文｜偲睿洞察 蔡凡
編輯｜偲睿內(nèi)容組
前段時間，馬斯克在社交媒體上發(fā)文“Fuel Cells=Fool Sells”（燃料電池=蠢交易），有了馬斯克的網(wǎng)紅效應，這場關(guān)于氫燃料電池汽車是好是壞的話題瞬間席卷了社交媒體。
在隨后的“友好交流”中，馬斯克補充道：“燃料電池用在汽車上就是個廢物，就算用在火箭上都不是什么好主意，但好歹還沒那么荒唐?！贝蟊娖嚰瘓FCEO赫伯特·迪斯在接受《財富》采訪時也表示：你們不會看到任何氫能源的乘用車。
事實上，氫燃料電池在乘用車上的使用處處碰壁，存儲、續(xù)航難題遲遲無法技術(shù)攻關(guān)。2020年4月，奔馳汽車的母公司就正式宣布停止了乘用車氫燃料電池的研發(fā)計劃。2021年6月，上海汽車集團發(fā)布公告決定終止燃料電池汽車前瞻技術(shù)項目的研發(fā)。本田、豐田等日本車企，也相繼在去年宣布停止氫燃料電池研發(fā)。
氫能汽車產(chǎn)業(yè)鏈遠比傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)鏈更長、復雜度更大。乘用車上的碰壁反而加速了氫能在商用車領(lǐng)域的應用。氫能重卡逐漸成為時代的“寵兒”。
根據(jù)Nikola的測算，全球重卡市場超過6000億美元，預計在2030年超過50%的重卡都將使用氫能。2021年，我國氫能重卡在新能源重卡中銷量增速最快，同比增長超33倍；2021年前9月交付客戶的氫能重卡有400余臺，遠超2020年17臺的銷量。
氫能乘用車的發(fā)展屢屢遭遇紅燈，那么重卡能夠夠拯救氫燃料電池汽車嗎？這一切還要從日本氫能發(fā)展的遭遇說起。
01、日本為何放棄氫能汽車？
(一輛豐田Mirai在加利福尼亞州拉加拿大的一個加氫站加氫。圖片來源于：the National Renewable Energy Lab )
上世紀70 年代的兩次石油危機使得美國的汽車工業(yè)幾乎停擺，全國汽車陷入無油可用的尷尬境地，這引起了日本政府對石油資源的畏懼與思考。
作為世界少數(shù)幾個能源消費大國，日本自身的能源資源十分匱乏，94%的能源供給依賴海外。
為尋找石油替代能源，1978 年日本實施“月光計劃”，整合了產(chǎn)、官、學三界資源進軍氫能領(lǐng)域，這份計劃比美國的“氫能路線”和歐盟的“氫能研發(fā)框架”提前了整整24年。
憑借立足早和高投資，日本很快走在了氫能的國際前列。2000年，日本掌握了全球85%的氫燃料技術(shù)專利，坐擁全球最大的制氫工廠，其生產(chǎn)的儲氫氣罐能抗拒的兩萬多次沖撞，在零下四十度依然正常工作。
布局了制氫與儲氫環(huán)節(jié)，下一步就是應用落地。氫能源的應用前景遍布汽車、船舶、航天、發(fā)電、化工等多個領(lǐng)域，擺在日本面前的選擇很是明顯——其氫能發(fā)展本身是為了解決石油資源的困局，而日本98%的原油消費集中在汽車領(lǐng)域，這其中，乘用車又是規(guī)模最大、市場消費力最強的分支。
因此，在日本在氫能落地當口，就將全部籌碼押注在乘用車領(lǐng)域，重點扶持的企業(yè)都是乘用車行業(yè)的佼佼者。
然而，選擇一步錯，步步錯。
首先是錯誤的產(chǎn)業(yè)政策。由于補貼過于明顯向頭部企業(yè)傾斜，導致了豐田在氫燃料電池汽車中一家獨大。2017年，豐田一家占據(jù)了日本61%的氫燃料技術(shù)專利，全球30%的氫燃料技術(shù)專利。
以本田、日產(chǎn)為代表的其他廠商只能通過和歐美合作，來繞過豐田的技術(shù)壁壘生產(chǎn)氫燃料汽車。其結(jié)果便是氫能乘用車產(chǎn)業(yè)規(guī)模非常小，價格異常昂貴。
2020 年，日本氫燃料電池汽車銷量不足 2000臺。而新款豐田 MIRAI FCV 售價依然超過38萬人民幣，是電動汽車售價的1.5～2倍、普通燃油汽車的3～4倍。這導致氫燃料電池汽車相關(guān)研發(fā)投入、生產(chǎn)設(shè)備等固定資產(chǎn)成本無法通過市場規(guī)模攤銷。
與此同時，難以攻關(guān)的技術(shù)難題進一步鎖死了日本氫能乘用車的發(fā)展。
車載儲氫技術(shù)是氫燃料電池的一大難關(guān)。車載氫氣想要壓縮成液體使用，要使得氫氣長期保存在-252.8℃以下，這是個巨量的消耗，而若保持氣態(tài)使用，又要解決“氫脆”的物理問題。這都需要一個龐大復雜的儲氫系統(tǒng)。
為此，豐田開發(fā)了碳纖維層壓結(jié)構(gòu)的新式儲氫瓶，但這套儲氫系統(tǒng)需要前后兩件儲氫瓶，過大體積難以塞入轎車狹小空間。其結(jié)果便是氫燃料電池汽車的續(xù)航一直為人詬病。
在配套上，乘用車還面臨著高昂的加氫成本投入。氫燃料電池車的加氫只能依賴于加氫站。一座加氫站的成本超過5億日元，是加油站4～5倍，這導致加氫站建設(shè)投入巨大，要滿足像油車一樣便捷加油，加氫站的建設(shè)幾乎是個天文數(shù)字。
因此，即使比其他國家提早20年開始建設(shè)，但受限于財力，2021年，日本加氫站也只有142座，同期中國已經(jīng)有141座加氫站，稀少的加氫站進一步限制了氫能乘用車的使用。
2018年，日產(chǎn)宣布暫停開發(fā)燃料電池車的計劃；2021年，本田宣布終止氫燃料電池汽車的生產(chǎn)；豐田最暢銷的氫燃料電池汽車，上市6年一共才賣出6000輛，不到豐田其他車型的零頭。日本的氫燃料電池汽車計劃基本破產(chǎn)。
如果我們總結(jié)日本在氫能源汽車上失敗經(jīng)歷，不難發(fā)現(xiàn)，日本從一開始就點錯了科技樹。將氫燃料電池押寶在乘用車道路上，那么資源過度消耗、技術(shù)難以攻克，幾乎成了命運的必然。
02、氫能重卡來破局
（圖片來源：bp官網(wǎng)截圖）
氫燃料電池在日本乘用車的失敗，并沒有宣判氫能汽車的死刑。隨著人們對氫燃料電池研究的深入，一個更加適配氫能源的應用場景浮出水面——重型卡車。
首先突破的是資源困境，氫能重卡在加氫站上的投入要遠小于乘用車。
重卡主要用于物流配送，其路線相對固定，以高速公路為主。而高速公路布局是節(jié)點式的，配套加氫站可以依托于高速網(wǎng)絡中的交通樞紐建立，成本大幅降低。例如，我國山西陽泉建設(shè)的氫能重卡示范加氫站，一天就可滿足固定路線上70輛氫能重卡的加氫需求。
相較而言，乘用車的應用場景主要在城市，其布局模型是擴散形的，需要多點多面地建設(shè)加氫站。這與加氫站的建設(shè)原則背道而馳。截至2020年底，全球加氫站共計553座，離滿足乘用車普遍加氫的要求，仍然距離遙遠。
其次，重卡可大幅緩解氫能成本困境。具體而言，氫能乘用車的使用成本無法和電動轎車、油車的同臺競技，但氫能重卡已經(jīng)有能力同柴油車和電動車一較高下。
在乘用車領(lǐng)域，氫能汽車快速加氫的優(yōu)勢難以發(fā)揮。乘用車用戶能夠忍受電動車的長時間充電，因為這部分時間可以經(jīng)由上班時間或者夜間進行消納。但對于貨運來說，長途運輸要花費幾天的時間，電池動輒幾小時的充電時間是難以接受的時間成本。
此時，氫能重卡加氫時間的優(yōu)勢可以充分發(fā)揮，普遍在3-5min，且續(xù)航能力跟燃油車差不多。例如，江鈴重工的新型氫能源重卡加氫時間在5分鐘左右，加滿之后最大續(xù)航里程實現(xiàn)400-500公里。
其二是使用年限。隨著氫燃料電池轉(zhuǎn)換技術(shù)的突破，氫燃料電池重卡車擺脫了純電卡車笨重的電池組，在載貨能力上優(yōu)于純電卡車。在實驗室中，燃料電池的普遍壽命5000h，高于鋰電池的3000h，長期使用成本低于純電動卡車。
此外，氫能重卡的技術(shù)也沒有乘用車這么復雜。
究其原因，在重卡的車體外部有大量的空間能掛載龐大的儲氫系統(tǒng)，不需要像乘用車一樣把一套復雜的儲氫系統(tǒng)塞進狹小的轎車空間。例如，中國重汽最新研發(fā)的黃河氫燃料重卡就在車頭后方懸掛儲存系統(tǒng)，單次可加氫29.5kg，提供約560km的續(xù)航里程。
無論從資源、技術(shù)還是成本方面，氫能重卡的潛力都優(yōu)于乘用車。答案很明顯——發(fā)展重卡，才有機會拯救氫能汽車市場。
03、只要中國才能撐起重卡市場
縱觀全球的氫能應用，原本氫燃料電池汽車兩只領(lǐng)頭羊日本和韓國，均已敗下陣來。
日本因為開端走岔路，此時謀求氫能乘用車到商用重車的轉(zhuǎn)型已為時太晚，而韓國，因為19年發(fā)生加氫站爆炸事故和隨后數(shù)次儲氫罐爆炸的慘案，其內(nèi)部爆發(fā)了大規(guī)模的抗議游行。這之后，在韓國擁有最多加氫站的蔚山市，經(jīng)營加氫站的企業(yè)相繼退出。另外，韓國的部分地區(qū)已經(jīng)暫停氫氣補充站的建設(shè)。
中國成為少數(shù)有能力撐得起氫能汽車發(fā)展的國家，這是因為氫能重卡的發(fā)展十分適配中國。
首先，中國擁有全球最大的重卡市場。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2020年全球重型卡車產(chǎn)量436萬輛，我國重型卡車產(chǎn)量為298萬輛，占世界68.3%。網(wǎng)購的火熱點燃了物流行業(yè)對于重卡的需求，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資刺激經(jīng)濟的發(fā)展，重卡行業(yè)空前景氣。2020年，中國的重卡市場規(guī)模在130萬以上，而同期北美的市場規(guī)模在45萬左右，歐洲的市場規(guī)模只有35萬左右。
2018年，中科院院士干勇曾表示，“柴改氫”是推進氫能應用的一個重要的方向，預計到2050年，將有超過50%重型卡車將氫燃料電池作為發(fā)動機。氫燃料電池重型載貨車的廣袤市場無疑氫能的落地提供了堅實的地基。
其次，中國高速公路網(wǎng)絡完善，加氫站依托交通樞紐建設(shè)，附著服務區(qū)網(wǎng)絡。截至2021年6月，我國加氫站共建成141座，其中119座在運營，22座已建成，還有73座正在建設(shè)。預計到2025年和2035年，我國加氫站數(shù)量分別達到1000座和5000座。
除此之外，我國已實現(xiàn)了多項重要的技術(shù)突破 。
電池功率方面，2017年，我國生產(chǎn)的氫燃料電池功率密度主要在30KW-40KW之間，完全無法滿足其重型卡車長途運輸?shù)呐渌僖蟆?021年，我國氫燃料電池功率密度普遍達到110KW，基本滿足長途運輸需求；
燃料電池壽命方面，目前，國內(nèi)企業(yè)開發(fā)的燃料電池電堆在實驗運行時，壽命接近10000小時，即使考慮燃料電池在車用工況下壽命衰減，以江鈴重工、中國重汽為首的國產(chǎn)氫能重卡電池實際壽命也在5000小時左右，持平我國客車車載工況壽命3000-5000小時。
中國的氫能革命已經(jīng)走過數(shù)十年。從大力發(fā)展光伏到構(gòu)建特高壓網(wǎng)絡、再到氫能交通應用，一副能源宏圖已經(jīng)初具規(guī)模。
在氫能交通領(lǐng)域的布局上，2020年9月，五部委發(fā)布《關(guān)于開展燃料電池汽車示范應用的通知》明確指出，要重點推動中遠途、中重型商用車示范應用。
具體表現(xiàn)在兩方面，一是財政補貼向氫能重卡傾斜。財政部將對燃料電池汽車的購置補貼，調(diào)整為支持城市群示范應用。這些示范重點皆是氫能重卡商業(yè)化場景。如北京支持氫能重卡應用，對于大功率高能量密度電池，將提供國補、市補、區(qū)補的三重補貼共120萬元。
另一方面是審批的便利。在交通部最新發(fā)布第30批道路運輸車輛達標車型表中，燃料電池中重卡達標車型占比環(huán)比增加2個百分點，比28批公告占比提高8個百分點。
在政策的大背景下，各大車企都紛紛研加速布局和產(chǎn)品更新的步伐。
福田汽車宣布將攜手中石油，打造北京首座70兆帕加氫站，滿足氫能重卡的加氫要求；江鈴重汽向上海智迪成功交付首批10臺江鈴威龍氫燃料重卡；未勢能源在雄安新區(qū)落地全球首個100輛49噸氫能重卡；此外，陜汽、中國重汽、上汽紅巖等車企均發(fā)布了自己氫燃料重卡產(chǎn)品，意在時代的風口上搶占身位。
04、結(jié)語
無論從技術(shù)、成本還是資源、政策等方方面面評估，重卡必然是氫能汽車的重點領(lǐng)域。
目前，我國燃料電池卡車的運行已經(jīng)進入了初級商業(yè)化階。2021年8月14日，雄安新區(qū)開通了“容易線”，百輛氫能重卡同時投入運營。另外，在北京、天津、河北等多地，先期布局的示范項目，包含上千臺氫能重卡，涵蓋多領(lǐng)域、多類型應用場景。
據(jù)中國工程院預計，燃料電池重型載貨車會在未來5~10年內(nèi)實現(xiàn)商業(yè)化運營，逐步替代傳統(tǒng)燃油車市場。先發(fā)展重卡為首的商業(yè)車，等到加氫站相關(guān)技術(shù)成熟，再挑起氫能乘用車的大梁。
火力全開，中國正接過全球氫能汽車的接力棒，成為最有希望的“種子選手”。