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小編的世界 優質文選 汽車

是技術分歧還是文化沖突?看氫燃料汽車和電動汽車之爭!


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2021年2月09日 -
:       
 

慨文

優質創作者

中國也規劃出了自己的燃油車退出方案,提出了分區域、分車類、分階段的“三分方案”,最早的出租車於2020年退出,最遲的CV2商用車2045年退出,其中最受大家關注的私家乘用車,要在2030年退出。

既然已經明確了燃油車的退出方案,就要有其它新能源車來代替,目前來看,全球的主流替代方案是純電動汽車。但在主要汽車生產大國日本,對電動汽車卻不太重視,日本車企更看重氫燃料電池汽車。

對此,在中國互聯網上有一群人,慨文就稱之為“挺氫派”吧,他們認為純電動汽車就是一場騙局,因為發電廠中火電更多,所以用電本身就不環保。另外,廢舊電池無法處理汙染更大。他們常常舉的一個例子就是日本主力發展氫燃料汽車。出於對日本的迷信或者推崇,既然日本人堅持的,就一定是真正的新能源汽車發展方向。

而另一派我們稱之為“純電派”吧,認為中國在傳統燃油車上由於缺乏技術積累,長期落後,而在電動汽車的主要技術上,已經是世界先進水平了,是中國汽車產業實現彎道超車的關鍵。

那麼這兩個技術路線到底哪個更靠譜,哪個更環保、更能夠普及呢?小編為此專門咨詢了一位長期從事電池研究的朋友楚先生,讓他給我解惑。下面就是慨文提出的問題以及解答。

慨文:
電動汽車和氫燃料汽車的工作原理是什麼?

楚先生:
電動汽車的工作原理非常簡單,首先是給儲能電池充電,然後用電池中的電驅動電動機,使電動車運行。

而氫燃料電池汽車相對就複雜一些,氫燃料汽車分為氫內燃機汽車和氫燃料電池汽車,我們目前常常討論的就是氫燃料電池汽車。

首先是加氫,然後是燃燒氫氣產生熱量發電,第三步是將燃燒氫氣發的電儲存到電池中,第四步由電池驅動電動機使車輛遠行。

慨文:
這樣看氫燃料汽車其實也是電動車,也是要用電驅動的。

楚先生:
沒錯,氫燃料電池汽車其實就是把電動汽車充電的環節改成了加氫,然後燃燒氫氣發電,其本質上還是一部電動車。並不是一些網友想象的那樣,像燃油車一樣直接燃燒氫氣驅動汽車,氫只是用來發電的。

慨文:
是不是氫燃料電池汽車更環保,因為汽車運行過程中唯一的產生物是水?

楚先生:
這個想法是一種誤解,其實真正更環保的汽車是純電動汽車。

慨文:
為什麼?

楚先生:
我們看到氫燃料電池汽車本質上仍然是電動車,只不過把普通電動車充電的過程改成燃燒氫氣發電。

慨文:
可是我們的發電廠很多是火電發電,會產生不少的汙染,而氫氣發電只產生水,是完全無汙染的,是不是就意味著氫燃料電池汽車更環保?

楚先生:
如果單純從氫燃料汽車本身來看好像更環保,但如果考慮到兩種汽車的整個運行過程,你就會發現問題。

慨文:
怎麼說?

楚先生:
我先問你,氫燃料電池汽車的氫是從哪兒來的?

慨文:
應該是電解水吧?難道還有其它方法?

楚先生:
氫的制造通常有兩個途徑,其一就是通過電解水來實現,這樣制造的氫是“綠色”的氫,還可以從化石燃料,通常是甲烷中提取氫,但這樣只能產出“灰”氫,也就是在生產過程中仍會產生二氧化碳,或者是“藍”氫,也就是把90%的二氧化碳儲存起來,但並未解決根本的零排放問題。

慨文:
原來氫也可以從化石原料中來,這樣就不一定是零排放了。

楚先生:
沒錯,其實就算是通過電解水獲得的氫,也不一定是零排放,因為電解水也要用電啊!

慨文:
對啊!是不是電解水制氫熱效率更高,否則為什麼日本人非要搞氫燃料電池汽車,直接用電豈不是更省事,這個氫燃料電池汽車是不是有點脫KUZI放P?

楚先生:
哈哈,其實氫燃料電池汽車的熱效率遠遠低於純電動汽車。

慨文:
願聽其詳!

楚先生:
首先,水電解為氫是一個非常低效的過程,會浪費很多電能。研究發現水電解出氫能的過程會損耗掉約30%的電能。也就是1度電,變成氫氣後,僅剩下0.7度電的效果了。

慨文:
這樣損耗還是挺大的。

楚先生:
不僅僅如此,當氫氣制造出來後,還要運到加氫站,再加注到汽車上,在這個過程中,氫燃料的損耗大大超過電能的損耗。

慨文:
是什麼情況?

楚先生:
我們知道電能是通過電線傳輸的,在電能通過輸電線進入充電站的過程中,損耗率一般只有5%,而由於氫氣極難運輸,目前主要是采用高壓氣體和液態氫的方法運輸,由於高壓氣體運輸效率較低,建設管道成本又太大,所以液態氫運輸比較多,但熱損耗也較大,會達到26%~33%。

慨文:
差不多四分之一的損耗?

楚先生:
是的,1度電的能源到了加氫站只剩下差不多0.52度了,但這還沒完。

慨文:
還有哪裏會損耗?

楚先生:
你別忘了,氫注入汽車後,還要再轉換成電能才能驅動汽車,也就是還要再燃燒發電,還要損失一部分能量。

慨文:
對啊,還要發電呢,這要損失多少呢?

楚先生:
在氫轉換為電能的過程中又會損耗掉40%~60%,我們就按照50%計算,這時候原來的1度電大概就剩下0.26度了。

慨文:
實在是太低了,那麼純電汽車損耗多少呢?

楚先生:
前面說了,電能到達充電樁時損耗5%,在用交流電給直流電電池充電過程中還會損失15%左右,充電過程損耗約5%,最後大概能剩下75%左右。
也就是說0.75度電被利用了。能量利用率大概是氫燃料電池汽車的3倍。

慨文:
相差那麼多?為什麼日本人還一直搞這個?

楚先生:
日本的情況比較複雜,總體來說是三大原因。

慨文:
哪三大原因?

楚先生:
第一個是日本民族的保守性,不喜歡改變。相對於充電來說,加氫和加油的方式更相近;其次,日本是一個能源匱乏的國家,而且國土狹小,發電是以核電和火電為主,而2011年的核事故,令日本人對核電開始恐懼,所以,電能並不是日本的強項,第三,日本的氫主要是用化石原料制取的,而不是通過電解水,並不是純綠色能源,但這樣就不需要消耗大量的電能。

慨文:
這和中國不一樣,前些天看新聞,說中國的電能中,火電已經低於50%了,各種新能源發電量不斷提高。

楚先生:
對的,2018年日本的火電發電量占82.7%,遠高於中國。而且日本平均電價是中國的3倍。

慨文:
怪不得只有日本堅持發展氫燃料電池汽車。

楚先生:
當前世界主要國家,都已經確定了電動汽車為主要發展方向,除了上面說的能耗問題外,氫燃料電池汽車還存在著其它三大問題,合起來稱為“四高”。

慨文:
四高?我只聽說過人體“四高”是不健康的,高血壓、高血脂、高血糖、高尿酸,怎麼汽車也有四高?

楚先生:
這氫燃料電池汽車的“四高”同樣不健康,它限制了氫燃料電池汽車的推廣和普及。

慨文:
您說說吧!

楚先生:
第一高前面說過了,就是能耗高導致氫燃料價格高;第二高是氫燃料汽車本身的制造成本高;第三高是氫燃料的運輸和加注成本高,目前一座加氫站的成本約1200萬是傳統加油站的3倍,是充電站的10倍;第四高是氫燃料汽車及加氫站的危險性更高。

慨文:
原來是這“四高”啊,看來各國選擇電動汽車是有道理的。

楚先生:
是的,這“四高”目前看來還沒有適當的解決辦法。就連氫燃料汽車普及率最高的日本也僅有3000多輛氫燃料電池汽車,加氫站也僅有100多座。一些日本車企也放棄了氫燃料汽車項目,比如1月初,日產汽車宣布暫停與戴姆勒及福特合作開發燃料電池車的計劃,將力量集中於發展電動汽車。

慨文:
電動車也有三大缺陷啊,續航里程,充電時間和低溫電損。

楚先生:
電動車的這幾大問題在5年前似乎是難以解決的,但現在看來續航已經不是太大的問題了,很多車型已經能夠達到500-600公里的續航,和傳統油車已經沒有差別了;快充技術也有很大進步,基本上10-20分鐘就能滿足一定的電量;以現在的技術發展速度來看,相信低溫電損問題很快也能解決。

慨文:
但願吧,希望中國在這一次技術大變革中能夠在世界上搶得先機,成為新能源汽車的領航者。

楚先生:一定會的!

以上就是慨文和楚先生的對話,不知道各位小夥伴怎麼看?

#氫燃料汽車#