NEXO——現(xiàn)代汽車的氫能野望
【太平洋汽車網(wǎng) 行情頻道】
在獨(dú)立能源研究機(jī)構(gòu)E4Tech出版的2018年氫能報(bào)告中,開篇用「震驚」來形容了韓國(guó)的燃料電池發(fā)展規(guī)劃,文中寫到——
現(xiàn)代集團(tuán)將在瑞士和韓國(guó)分別投放1000輛燃料電池卡車,與此同時(shí)規(guī)劃了2022年年產(chǎn)4萬輛燃料電池汽車的計(jì)劃。事實(shí)上,現(xiàn)代集團(tuán)對(duì)「燃料電池2030」的愿景看起來非常確定:現(xiàn)代擬在2030年實(shí)現(xiàn)每年70萬臺(tái)燃料電池的出貨量,并籍此進(jìn)入交通以外的其他領(lǐng)域。
也正是在過去這一年,現(xiàn)代汽車發(fā)布了純FCV平臺(tái)打造的燃料電池SUV——NEXO。NEXO之于現(xiàn)代,有著豐田Mirai的標(biāo)桿意義——經(jīng)歷了途勝iX FCV的嘗試與迭代,NEXO是現(xiàn)代汽車將燃料電池技術(shù)的集大成之作,相較于它對(duì)于現(xiàn)代乃至韓國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的象征意義,單個(gè)車型的潛在商業(yè)化成就反倒顯得不那么重要了。
一, 燃料電池背后的氫能
氫是重要的「二次能源」。盡管氫氣在自然界中幾乎沒有天然存在,但它卻是最為獨(dú)特的能源形式之一——制備氫氣的渠道多種多樣,通過電解水、化石燃料、煤制氫、化工副產(chǎn)等等一系列方式,都可以制造出這最簡(jiǎn)單的單質(zhì);與此同時(shí),氫燃料電池的應(yīng)用場(chǎng)景又極為豐富,無論是家庭發(fā)電、微型電站、汽車、火車、無人機(jī)或是單人電源,燃料電池都可以作為能源轉(zhuǎn)換裝置。制備方式多元、使用場(chǎng)景豐富,給予了氫能廣闊的想象空間,同時(shí)也決定了氫能的戰(zhàn)略高度:因?yàn)槟茉吹淖兏锊粌H是資源形態(tài)的變化,更會(huì)催生人類生活方式和技術(shù)手段的嬗變。
盡管氫能是化學(xué)能,但是不同于石油,它的制造和利用都離不開電,在「能源版圖」中,它是介于化石能源和電能之間的新能源。如果做一個(gè)類比,氫能更像是電能衍生出的一種載體,好比是電力時(shí)代的「石油」。
從能源的大命題下來看,發(fā)展氫能從來都不僅僅是「燃料電池汽車」與「純電動(dòng)汽車」的路線之爭(zhēng):這兩者在原本由化石能源主導(dǎo)的交通領(lǐng)域中,是并存互補(bǔ)的新型能源,呈現(xiàn)了螺旋式發(fā)展——純電動(dòng)汽車車型更小,燃料電池汽車車型更大;純電動(dòng)汽車從乘用車和城市客車切入應(yīng)用,燃料電池汽車則由長(zhǎng)途商用車開始發(fā)展。而在道路交通領(lǐng)域之外,氫能也將發(fā)揮更顯著的優(yōu)勢(shì):潛艇、坦克、無人機(jī)、儲(chǔ)能、分布式電站,在這些領(lǐng)域,氫燃料電池都是可期待的解決方案。
事實(shí)上,各類燃料電池的技術(shù)方案也已經(jīng)在不同領(lǐng)域展開了商業(yè)化應(yīng)用,其出貨量在過去數(shù)年中持續(xù)增長(zhǎng):根據(jù)E4Tech統(tǒng)計(jì),2018年全球燃料電池的總出貨量已經(jīng)超過了800MW。這當(dāng)中最為主流的應(yīng)用就是發(fā)電和車用。而應(yīng)用于發(fā)電技術(shù)的燃料電池技術(shù)以固體氧化物燃料電池(SOFC)為主,此外、堿性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池(PAFC)和熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)也占有一定份額;在交通領(lǐng)域,則以質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)為主。SOFC啟動(dòng)溫度高(600-1000℃),適用燃料范圍廣,運(yùn)行效率高,適用于備用電源與熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP),其高出貨量是源于日本的家用燃料電池系統(tǒng)Ene-farm的持續(xù)推廣;而PEMFC工作溫度低,能夠?qū)崿F(xiàn)更快的啟動(dòng)速度,同時(shí)有更高的功率密度與更長(zhǎng)的壽命,因而已經(jīng)成為公認(rèn)的車用燃料電池主流技術(shù)路線。
在韓國(guó)政府今年1月發(fā)布的「氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展路線圖」中,韓國(guó)政府提出了2025年實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)量10萬輛燃料電池汽車的生產(chǎn)體系,2040年累計(jì)產(chǎn)量達(dá)到620萬輛,并在同年實(shí)現(xiàn)FCV出租車8萬輛、公交車4萬輛和物流卡車3萬輛的目標(biāo)。而這一目標(biāo)的主要實(shí)現(xiàn)伙伴,無疑就是現(xiàn)代集團(tuán)。
之所以氫燃料電池汽車是氫能經(jīng)濟(jì)路線圖的核心,究其原因,是由于燃料電池汽車并不是孤立的技術(shù)個(gè)體,它的商業(yè)化即意味著能夠通過汽車產(chǎn)業(yè)的龐大體量來拉動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。而現(xiàn)代集團(tuán),也將借此機(jī)會(huì)躋身全球能源產(chǎn)業(yè)的玩家。與日本類似,韓國(guó)的工業(yè)從來都是立足本國(guó),以全球?yàn)槟繕?biāo)市場(chǎng)。試想在這樣極為前瞻而富有風(fēng)險(xiǎn)的規(guī)劃下,意圖實(shí)現(xiàn)的不僅僅是對(duì)外輸出燃料電池汽車和技術(shù),而與此同時(shí)能夠?qū)ν廨敵瞿茉?mdash;—在燃料電池汽車規(guī)劃的同時(shí),韓國(guó)政府要在2040年實(shí)現(xiàn)526萬噸氫氣的年產(chǎn)量,而計(jì)劃生產(chǎn)的620萬輛燃料電池汽車消耗氫氣也將僅占約30-50%。正如韓國(guó)總統(tǒng)文在寅所說:
(氫能產(chǎn)業(yè))這是一個(gè)黃金機(jī)遇,這將從根本上改變韓國(guó)國(guó)家能源系統(tǒng),同時(shí)為韓國(guó)帶來新的增長(zhǎng)推動(dòng)力。
二,凝聚技術(shù)實(shí)力的旗幟:NEXO
在氫能規(guī)劃的背景下,NEXO燃料電池汽車的旗幟意義就更為鮮明。
在NEXO之前,真正稱得上原生開發(fā)的燃料電池汽車,就只有豐田Mirai與本田Clarity,而將其技術(shù)參數(shù)作一對(duì)比,NEXO作為后發(fā)者,具備了完全的優(yōu)勢(shì)。而選擇C級(jí)豪華SUV車型進(jìn)行FCV開發(fā),無疑也是經(jīng)過了慎重考量:一方面,除了個(gè)別地區(qū),Mirai和Clarity在全球范圍的推廣并不算順利,C級(jí)SUV車型不僅吸取了前車之鑒,也避免了與這兩款車的直接競(jìng)爭(zhēng);另一方面,面對(duì)與純電動(dòng)車之間的競(jìng)爭(zhēng),F(xiàn)CV在大型車上的里程和充能優(yōu)勢(shì),無疑更為明顯,在這一細(xì)分市場(chǎng),純電動(dòng)車的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手就只有特斯拉Model X。
從現(xiàn)代發(fā)布在SAE的技術(shù)論文中來看,該款車型雖然聲稱是途勝FCV之后的第二代產(chǎn)品,實(shí)際上與前者已有較大的差異:在動(dòng)力系統(tǒng)上,途勝FCV是電機(jī)與電堆分離布置,而NEXO則設(shè)計(jì)了將電堆和電機(jī)整合的動(dòng)力元件,系統(tǒng)功率達(dá)到135kW,其中電堆達(dá)到了95kW,電電混合的技術(shù)路線能夠兼顧功率、效率與壽命;電機(jī)也從100kW升級(jí)到了120kW;緊湊的設(shè)計(jì)使得動(dòng)力系統(tǒng)體積下降了18%、重量下降14%,但系統(tǒng)運(yùn)行效率上升了5.1%,達(dá)到了60.4%。與此同時(shí),NEXO開發(fā)的FCV專用平臺(tái),使得可以在底盤上安裝三個(gè)52升的碳纖維氫氣罐,而不需要像途勝FCV將氫氣罐分為一大一小,這讓后備箱的體積也得到了顯著增加。除此之外,現(xiàn)代為NEXO配備了燃料電池系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng),每月對(duì)燃料電池的健康狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)并遠(yuǎn)程發(fā)送報(bào)告。
提升電堆功率、改善系統(tǒng)冷啟動(dòng)能力等等技術(shù)命題,都是這輛車在開發(fā)過程中歷經(jīng)克服的技術(shù)難題。在技術(shù)難題之外,NEXO匯聚的零部件成本無疑極為高昂,除了在動(dòng)力系統(tǒng)上大力投入研發(fā),圍繞C級(jí)豪華SUV的定位,現(xiàn)代在車架材料、底盤配置、輔助駕駛功能等方面也不惜成本。而選擇與奧迪開發(fā)燃料電池技術(shù)與平臺(tái),對(duì)于現(xiàn)代來說,無疑有助于降低未來的研發(fā)與生產(chǎn)成本;對(duì)于全盤投入電動(dòng)汽車的大眾集團(tuán)來說,也通過這項(xiàng)合作保留了FCV的可能性。
三, 挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存
NEXO為現(xiàn)代的燃料電池汽車技術(shù)立下了高端的標(biāo)桿。在這輛車的開發(fā)過程中,現(xiàn)代完成了對(duì)原生FCV乘用車平臺(tái)的驗(yàn)證,同時(shí)完成了對(duì)電堆以及燃料電池系統(tǒng)附件的驗(yàn)證。而現(xiàn)代對(duì)于燃料電池汽車的規(guī)劃遠(yuǎn)不止NEXO。
我曾在文章燃料電池的展望與辨析中寫過:
(在中國(guó))從需求端來看,燃料電池技術(shù)的主要應(yīng)用場(chǎng)景是中重載卡車、長(zhǎng)途客車,乘用車領(lǐng)域是大型乘用車。從供給端看,短中期內(nèi)氫燃料電池商用車的應(yīng)用場(chǎng)景,或是富氫地區(qū)的區(qū)域內(nèi)應(yīng)用;或是公路運(yùn)輸主干線的應(yīng)用。
純電動(dòng)車將會(huì)是中國(guó)新能源乘用車的主流技術(shù)路線,但由于中國(guó)市場(chǎng)龐大的體量,留給燃料電池汽車和燃料電池技術(shù)的市場(chǎng)仍然巨大;而中國(guó)快速發(fā)展的氫能產(chǎn)業(yè)鏈仍然有著多處空白:制氫、儲(chǔ)運(yùn)氫、加氫和燃料電池系統(tǒng)技術(shù),均有待持續(xù)的進(jìn)步——這同時(shí)也意味著機(jī)會(huì)。在燃料電池商用車的領(lǐng)域,各家企業(yè)都已經(jīng)展開拳腳:濰柴聯(lián)手大洋電機(jī)和巴拉德,要成為中國(guó)企業(yè)中的燃料電池系統(tǒng)領(lǐng)頭羊;燃料電池系統(tǒng)供應(yīng)商億華通則牽手豐田共同研發(fā)公交車動(dòng)力系統(tǒng);現(xiàn)代集團(tuán)在NEXO之外,同樣瞄準(zhǔn)了中國(guó)的燃料電池商用車賽道:部署了燃料電池卡車與客車的發(fā)布計(jì)劃,并有可能進(jìn)入中國(guó)的燃料電池系統(tǒng)供應(yīng)市場(chǎng)。
今年8月26日至9月8日在上海,現(xiàn)代開放了「現(xiàn)代氫世界」,意在進(jìn)入市場(chǎng)之前,傳達(dá)理念先聲奪人——會(huì)展展示了NEXO與燃料電池技術(shù),并進(jìn)一步呈現(xiàn)了氫能社會(huì)的愿景圖像。而在展館開幕中,現(xiàn)代汽車表達(dá)了對(duì)未來企業(yè)定位的展望:
在「保持全球燃料電池技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位」的同時(shí),在「交通運(yùn)輸行業(yè)以外的領(lǐng)域擴(kuò)大其在氫燃料電池技術(shù)開發(fā)方面的領(lǐng)導(dǎo)力」。
NEXO,只是點(diǎn)燃野望的火炬。
(圖/文/攝:太平洋汽車網(wǎng) 南昌01)
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