如何看待网络上氢能源汽车和电动车之争?
这个话题我也回答很多次了，其实没啥好看的，谁都不会通吃整个市场，纯电和氢能会在各自擅长的领域为碳中和贡献自己的力量。 小车领域纯电已经胜利，大车领域当前柴油优势仍然明显，但是长期看好氢能。 先说大家熟知的乘用车市场，随着中美欧三家都全力发展纯电乘用车的时候，燃料电池乘用车就已经被判死缓了，你看之前最抵制纯电的日系车企也不得不进入这条赛道了。 这背后并不是技术问题，而更多的是政治问题。 大家都喜欢说日本总是点错科技树，实际上并不是日本对于世界大势的判断有问题，而是只要日本点了什么科技树，其他人就会拼命把这根树枝砍掉。 但是呢，这并不意味着氢燃料电池就一点未来都没有了，在商用车领域，尤其是重载长途卡车，氢能源还是大有作为的。 接下来，我就着重给大家讲讲这背后的原因是什么。 其实大家可能会有些疑惑，现在电动车不是发展的还不错吗？3月份市场份额都28%了，为什么到了卡车这里就不行了呢？ 那是因为相较于乘用车，重卡的耗电量其实是超乎想象的高，在计算之前，我也没想到重卡竟然会这么耗电。 由于造型因素，目前大部分重卡的风阻系数都在0.7-1之间，即使是做的比较好的也要到0.55左右（这里不考虑那些宣称风阻系数0.35左右的PPT卡车），迎风面积10平方米左右。 在车重方面，单牵引车车头是10吨左右，国内法规允许的最大总重是49吨，大大超过乘用车的1.5-2.5吨。 那么把上述一些列数据代入汽车行驶方程式可以算得不同工况下重卡的电耗 不看不知道，一看吓一跳。 不管风阻系数是0.35还是0.55，纯电动重卡的高速巡航电耗基本上都是100-200之间，如果想要纯电动重卡的实际续航达到400km，电池基本上得要600-1000kWh。 这么说大家可能没有概念，上海市的居民阶梯用电2档和3档的分界线是2400kWh/年，换句话说，一辆轻载的低风阻重卡以时速80km/h在一路畅通无阻的情况下从北京开到广州耗的电够一个普通家庭用一年。 那么在技术上，如此庞大的电池组则会带来两个问题 在乘用车领域，目前电池能量密度在200Wh/kg左右，即使重卡能保持同样的水准，其电池组重量也会有3-4吨，考虑到没有了油箱、少了变速器和发动机，纯电动重卡的自重仍然普遍会比柴油重卡重2吨左右。 对于经常满载的车辆，重两吨意味着少挣两吨的运费；对于不满载的车辆，重两吨就意味着百公里电耗会上升25kWh左右，对应到电费上就是0.25-0.5元/公里。 这显然不是卡友们愿意看到的结果。 不同于乘用车大部分时间都是中短距离行驶，重卡生下来就是为了跑长途的，这就注定了重卡的补能次数要比乘用车高得多。 虽然交通法规规定每连续行驶4小时就要休息20分钟，但是实际上，长途运输的重卡很多时候会配备双司机，人歇车不歇。 即使是单司机的车辆，也不会有过多的时间用于休息，毕竟时间就是金钱，这注定了重卡会非常在意补能时间。 所以在这种情况下，服务区必须要有20分钟补充600kW/h以上电量的能力，换算成功率就是平均1800kW，对比一下，小鹏之前发布的800V超充桩峰值功率才480kW。 再考虑到目前的电池技术也无法承受如此高的电流，因此，充电肯定是死路一条。 那么换电呢？其实也没好到哪里去。 假设电池可接受的平均充电功率为200kW（这个数值其实已经很高了），充满一块电池至少需要3小时，为了保证电池不断供，如果每小时可以换3台车，那么换电站需要储备9块电池，这个成本是非常高的。 而如果从整个换电站的功率来看，9块电池一起充仍然是1800kW。 对于繁忙的干线高速公路，在目前柴油重卡不需要频繁补能的情况下，服务区都会停着数量非常多的重卡，如果都是纯电动重卡，出现在的服务区重卡数量还要比现在高得多。 最可怕的是，这些车还都需要补能，所以换电其实也行不通，毕竟电池换下来还是要充的。 虽然在不同计算口径下，纯电动乘用车全生命周期的碳排放有高有低，但是目前总体上公认是会低于燃油车的。 但是商用车则不同，一方面是使用时的碳排放没那么小，另一方面就是制造时的碳排放会更多。 对于一台普通轿车，其综合油耗一般是8L/100km，而电耗则差不多是15kWh/100km，数值上大约是1:2。 而重卡则不然，重卡综合油耗一般是30-40L/100km，电耗是150-200kWh/100km，数值比大约是1:5。 这就导致如果想要降低纯电动重卡使用中的碳排放，就必须要大幅降低火力发电在电网中的比重。 但是这个过程并不是那么容易的，其中最重要的原因就是风、光等零碳电力的稳定性相对较差，电网不是那么愿意接收。 想要稳定输出，就只能先把电储存起来，而恰恰这一步又很难，这就导致我国实际上风、光的弃电还是比较多的。 但是如果能把这部分弃电直接用来制氢，我们就可以变相地把电能储存起来。 仅2018年，我国的弃电量就达到了1000亿kWh，可制氢超过180万吨，能满足1200万辆乘用车的用氢需求。 如果换算成商用车，也可以满足50-100万台重卡的用氢需求。 除此以外，利用工业副产品制氢的实际碳排放也很低。 而在另外一方面，一台纯电动重卡所需要的电池可以造10台普通轿车，50台五菱宏光miniEV，这部分所增加的碳排放将会远远超过造一个油箱的碳排放。 但是氢燃料电池重卡则不同，只需要一个100kWh左右的电池包和一套氢燃料电池反应堆，这部分制造碳排放就会小不少。 所以在碳中和的大背景下，纯电动重卡的未来也并不乐观。 前面说到纯电动重卡电池容量至少600-700kW/h，而且考虑到其苛刻的使用要求，电芯还必须要用比较好的。 根据瑞银估算，2021年动力电池的成本在700-800元/kWh，那么一台纯电动重卡光动力电池的成本就至少需要50万左右，要知道，现在一台国产高档牵引车也就是这么个价格。 而且，随着全球范围内电动化的快速推进，动力电池所需要的钴、锂等资源未来需求可能会存在缺口，如果重卡也电动化，更会加剧这一情况，推高动力电池成本上升。 事实上，受疫情、战争等多方面因素叠加影响，最近电动车的价格已经涨了很多了。 而另一方面，虽然目前氢燃料电池重卡补贴后售价也还是超过100万，高于纯电动重卡。 但是氢燃料电池汽车目前仍处于起步阶段，类似于电动汽车十年前的水平，因此其成本居高不下很大一部分是因为市场规模太小。 随着越来越多的车企进入燃料电池领域，燃料电池系统的成本相较于去年已经有了很大幅度的下降。 可能用不了几年，氢燃料电池重卡的成本就可以和纯电动重卡持平，这在乘用车上是相对比较难实现的。 最开始说补能对于纯电动重卡来说是噩梦，但是对于燃料电池重卡就相对轻松许多。 不同于乘用车，重卡的日常行驶路线基本十分固定，要么行驶在国道和高速公路上，要么就停在各个城市的公路物流中心。 所以，其实只要在上面这些地方布置好加氢站，基本上就可以100%覆盖氢能源重卡的使用场景了。 最重要的是，氢燃料电池重卡真的可以实现“加氢10分钟，开车4小时”，而且是现在就可以。 正式基于以上这些因素，国家其实对氢能源商用车的扶持力度非常大，北京、上海、广东也在近期相继进入首批“氢燃料电池汽车示范城市群”。 相信在整个行业的共同努力下，下一个十年，氢燃料电池商用车也可以像纯电动乘用车一样逐步得到市场的认可。 我是@三斤哥，一个新能源、变速箱、智能网联都有涉足的汽车主机厂工程师。有兴趣的朋友可以关注我，我会从汽车工程师的角度给大家分享相关知识、解读热点问题。 