灰氫、藍(lán)氫和綠氫。
灰氫是通過煤炭、石油等燃燒產(chǎn)生的氫氣，生產(chǎn)過程有著巨大的碳足跡。藍(lán)氫同樣使用化石能源生產(chǎn)，但是過程中產(chǎn)生的二氧化碳被捕獲或再利用。綠氫則來自用可再生電力將水分解成氫原子和氧原子，因此完全沒有碳足跡。
目前，我國(guó)氫氣主要來自化石能源，尤其是煤炭，氫源結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)“以煤為主”的特點(diǎn)，綠氫比例僅占1%。
對(duì)氫能源汽車持反對(duì)意見的人士由此認(rèn)為，氫的制備過程存在大量能源損失和污染物排放，再去制造所謂零碳排放的氫燃料汽車，這種模式可謂“多此一舉”。基于當(dāng)前氫源結(jié)構(gòu)發(fā)展氫能，不僅與能源轉(zhuǎn)型、節(jié)能減排的初衷南轅北轍，還將造成“越發(fā)展、越耗能、越污染”，甚至還會(huì)出現(xiàn)“生產(chǎn)地污染、消費(fèi)地清潔”的現(xiàn)象。
福田汽車黨委副書記吳海山認(rèn)為：目前電力的重要來源是火力發(fā)電，純電動(dòng)汽車所采用的能源，也很難稱得上完全清潔。國(guó)家未來將加大水、風(fēng)、光發(fā)電的比例，用清潔電力再制氫，這是可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要方式和途徑。
簡(jiǎn)而言之，氫是一種清潔燃料，但前提是它必須以清潔的方式生產(chǎn)。隨著可再生能源更多的應(yīng)用于氫氣制取，及氫氣運(yùn)輸技術(shù)的提升，氫能源汽車的全生命周期碳排放將繼續(xù)降低。
實(shí)際上，國(guó)家政策層面對(duì)更清潔的氫能源早已做出安排。今年3月，國(guó)家發(fā)改委印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021-2035年）》，明確了氫能源行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)，其中最重要的兩點(diǎn)是：到2030年，形成較為完備的氫能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系、清潔能源制氫及供應(yīng)體系；到2035年，形成氫能源產(chǎn)業(yè)體系，構(gòu)建涵蓋交通、儲(chǔ)能、工業(yè)等領(lǐng)域的多元應(yīng)用生態(tài)。
對(duì)于氫能源行業(yè)來說，這一規(guī)劃具有里程碑意義。這意味著氫成為了國(guó)家能源體系的重要組成部分以及重點(diǎn)發(fā)展方向。
根據(jù)國(guó)際氫能委員會(huì)預(yù)測(cè)，到2050年，氫能將承擔(dān)全球18%的能源終端需求，創(chuàng)造超過2.5萬億美元的市場(chǎng)價(jià)值。屆時(shí)，氫燃料電池汽車將在全球車輛保有量中占據(jù)20%至25%，成為與汽油、柴油、蓄電池并列的終端能源體系消費(fèi)主體。
吳海山說，對(duì)于福田汽車而言,冬奧會(huì)更像是一次大練兵。“我們此前提出了‘以新能源為契機(jī)、再造一個(gè)新福田’。福田氫燃料電池汽車通過在冬奧會(huì)的多型號(hào)、多場(chǎng)景集中展示，相信在未來市場(chǎng)上，能夠快速占領(lǐng)制高點(diǎn)。”（財(cái)富中文網(wǎng)）
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