近日,華為的一場簽約引發了無限遐想。7月8日,華為公司與大連化物所簽署了戰略合作協議。這個研究所擁有我國能源領域的第一個研究氫能源燃料電池的國家實驗室。
然而晶片哥要告訴你的是,氫能源曾是新能源汽車的主流技術路線,現在氫能源重新“火了”,世界各國對氫能源研發投入都很大。那麼氫能源車能否取代電動車?中國在這方面有什麼樣的佈局?關注晶片哥,我們接著往下看。
氫能源能否取代鋰電池?
剛結束的東京奧運,運動員的日常接送採用氫能源汽車。緊接著8月15日,印度總理莫迪宣佈投入100萬億印度盧比建設氫能源生產中心。就在同一天,中國石油首座冬奧加氫站投入使用。
歐盟更是大手筆,規劃了長達30年的戰略,直接砸了4500億歐元,用來發展氫能源。
與此同時,中國正逐步退出鋰電池新能源車補貼政策。這是否代表了氫能源才是新能源汽車發展的未來,而鋰電池將會被淘汰呢?
你也許有印象,新能源汽車從一開始就有多種技術路線,純電動、混合動力、氫能源等。
你可能不知道的是,最早佈局新能源汽車的國家就是日本,汽車一直是日本支柱產業。現在看來,日本彷彿是把自己的未來梭哈在了氫能源發展方向上。
其實,日本最開始沒有押寶氫能源。豐田在1997年就推出國油電混合動力車型普銳斯。純電動方面日本車企也非常領先,日產在2009年就推出了第一款經濟型純電動車。
但很快,日本汽車公司以豐田為首,紛紛轉向另一條技術路線,即氫燃料電池技術。
日本的發展方向,可是由最懂造車的三大車企內部人士決定的。日本將幾大發展路線都嘗試了。最終才選擇的氫能源,這種戰略是經過深思熟慮的。
日本的選擇錯了嗎?
其實,日本的選擇沒有錯,是中美兩國,用自己龐大的市場,硬生生把鋰電池技術路線,掰成了主流。
要知道,即使到了現在,全世界83%的氫能源專利仍屬於日本企業,日本的豐田公司,一家就獨佔了全世界48%的氫能源專利。當年的日本,更是對氫能源技術幾乎完全壟斷。
但任何產品,剛開始都是不完美的,需要市場給出反饋,企業繼續投入資金研發,不斷迭代,才能讓技術越來越完善。
而日本的悲哀就在於沒有這麼大的市場。日本非常依賴海外市場來養活自家企業,汽車產業也一樣。
日本既沒有足夠大的國內市場,來撐起氫能源車的整個產業鏈,還要搞技術壟斷。把全產業鏈幾乎所有的錢都賺走。其他國家怎麼甘心當日本的產品傾銷地呢?
於是兩個最大的市場,中國和美國心照不宣倒向電動汽車技術路線。
前幾年,中國對新能源汽車的補貼力度很大,但只補貼純電動和插電混合動力,氫能源汽車在補貼範圍之外。美國的做法也差不多。目的不言而喻。
於是越來越多車企開始投入資金研發,造電動汽車,市場規模越來越大,技術不斷迭代。電動汽車最終完全超越了氫能源汽車,各項指標都優於氫能源車。
所以,並不是日本的產品好,就能佔領市場,而是日本要讓自己的產品在市場裡,有機會完善產品,繼續討好市場。
2020年,全球只銷售了氫能源汽車9006臺。全球加氫站中投入運營的僅有504座。
失去中國和美國這兩個巨量市場,日本技術再先進也沒有用。拖幾年,先進技術也落後了。
那麼為什麼今年各國重新拿起氫能源技術呢?因為氫能源的一個優點,是鋰電池技術不論怎麼發展也實現不了的。那就是理論上,氫能源可以在全生命週期都不產生碳排放。
我們首先從排放來對比。在化石能源中,即使像天然氣等清潔能源,雖不產生硫化物和氮氧化物等汙染氣體,但燃燒時還是會生成二氧化碳。而氫氣燃燒生成的物質只有水。
我們再從生產上來對比,要知道電池在生產階段很難做到零碳排放,而且廢電池回收利用率現在並不高。
即使是壽命最長的磷酸鋰電池也只能迴圈充放電八年左右,處理不當,對環境的汙染比二氧化碳更加嚴重。而氫氣理論上可以靠電解水的方式製取。
事實上,靠風電、光伏、水電等清潔能源電解水來製取的氫氣,被稱為“綠氫”。人類早就能夠製取。使用“綠氫”已經能做到全產業鏈零碳排放,只是現在“綠氫”的生產成本還很高。
另外,氫的能量密度是石油、天然氣等燃料的三倍以上。燃燒氫氣的發動機熱轉化效率比燃燒汽油的發動機效率更高。氫能汽車在滿氣情況下行駛數百公里不在話下。
氫能理論上還比電池要安全,韓國公司對儲氫瓶進行了高空墜落試驗、爆破試驗、耐火試驗等十五項測試,通過了世界上最苛刻的聯合國全球統一標準。
但氫能源技術,想要得到發展,也有一些難關很難跨過去。
最主要的就是安全問題,要知道氫氣可以燃燒也可以爆炸,初期的買家並不信任氫能源車。也許經過技術進步,氫能源車可以很安全,但這不是一朝一夕的事,不應該強迫消費者購買氫能源車當小白鼠。
鋰電池汽車在初期碰到過這個問題,電動車自燃的新聞常常登上頭版頭條。消費者對鋰電池自燃和車禍後起火的事件非常關注。當時很多人想著先觀望,等鋰電池安全技術成熟了再購買。
而氫氣卻不只可以燃燒這麼簡單,它會爆炸而且威力驚人,爆炸會傷及車主之外的人。誰都不想自己等紅綠燈的時候被爆炸波及,所以氫能源車一旦發生爆炸事故,社會輿論這關就過不去。
然後便是氫氣的運輸成本太高。按照計算,一輛大卡車能運送的氫氣,只能加滿5輛家庭自用小轎車。氫氣還能腐蝕現有的天然氣管道。這些技術難題都很難解決。
馬斯克就曾稱氫氣用在汽車上是荒謬的。以現在的眼光看,天平完全傾向鋰電池技術。
我國為什麼要發展氫能源?
你敢相信嗎?
現象級電影《流浪地球》竟然可以和哲學聯絡起來,這部電影裡有一個“飽和式救援”的概念。電影中幾個救援小隊,同時救援一個重要設施,只要有一個救援小隊能抵達,救援任務就成功了。
“飽和式救援”能夠以極高的冗餘配比來提升救援這件事的完成機率。塔勒布在《反脆弱》一書用了整本書來寫這個概念,而《反脆弱》的出版比《流浪地球》原著小說晚了八年。
現在的中國,就是這種飽和策略的踐行者。
比如,目前新冠病毒疫苗研發有5條技術路線,核酸疫苗,腺病毒載體疫苗,滅活疫苗,重組蛋白疫苗和減毒流感病毒載體疫苗。
英國疫苗和俄羅斯疫苗只選了其中一種;美國疫苗覆蓋了其中兩種。而中國選擇在所有的五條線路同時研發。時至今日,全世界4條路線的疫苗已經獲批上市,而中國的疫苗佔了3種。
鍾南山在上海科技大學2021屆畢業典禮上還透露,中國有71個疫苗正在研發,9個在臨床三期試驗中,2個已經被世衛組織列入緊急使用清單。
而中國在新能源領域,一樣採用飽和式策略。十多年前,國家只知道世界的發展遲早要擺脫化石能源。
但是沒有人能知道,哪一個新能源技術路線最終可以取得突破。既然不知道,那就全面下注。
從清潔能源生產角度,中國在光伏、風電、核電各個領域全面開花。特別是光伏產業,已經佔據全球70%的產能。
從消費角度,一開始有氫能源、混合動力、純電動幾種技術路線齊頭並進,中國也是在這幾條技術線路上同時發力。
現在形勢越來越清晰,純電動應該是新能源車技術路線的主流,而中國也跑出來蔚來、比亞迪等一眾新能源獨角獸車企。
而在運輸環節,中國有特高壓技術。而電解制氫並用管道運輸氫氣,也是能源運輸的發展方向之一。
另外現在清潔能源有一個大問題,就是儲能,儲能技術的發展方向非常多。比如抽水儲能、超級電容、壓縮空氣儲能等,儲氫就是儲能技術的發展方向之一。
事實上,我國之所以在去年年底提出“碳中和”,是因為我國有底氣實現它。我國的清潔能源產業已經形成全產業鏈閉環。
我國清潔能源產業已經全部可以脫離國家補貼獨立運營。接下來依靠市場的力量,這些產業將自然生長壯大。但未來不排除其他的發展方向後來居上。
形成今天這種局面,中國其實已經在所有技術路線上整整下注了20年。反觀日本,氫能源可不是日本第一次押錯技術路線。
當年的光刻機巨頭尼康和佳能全面押注“幹刻法”,而名不見經傳的荷蘭小公司阿斯麥爾聯合臺積電研究出了“溼刻法”,突然就將尼康甩開。自此,日本在晶片領域失去了很大話語權。
在電視機產業,日本的松下公司曾全面押注等離子螢幕技術,後來液晶電視成為市場主流。2016年,日本夏普公司守著好幾個錯誤的技術路線,被富士康收購。
一次次面對窘境,既不是運氣問題,也不是日本產業界的人士不夠聰明不夠專業。可能日本的格局需要開啟,要重新思考小國生存之道。
《人民日報》曾對中國選擇五條路線同時研究疫苗作出評價:目標很明確,一定要保證成功。如果比喻成一場戰鬥,那就是不管投入多少火力都要攻下“山頭”。