“2024年,特斯拉将从纯电动领域切换到氢能领域,并将推出令人惊艳的Model H!”
“过去,我对fool cells存在错误认识,其实这项技术很棒!”
在刚过去的4月1日愚人节,特斯拉CEO马斯克在推特上发布了这么一条消息,令众人吃惊。
不用问,从言语之间——比如继续玩着把氢燃料电池的英文“fuel cell”故意写作“fool cells”的老梗,就知道这当然又是马斯克开的一次愚人节玩笑,而这一次又拿氢燃料电池车(FCEV)开涮,很显然,马斯克心中对FCEV依然充满了不屑。
马斯克早已不是第一次公开嘲笑FCEV——之前,马斯克就曾把FCEV形容为“脱裤子放屁”。而在“排放门”事件还没发生之前,大众也曾嘲讽FCEV的环保贡献度“还不如我们的柴油车”。
在一片嘲讽声中,丰田从1992年开始就着手FCEV的研发,此后从未中断过,大有愚公移山之决心。
在北京2022年冬奥会和冬残奥会上,丰田FCEV车队的出色表现,更是狠狠地打了那些自以为是“智叟”的欧美车企的脸。
由于在冬奥会比赛项目中,冰上项目约占三成,雪上项目的占比更达七成,因此与夏季奥运会相比,冬奥会的选址对于自然条件的要求也会更为严格,在气温、降雪量、地形上都有一定要求。
在本届冬奥会的各个比赛场地中,有同纬度上冬季相对较冷的区域,也有最高海拔达2000米以上、落差达900米的山区。如此苛刻的环境,不仅是对运动员身体素质的一场考验,也是对赛场运输车辆性能的一次检阅。
在这次冬奥会上,丰田一共派出了247辆FCEV,其中有140辆第二代MIRAI,107辆柯斯达氢擎(含2辆福祉车)。最终,丰田的FCEV车队在不负众望地完成各项任务的同时,还成功完成了“四度”挑战——
温度:在零下28℃低温下仍能正常运行;
坡度:无惧16度的坡度,成功征服所有赛区里最陡的坡;
高度:成功登上海拔2198的山峰;
长度:车队累计行驶里程达397,104公里,相当于环绕地球10圈。
更值得一提的是,在北京2022年冬奥会和冬残奥会运行期间,这247台FCEV,共减少了113,737.44公斤二氧化碳的排放。大家可能对这个数字没有概念,但如果把这些二氧化碳都装进易拉罐里的话,拿来1.75亿个罐子都不够装!这样的“战绩”,换作是纯电动车,又能达成多少?
这个FCEV车队身肩运送冬奥会选手和与会人员在北京、张家口和延庆三个赛区之间移动的重任,这就要求车辆在可靠性和性能上都不能“掉链子”。最终,具有补能快、续航长、性能强三大显著优势的FCEV,在这种低温且地势陡峭的偏僻山区中稳定、可靠地完成了各项任务,这种高适应性正是纯电动车所无法媲美的。
丰田第二代MIRAI电机最大输出功率达134kW,在一次完全加注氢气的条件下,曾连续行驶1360公里,创下新的吉尼斯世界纪录,完成冬奥会的运送工作对它来说完全是“小菜一碟”。
在中国,如果要选择一种电动车来取代传统燃料车,FCEV无疑是当下最理想的选择。据网上数据显示,截止2021年底,我国纯电动车(BEV)保有量为640万台,公共及私人充电桩保有量为261.7万台。理论上,平均下来每2.44台车就配有一个充电桩。但现实情况是,时至今日,充电难的问题依然困扰着绝大多数纯电动车用户,归根结底,还是因为充电桩分布不均、充电时间长。在像中国这样幅员辽阔的国家,这些弊端会更加突出。
而FCEV就能很好地解决这个问题。在这次冬奥会上,运营的FCEV总共一千余辆,示范区内共建有30多座加氢站,平均下来大概30台FCEV才能分到一个加氢站,但已经足以支持这些FCEV按计划完成运送任务。
事实上,冬奥会上的这个FCEV和加氢站的数量比例已经十分高了——要知道,截至2021年,我国带内燃机的机动车保有量超3.7亿台,但加油站只有大概12万座(2020年数据),也就是说,平均每3000多台车才配一个加油站,但就已能满足目前的补能需求。FCEV加氢能做到和加油一样快,如果哪天加氢站能达到加油站的数量,相信FCEV被迅速普及就是水到渠成的事了。
这次冬奥会上FCEV的运营是全球最大规模的一次FCEV应用,作为这场示范的“主角”,丰田让FCEV以及建设氢能社会的可行性被更多人看到;汽车电动化的未来应该走向何方,在人们心中也将会有更清晰的答案。
在发展FCEV、建设氢能社会上,一直以来争论从未停歇过,但丰田在这方面的投入同样从未停止过,更极具前瞻性地率先在中国市场,撒下了发展氢能技术的种子。
2017年,丰田在位于江苏常熟的丰田汽车研发中心(中国)有限公司建立首座加氢站,以启动FCEV在华实证实验工作;
2019年11月的第二届进博会上,丰田带来了包括MIRAI Concept(即第二代MIRAI)、氢燃料电池巴士SORA在内的一系列FCEV车型,首次向中国观众具像化地展示了未来氢能社会的可行性;
同年,丰田章男造访清华大学,并成立了联合研究院,就未来5年将针对氢燃料、未来出行等问题展开共同研究;
2020 年 8 月,亿华通、丰田与另外4 家汽车厂商共同成立了“联合燃料电池系统研发(北京)有限公司(FCRD)”;
2021年3月,丰田携手北京亿华通成立 “华丰燃料电池有限公司 ( FCTS)”,共同推进商用车燃料电池系统事业发展。该公司将生产及销售FCRD开发的适用于商用车的燃料电池系统。该项目总投资额约为 80 亿日元(约合人民币4.7亿元),亿华通和丰田各出资 50%;
在2021年11月的第四届进博会上,丰田亮相FCTS的首套针对中国市场研发,主要用于商用车的氢燃料动力系统TL Power 100。
TLPower100实现101kW的动力输出、业界领先的711W/kg、4.9kW/L的高功率密度,以及长达3万小时的超长耐久性。
前面说到的丰田FCEV车队在北京2022年冬奥会和冬残奥会上提供服务,也是丰田在中国推广FCEV、促进氢能社会建设的又一番尝试和实践。
以柯斯达氢擎为例,它是丰田专门为北京2022 年冬奥会和冬残奥会设计开发,由丰田汽车研发中心(中国)有限公司进行研发,在四川一汽丰田进行生产。这也是丰田汽车首次在海外实现氢燃料电池技术从研发到生产的全流程“本土化”。而柯斯达氢擎福祉车可以帮助残障运动员在不下轮椅的前提下,利用后门自动升降式装置实现快速上下车,体现了丰田对于特定人群的人文关怀。
尽管丰田的氢能技术普及度还远不及几乎同期发展的HEV,其发展过程也一直伴随着各种困难、非议和嘲讽,它们就像一座大山,拦在丰田前进的路上。但在明白了氢能技术的种种优势之后,丰田便咬定青山不放松,始终坚持FCEV的研发,甘当那个决心移“山”的愚公,任尔东西南北风。
在丰田持续不断的研发和推广,以及采用“合纵连横”的合作模式下,近年来中国FCEV的发展速度也提升到了前所未有的水平。
对FCEV嗤之以鼻的人不在少数,但如果从解决能源供给体系危机的角度出发,或许就能理解丰田对FCEV的执着。
人类其实从不缺能源,风能、水能、核能、太阳能、潮汐能都可以利用,但为何人类始终无法摆脱对化石能源的依赖?
2019年,化石能源在世界一次能源消费结构中的占比仍高达84%。
这是因为风、光、水等清洁能源的输出,无法保证始终和终端需求相吻合。不错,很多清洁能源都可以发电,但谁能保证我要用电时,日照就足够猛、风量就足够大、水量就足够多呢?
即便未雨绸缪,选在大晴天、刮风天、丰水期多发电,但如果消费端不能及时消耗这些电量,这些“绿电”的储存问题又是一大难题。电能不能被有效储存,就无法实现及时、足量的电力供给。电力供需两端的波动难以保持同步,大量的风、光、水电只能无奈地被弃用。
关于储能,人类确实想过很多办法,但受限于成本、环境、安全等多种因素,目前最主要的储能手段依然还是抽水蓄能这种老法子——截至2018年底,抽水蓄能电站在储能市场的占比仍高达94.3%!
而建立氢能体系,就可以很好地令电力生产端和需求端实现解耦。
在氢能体系中,我们可以尽可能多地利用可再生能源发电,然后电解水制氢,再像储存石油和煤炭那样把氢储存起来。氢作为终端能源,除了可以用于FCEV上,还可以用于家庭供电,在摆脱对化石能源的依赖的同时,不仅仍然能获得同样稳定、快速的能源供给体验,还做到了真正意义上的绿色环保。
当然,要建立氢能体系,现阶段最大的制约因素还是加氢站太少。而发展FCEV就是帮助快速建立氢能体系要迈出的第一步。
建设加氢站有助于推动FCEV发展和建立氢能体系。中石化已经宣布“十四五”期间计划在全国建成1000座加氢站。
迈出第一步当然很艰难,但丰田总是勇于迈出这一步。当年,作为第一个要下定决心发展HEV的车企,丰田也是力排众议,默默耕耘和布局,凭一己之力开辟了HEV市场,率先让HEV得到全球消费者的广泛认可。后来随着更多车企的加入,HEV市场也进一步被壮大。
从达成第一个100万辆用了整整10年,到如今卖出100万台只需不到9个月时间,现在再回过头来看,HEV市场实现快速普及,其实就是“捅破一层纸”的事情——当HEV的良好口碑累积到一定程度之后,市场自然也会被迅速引爆。
要快速发展FCEV,同样也需要有人去捅破那层纸。
目前,以中国为例,氢能技术正逐步被重视。远的不说,就在3月23日,国家发改委、国家能源局联合印发了《氢能产业发展长期规划(2021-2035年)》,明确表示“氢能是战略性新兴产业的重点方向,是构建绿色低碳产业体系、打造产业转型升级的新增长点。”
《氢能产业发展长期规划(2021-2035年)》的发布,明确了我国氢能产业未来的发展方向、应用前景以及核心目标,对氢能的重视达到了史无前例的高度。
全国各地的加氢站也在密锣紧鼓地筹建中。未来,氢能体系一旦建成,能源供给不再受限,补能依旧快捷方便,还能实现真正的环保。“双碳”目标如何达成?靠的不是纯电动,而是像氢能这样的技术——只有在实现真正的“零排放”的同时,无需以牺牲消费者出行自由度为代价的技术,才能更容易被市场接受。
HEV因为无需改变用车习惯就能达到节能效果而被市场广泛接受,FCEV加氢跟加油一样快,不存在续航焦虑,适应性更强,同样具备像HEV那样被快速普及的潜质,是现阶段最理想的终极环保解决方案。
FCEV拥有补能快、续航长等比纯电动车更实用的优势,只要工业端一起努力,把产品技术、基础设施等困难一一解决了之后,FCEV无疑更具备被快速普及的潜力。
丰田一直甘当“愚公”,行业的发展也需要像丰田这样的“愚公”。在汽车电动化上,丰田一直坚持多路并举的战略,为行业提供了更多样化的选择,也为自己在未来的发展中争取了更多主动权。所以,这一次丰田又走在行业前面,这一点都不令人意外。现在的丰田,只不过是把过去在推广HEV时的努力和干劲,在FCEV领域又重演了一遍。
文 | 谢子珺