一半海水一半火焰 氢燃料电池乘用车几多欢喜几多愁

近日,日产-雷诺-三菱联盟宣布,将冻结2013年与戴姆勒、福特签署的燃料电池乘用车(FCV)商用化计划,集中力量发展纯电动汽车。福特和戴姆勒也宣布,关闭其位于加拿大的燃料电池合资公司。相反的是,现代汽车与奥迪宣布,双方就氢燃料电池汽车(FCEV)组件和技术签订多年期专利交叉许可协议,共同努力发展FCEV,现代汽车将授予合作方获得基于现代汽车专有技术零部件的权利,包括ix35氢燃料电池车和NEXO积累的技术。一半海水、一半火焰的发展现状,不禁让人好奇,究竟是什么原因让车企对氢燃料电池乘用车出现截然相反的态度。

巨大的投入与迟缓的商业化

巨大的投入和短期内无法实现大规模商业化运营,是部分车企无奈放弃氢燃料电池乘用车的重要原因之一。日产-雷诺-三菱联盟表示,由于氢燃料电池乘用车开发耗资巨大,难以同时开发多项技术,所以决定冻结三方计划,并将未来经营资源集中于纯电动汽车的研发。

丰田于1992年开始研发燃料电池汽车,1996年10月发布了首款燃料电池汽车FCEV。在随后的十多年里,丰田汽车陆续推出了FCHV-3、FCHV-4、FCHV-5、Toyota FCHV、Toyota FCHV-adv等车型,但受制于昂贵的单价和基础设施匮乏,丰田氢燃料电池乘用车没有量产和商业化。直到2014年12月15日,丰田在日本发布全球首款量产氢燃料电池乘用车Mirai。在氢燃料电池领域,丰田至少已经投入了数十亿美元,但由于居高不下的成本,使氢燃料电池乘用车的商业化之路并不平坦。从现有车型的售价上看,丰田Mirai售价6.9万美元,本田Clarity售价6万美元,远高于同级别燃油车。

据第三方数据显示,自2013年氢燃料电池乘用车进入市场至2017年底,全球总计只售出6475辆氢燃料电池乘用车。2016年前累计销售3000辆,2017年销售3382辆,其中丰田Mirai卖出3000辆,占比为75%,本田和现代汽车分别占比13%和11%。

中国电动汽车百人会理事长陈清泰表示,氢能是一种普适性的能源,氢燃料电池是一种普适性的转换装置,但开发和利用难度最大。北汽集团总经理张夕勇认为,氢燃料电池汽车对技术路线的挑战和颠覆是根本性的,要想在众多技术路线中胜出,必须在技术、成本上取得优势,还要在商业模式上走得通,这将是一个复杂的模型,必须在技术、成本以及商业模式上攻关。

乐观的前景与不乐观的现实

没人质疑氢燃料电池乘用车的市场前景。与其他能源相比,氢能具有显著的提取与应用优势,它不仅可以通过传统化石能源提取,还可以通过可再生能源制备,并具有燃热值高、清洁无污染、利用形式多样、储运方便等优点。

国际氢能委员会发布的《氢能源未来发展趋势调研报告》显示,到2050年,氢能源需求将是目前的10倍。预计到2030年,全球燃料电池乘用车将达到1000万辆至1500万辆。巨大的市场潜力使各国、各大企业加大了对氢能产业的研发,希望通过发展氢能来解决能源安全问题,并掌握国际能源领域的制高点。

“从能源角度来看,到2050年,估计氢能占能源比重约18%,具备2.5万亿美元的产值。另外,从现在到2050年,预计固态燃料将逐渐下降,气态燃料将成为主力。“中国市场巨大,氢能源技术前景广阔,预计在2050年,中国将率先进入氢能源时代。”中国工程院院士干勇表示。

然而,氢燃料电池乘用车发展的现实情况却不容乐观。张夕勇介绍,在技术上,目前氢燃料电池乘用车的电堆体积功率密度、低温性能、气瓶压力等核心指标还有很大的提升空间。在成本上,从材料购置成本和使用成本的角度来看,氢燃料电池乘用车都高于纯电动汽车,更无法与传统燃油车竞争。此外,加氢站的建设也制约了氢燃料电池乘用车的推广应用,特别是乘用车对加氢站的数量依赖度较高,当加氢站不能够达到加油站的普及程度时,将对推广应用产生消极影响。

开放的技术与协同的产学研

面对巨大的投入,不少企业已经认识到,只有减少重复性的研发投入及带动整个产业的参与,才能推动氢燃料电池乘用车的快速发展。作为氢燃料电池乘用车的引领者,丰田在该领域拥有大量专利。不过,有感于一家企业力量的弱小,丰田在2015年宣布,愿与其他汽车企业分享5700项氢燃料电池专利,且不收取任何使用费用。丰田表示,这些氢燃料电池专利绝大部分在2020年前免费,其中有关氢生产和供应的70项专利将无限期无偿提供。

奥迪和现代在氢燃料电池汽车领域的合作,也被认为是降低成本的举措。在双方均有丰富技术积累的情况下,通过合作降低研发成本,缩短开发时间。奥迪研发主管Peter Mertens在声明中表示,合作是实现燃料电池技术突破的明智之举,奥迪负责大众集团的燃料电池技术开发,并将充分利用现代的燃料电池零部件供应链。此外,现代汽车在声明中表示,两家汽车制造商达成一项多年专利交叉授权协议,该协议涵盖广泛的燃料电池电动乘用车零部件和技术。

在我国,燃料电池乘用车的发展一直受到政策的强力推动,并在商用车领域已经取得一定进展。全国政协副主席万钢表示,我国氢燃料电池汽车的商业化、产业化仍比较滞后,特别是产业生态和市场还没有建立起来,存在诸多明显的问题,如产业化、商业化进度显著落后;关键技术难题久攻不下,且差距明显;产业链比较薄弱,工程化能力不足;企业主体作用缺失;制氢、供氢和加氢的系统比较落后,造成氢成本剧增;技术标准、检测体系严重滞后;国际开放合作还急需加强。

陈清泰建议,氢能产业的发展涉及到跨界技术的协同,涉及到产业链的重建,需要产业政策、能源政策、基础设施、商业模式及技术标准、政策法规等诸多领域配合,这将是一个大系统,需要产、学、研齐心协力。基于氢能发展巨大的外部性和系统性,政府应承担起统筹各方、促进建立良好产业生态的责任,充分发挥市场的力量。