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博世/大陆/佛吉亚等争相入局 “氢车”何时才能熟路?

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凭借零排放、续航里程长、加氢时间短、能量转换效率高等特性,氢燃料电池汽车正逐渐进入小规模商用阶段。以国内市场为例,2019年国内燃料电池就达到了2,737辆,相较于2018年的1,527辆,大增79.2%。按最新规划,今年国内燃料电池汽车销量争取实现5,000到1万辆的规模,2025年实现5万到10万辆的规模,到2030年争取实现百万辆规模。

氢燃料电池汽车如此广阔的发展空间,在近两年吸引了众多车企和零部件企业纷纷布局。例如本田、丰田、现代等整车厂,目前均已推出了可量产的氢燃料电池汽车,另外诸如大众、奥迪、宝马、雷诺、吉利、长城等也在进行相关的技术探索。而在零部件领域,博世、盖瑞特、佛吉亚、现代摩比斯等巨头亦在积极响应市场需求,加大对氢燃料电池汽车相关技术的投入。

氢燃料电池未来可期 跨国零部件巨头争相布局

近日,佛吉亚宣布其已获得现代汽车重要订单——为现代汽车提供完整的储氢系统,包括10,000台储氢罐。据悉,这些产品均将在佛吉亚位于法国巴旺、专注储氢罐技术研发的全球技术中心内进行生产,预计2021年初开始交付。2019年7月,佛吉亚投资了约2,500万欧元在其位于法国巴旺的佛吉亚研发中心内成立全球技术中心,用于研发储氢系统,该中心计划于2020年第二季度起投入运营。

此次佛吉亚成功获得现代汽车订单,可以说是对其过去几年在氢燃料电池领域所做的努力给予的肯定。为推动氢燃料电池在汽车行业的发展,过去几年佛吉亚投入了大量资源,来探索这项技术的可能性。例如2017年5月,佛吉亚通过与STELIA航天复合材料公司合作,获得了为燃料电池汽车设计碳纤维复合材料高压储氢罐,并将其工业化以及商业化的能力;2017年9月,佛吉亚与法国CEA签订五年合作协议,就燃料电池堆技术的研发项目展开了合作。2019年11月,佛吉亚与米其林正式建立氢能源出行合资公司SYMBIO,用于研发、生产和销售针对轻型车、商用车和卡车以及其他应用领域的氢燃料电池系统,新公司欲在欧洲、亚洲和美国建立三个生产基地,以满足全球主要汽车市场客户的需求。

在佛吉亚集团首席执行官柯瑞达看来,燃料电池电动车技术将在未来十到十五年内成为动力总成系统的重要组成部分,尤其针对商用车领域。为此,在2019年上海车展期间佛吉亚曾宣布每年将在燃料电池技术研发上投入约1,500万欧元的经费,到2030年,佛吉亚意欲通过SYMBIO在燃料电池领域获取25%的市场份额,并实现约15亿欧元的营业额。

博世在氢燃料电池领域的布局也是由来已久。2017年9月,博世与氢卡车初创公司尼古拉汽车公司达成合作,共同研发氢燃料电池电动卡车。同年11月,博世与潍柴动力建立合作,共同开发生产氢燃料电池及相关部件。之后,博世又陆续与Powercell、庆铃汽车等在氢燃料电池领域达成一致。

基于这一系列的布局,2019上海车展上博世首次展出了包括电动空气压缩机、氢气喷射器、氢循环泵等在内的燃料电池关键零部件。与此同时,为更好地研发、试制氢燃料电池动力总成相关产品,博世还在中国建立了氢燃料电池中心。2019年12月,该氢燃料电池中心在无锡奠基,按照规划将于2020年底建成,2021年实现小批量生产。博世认为”最晚到2030年,将在动力总成系统中发挥重要作用。”

为推动氢燃料电池技术的发展,2019年大陆集团亦成立一个专门的燃料电池实验室,用于开展相关的研究。该实验室由大陆集团与德国开姆尼茨工业大学联合设立,核心是一款高性能测试台,该测试台可模拟环境变化,这对氢燃料电池性能的评估非常重要。比如大陆集团可凭借该测试台,在不同温度、压力、湿度乃至不同载荷的仿真环境下对燃料电池系统进行测试。

而盖瑞特更是早在2016年就为本田氢燃料豪华轿车Clarity提供了两级电动压缩机,其首创的结构设计实现了在驾驶舱内布置氢燃料电池堆,释放后排空间,完全满足5人乘坐需求。2019年上海车展,该产品在盖瑞特展台进行了展出,彼时盖瑞特的这款氢燃料电池电动压缩机已经规划到了第三代,计划在2025年实现量产。

图片来源:盖瑞特

盖瑞特认为,现阶段氢燃料汽车发展存在的最大阻力还是成本问题,而要实现降本,关键路径有三个:需求的规模化、关键技术的革新,以及大规模生产制造经验和和生产的一致性。目前,盖瑞特正致力于与氢燃料汽车产业链各环节进行协同,共同降低成本,解决行业发展的成本痛点。

除以上这几家比较具有代表性的零部件巨头,另外诸如现代摩比斯、电装、马勒、舍弗勒、麦格纳、等,在过去两年也围绕氢燃料电池开展了一系列相关的研发。例如现代摩比斯,去年被曝投资了3亿美元在蔚山市附近建造燃料电池汽车配件厂,用于帮助现代汽车达成2022年生产4万辆氢燃料电池的目标,并在2030年将产能提升到每年50万辆。舍弗勒充分利用公司在材料技术、成型技术和表面处理等方面的传统核心技术,开发了燃料电池的关键部件 — 金属双极板。而继投资3000万元人民币在其苏州工厂旁建立了一间占地面积约1000平方米的燃料电池实验室后,又计划于今年年底前在苏州二期项目中投资建设燃料电池全自动组装生产线。

伴随着这些企业的争相涌入,目前氢燃料电池俨然成了市场一股不可忽略的新技术力量。

氢车虽好 商业化之路任重道远

2015年,10辆;2016年,629辆;2017年,1275辆;2018年,1,527辆;2019年,2,737辆。

回看过去五年国内氢燃料电池汽车的销量,可以发现尽管总销量并不高,但氢燃料电池产业的整体发展形势却在逐步向好。接下来如何实现这项技术更大规模的商用,是行业亟待解决的问题。

对此,现代自动车株式会社副社长李仁哲就曾建议可从加大基础设施建设、推出市场友好政策、政府发挥示范效应等多个方面着手。特别是扩大加氢站的建设,对于提升用户关于氢燃料电池汽车的使用体验具有重要意义。

据相关统计数据显示,2019年全球新增了83个加氢站,总数达到了432个,另外还有226个加氢站正处于计划建设的阶段,这其中仅330个加氢站可以向公众开放。而国内由于起步相对较晚,再加上加氢设备产业化能力不足、成本偏高,目前正在运营的加氢站不过50来个,且几乎不对外开放,只供特定的公交车队或运输车队使用。要想实现氢燃料电池汽车的快速普及,仅仅依靠目前的配套数量明显不够。为此,在由中国汽车工程学会牵头编制的《节能与路线》中,就明确提出到2020年,中国将建成100座加氢站;到2030年,这一数字将增至1000座。

图片来源:现代汽车

而在政府示范效应方面,现代汽车作为全球较早涉足氢燃料电池汽车的车企之一,通过和韩国政府的合作,已经实现了很多的示范运营,例如在城市清洁用车、警车等方面,现代汽车已经开展了很多的改造项目,积累了丰富的经验。发展到现在,现代在氢燃料电池汽车领域的发展势头已有超过“老大哥”丰田的趋势。

2019年,全球氢燃料电池乘用车销量创下历史新高,超过7,500辆,同比增长约90%。据悉,这些氢燃料电池乘用车主要来自现代的NEXO和丰田的Mirai,其中NEXO氢燃料电池汽车去年的总销量为4,818辆,丰田Mirai的总销量为2,407辆。为在2025年之前成为全球三大电池和燃料电池制造商之一,去年底现代汽车发布了“战略2025”路线图补充称,到2025年现代汽车目标是每年销售67万辆电动汽车,包括56万辆纯电动车和11万辆燃料电池电动汽车,其“野心”可见一斑。另据最新消息报道,去年底一辆现代Nexo 打破了氢动力汽车单箱氢气最远行驶距离的世界纪录,在法国境内行驶了约484英里(约778公里),突破了该车的预计行驶里程。

壳牌亚太区氢能业务开发总经理陈肇楠亦认为,加氢站建设是实现燃料电池车发展的必要条件,在这之外透明、持续、稳定的政策支持,是加氢站规模化建设和运营的重要支撑。此外陈肇楠指出,如果想实现氢燃料电池汽车的快速普及,还需要政府、汽车制造商和能源公司的紧密合作,共同完善氢产业链,保障氢的供应。比如政府应鼓励跨行业、跨地域的广泛合作,并将氢能作为能源管理,纳入国家能源战略体系,进一步明确氢能产业的国家主管部门。另外氢能产业链相关国家标准及规范也应尽快建立,并与国际标准协调完善,以尽早释放我国氢能发展潜力。

值得一提的是,目前在氢燃料电池汽车的发展方面,国家和地方政府已经在扮演重要的推手作用。此前国家出台的《国家创新驱动发展战略纲要》等重要文件中,明确提及要大力发展氢燃料汽车。地方层面,据不完全统计,为抢占氢能产业制高点,过去两年国内先后有二十多个省市相继发布了氢能和燃料电池的发展计划,并已初步形成了以上海、如皋为主要示范点的长三角,以佛山为代表的珠三角,和以北京、天津、张家口为代表的京津冀等多个主要的氢能产业集群。

其中在长三角地区,以上海为中心,目前已先后打造了如皋“氢经济示范城市”、台州“氢能小镇”等多个重点项目。围绕这些项目,预计到2021年长三角地区将建成超过40座加氢站基础设施,到2025年建成超过200座,2030年超过500座。保有量方面,到2021年长三角燃料电池车计划将超过5,000辆,到2025年将达到5万辆,2030年达到20万辆。

图片来源:福田汽车

京津冀地区,围绕2022年冬奥会,目前也在大力推广氢燃料电池汽车。早在2018年,张家口市氢燃料电池公交车就开始投入运营,首批上线49辆,2019年10月22日,张家口市公交集团公司再次投入100辆氢燃料电池公交车,到现在该市累计投入的氢燃料电池公交车已达到174辆,仅次于佛山。与此同时,张家口市也在大力推进制氢厂和加氢站建设。按照规划,到2022年张家口全市将完成19个县区加氢网络全覆盖。

此外,氢燃料电池汽车关键技术有待突破也是很重要的一方面,尤其是制氢、储氢、运氢、加氢技术等的不够成熟,催化剂、质子交换膜、碳纸、空压机、氢循环泵等关键材料严重依赖进口,制氢技术和成本还无法平衡,均在很大程度上制约了氢燃料电池汽车的发展。以氢气的储存和运输为例,众所周知作为一种热值极高的燃料,氢气需要在低温或者高压条件下储存、运输,然而这样不但成本高,还存在安全隐患,一旦出现事故,后果特别严重。

正是基于这些挑战,虽然氢燃料电池汽车具有高效、续航里程长等优点,但目前主要应用在商用车领域,如公交车、客车、物流车、卡车等,其要想真正实现大规模商业化,还有很长一段要走,至少在可以预见的未来,实现纯和氢燃料电池汽车的协调发展才是新能源汽车的发展之道。

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