2021年10月19日,首批進口氫能源汽車在大連口岸順利通關。本次140輛進口的豐田氫能源車Mirai,將在北京冬奧會期間提供相關服務保障工作。在冬奧會期間,氫能將出現在多個應用環節,奧運火炬採用氫作為燃料,氫燃料電池汽車將亮相。豐田Mirai作為全球首款量產的氫燃料電池汽車,在今年10月,第二代豐田Mirai在單次充氫氣行駛的情況下,跑出了1359.89公里的極限續航成績,打破了零碳續航(net zero)的吉尼斯世界紀錄。
電動汽車至少在1834年就已經存在了,遠早於汽油汽車的發明。從一開始,他們就面臨著和今天一樣的障礙:有限的續航里程和缺乏充電設施。
在距今100年前1921年的美國,40%的汽車為蒸汽驅動、38%的汽車為電力驅動,還有22%的汽車為燃油驅動,電動汽車的註冊總數達到了3.38萬輛。電動汽車的普及程度下降,是因為福特大規模生產的T型車(Model T)和其他汽油燃料汽車的推廣,以及1912年推出的自動啟動裝置(self-starter)的廣泛採用,自動啟動裝置是為了取代笨重的手搖曲柄。
到20世紀30年代初,路上幾乎沒有電池驅動的汽車了。發動機用了44年,淘汰了電池驅動汽車。
100年後的今天,2021年,(央廣網北京10月13日訊息(記者 牛谷月)10月12日,公安部發布的統計資料顯示,截至2021年9月,全國汽車保有量為2.97億輛,其中新能源汽車保有量達678萬輛,佔汽車總量的2.28%。202110/1311:07【環球網科技綜合報道】日前,中國氫能聯盟戰略委員會主任、科技部原部長、中國科學院院士徐冠華在公開場合介紹:“當前氫能源已經成為我國能源戰略重要組成部分,截至2020年底,我國建成加氫站128座,氫燃料電池汽車累計保有量達7000多輛。”)
那麼問題來了,電動汽車(鋰電汽車)會不會重蹈100年前鉛酸電池的覆轍,再次被其他能源的汽車淘汰掉呢?比如氫燃料電池汽車?
這個需要從四個方面來考慮:
1、續航里程和能量密度,目前鋰電汽車的能量密度在200到300wh/KG,標稱續航300-600km不等,但是扣除高速行駛和空調損耗,標稱續航很難做到,續航焦慮還是存在的。有人說可以建電池換電站,類似蔚來汽車那種,這樣就沒有里程焦慮了,也有道理。不過之前有個betterplace公司,專門從事鋰電換電池的公司,已經在2013年破產倒閉了。這條路線能否成功,還需要時間的驗證。
2013年5月26日,Better Place中國區的官方微博上寫道:“Today is very sad and difficult for all of us-the Better Team.(對於Better place團隊,今天是個悲傷與苦難的日子)”寫完這句話後,他們留下了一個悲傷的表情。當天,以色列的Better Place宣佈已向法院提交申請進入破產清算。圖片來自百度betterplace
看看氫燃料汽車的續航,第二代豐田mirai加一次氫氣續航已經突破1360km,氫氣的質量能量密度約為 120 MJ/kg ( 33.6KWH/KG ),約為汽油、柴油、天然氣的2.7倍,氫燃料電池電堆的熱效率通常在60%以上。
2、L5級無人駕駛的到來,屆時路上的汽車基本上都是無人駕駛的汽車,人類那時候駕駛汽車,就相當於今天在馬路上騎馬一樣的怪誕。對續航里程的要求會越來越高,人類停留在汽車上的時間會越來越長,在車上辦公,在車上睡覺,在車上吃飯,因為車子不需要人類駕駛,車子就變成移動的房子了。這個時候的汽車對續航里程的要求也會越來越高,氫能汽車的佔比也會隨著L5無人駕駛汽車的普及而快速佔領市場。目前L2級自動駕駛已經實現了商用和普及,預計2021年~2025年是L3級自動駕駛技術的時代,2026年~2030年,L4級自動駕駛技術或許能逐漸成熟,並實現商用。至於L5級自動駕駛技術,預計2031年到2040年之間,有望實現商用。
3.安全性,之前鋰電pack圈子有個朋友說過一句話,印象深刻“7000節大炮仗,你敢買啊?”印象深刻,至於鋰枝晶、熱失控這些比較專業,就不聊了。氫氣的洩露與控制,是燃料電池系統安全隱患的主要來源,屬於物理層面,透過瓶閥可以控制。而鋰離子電池的安全隱患則主要來自於不易控制的鏈式反應,屬於化學層面。因為鏈式反應速度極其短暫。就可控性角度說,鋰離子電池的控制難度要高於燃料電池。
4、經濟性
寧夏寶廷氫氣價格,16.8元/kg
寧夏寶廷加氫站16.8元/kg,廣東佛山國聯70元/kg,差價53.2元。如果按照百公里1kg氫氣消耗計算,是0.17元/km。如果按照豐田mirai,百公里0.55kg/km氫氣計算,是每公里大約0.1元/km。
山西那邊煤化工治氫的出貨價是10元/KG以內,隨著國內風電、光伏治氫的大批企業跟進,氫氣的價格,在將來是可以預見的,會持續降低的。
鋰電汽車以百公里15度電來算,目前某市民用電價為0.5元/度,大約0.075元/km一般商業用電在1.8元左右,大約0.27元/km。
基於以上四點,鋰電適合乘用車,適用於市區內短途行駛,氫燃料適合商用車,適合長距離行駛。但是隨著L5級無人駕駛的實現,未來所有的汽車可能都是物流車,只是車子內部的裝修不一樣罷了,裝人和裝物的車內裝修區別。L5級無人駕駛汽車會對續航里程要求越來越高,氫燃料電動汽車的續航是比鋰電長的,那個時候氫燃料電池汽車的市場份額可能會像100年前的內燃機發動機汽車一樣,快速的搶佔市場份額,至於能否淘汰鋰電汽車,這個需要歷史去驗證了,以上觀點都是個人推測。
整理了一下電動汽車發展歷史
1834年,世界上第一個電動機
Alamy1834年佛蒙特州的托馬斯·達文波特製造了第一臺有用的電動機。包括邁克爾·法拉第(Michael Faraday)在內的其他發明家此前也製造過使用電力移動的小型裝置,但達文波特的裝置是第一個有電力做實際工作的。據報道,他使用他的一個新發動機為一個小馬車提供動力。
1859年,世界上第一塊電池
UIG/Getty Images1859年法國物理學家加斯頓Planté發明鉛酸電池。其他科學家,包括Planté自己,將在未來幾十年改進這項發明。
1884年第一輛可行走的電動汽車
Obtained by CNN1884年,英國電氣工程師托馬斯·帕克因為擔心“霧都”倫敦的環境問題,與同伴埃爾威爾共同創立了Elwell-Parker公司,專門從事電動汽車和有軌電車的研發銷售。
1886年,第一輛汽油汽車
Luis Davilla/Getty Images卡爾·本茨製造了賓士專利汽車,被公認為第一輛內燃機汽車,也是今天所有汽油動力汽車的先驅。此時電動汽車已經存在了52年。
1897年的電動計程車
English Heritage/Heritage Images/Getty Images
1897年電動計程車在巴黎和紐約街頭
1898年,保時捷第一輛電動車
Franziska Kraufmann/picture alliance/Getty Images費迪南德·保時捷博士製造了他的第一輛車,Egger-Lohner Model C.2 Phaeton,它是由電力驅動的。
1899年Crazy fast電動車
Universal History Archive/UIG/Getty Images比利時賽車手卡米爾·傑納茨駕駛一輛名為“永不滿足”的特製電動汽車,成為駕駛時速超過100公里(62英里)的第一人。
1900年電動汽車興起
Stock Montage/Getty Images
由於蒸汽汽車和汽油汽車更可行,電動汽車聲名鵲起。蒸汽汽車早上啟動需要45分鐘,汽油汽車啟動需要曲柄,而且需要複雜的換擋。因此,電動汽車被宣傳為特別適合女性,因為她們的體力要求較輕。到本世紀初,美國公路上超過三分之一的汽車是電動的。然而,電動汽車的突出地位將是短暫的,因為技術進步很快就會讓汽油動力佔據壓倒性的領先地位。
1908年福田T型車
Bettmann Archive/Getty Images福特汽車公司(Ford Motor Co.)推出了t型車(Model t)。由於生產方面的不斷改進,這款汽油驅動的汽車將變得越來越便宜,在美國的道路上幾乎無處不在。(不過,亨利·福特的妻子克拉拉(Clara)開的是一輛電動汽車,而不是她丈夫製造的吵鬧的汽車。)
1912年美國通用汽車淘汰了笨重的手搖曲柄
Courtesy General Motors通用汽車介紹了凱迪拉克旅行版的電動啟動器,消除了需要曲柄引擎。這項發明消除了駕駛汽油動力汽車最令人討厭的一個方面。在接下來的幾十年裡,隨著汽油和柴油動力的普及,電動汽車幾乎從道路上消失了。電動汽車將繼續受到其有限的行駛里程、長充電時間和笨重電池的阻礙。
1958年福特核動力概念電動車
Bettmann Archive/Getty Images解決電動汽車缺陷的一個辦法是在車上安裝一個核反應堆。福特的核子概念車,實際上只是一個模型,設想有一個反應堆核心,可以驅動汽車行駛5000英里。之後,用過的燃料棒將在一個方便的服務站更換。核子的設計基於這樣一種假設:總有一天,核反應堆會變得足夠安全,可以在汽車上使用,這在當時是一個流行的想法。
1959年小型電動汽車
Courtesy Lane Motor Museum在20世紀50年代末和整個60年代,各種新興的汽車製造商試圖普及電動汽車,但沒有一家真正獲得關注。位於密歇根州蘭辛市外的基什工業公司(Kish Industries)提供了幾年的nuc - klea Starlite。
1964年通用汽車電動汽車試驗
Courtesy General Motors主要汽車製造商並沒有完全放棄電動汽車的潛力。通用汽車(General Motors)對雪佛蘭Corvair進行了試驗,這是一款由電池驅動的雪佛蘭Corvair。幾年後,通用汽車還生產了Electrovette,一款電動雪佛蘭Chevette。
1967年克萊斯勒推出電動汽車
Bettmann Archive/Getty Images後來被克萊斯勒(Chrysler)收購的美國汽車公司(American Motors Corporation)推出了電動汽車原型Amitron。該公司表示,計劃在幾年內出售Amitron。這種情況從未發生過。
1974年CITICAR電動車
Bettmann Archive/Getty Images佛羅里達州Sebring的Sebring- vanguard公司推出了CitiCar,這是多年來最受歡迎的電動汽車之一。最終售出了4400多輛。這輛車的最高時速是每小時38英里。無論好壞,這樣的汽車將在很長一段時間內塑造公眾對電動汽車的印象,即其本質上是公路高爾夫球車。
1980年鋰電池問世
Courtesy of Cockrell School of Engineering, The University of Texas at Austin
鋰離子電池的核心——氧化鈷陰極是由牛津大學的約翰·古迪納夫和他的同事發明的。在未來的幾十年裡,這項發明使電池成為可能,它將為各種消費電子產品提供動力,以及充電一次就能行駛數百英里的電動汽車。2019年,古迪納夫和另外兩名研究人員因在幫助開發和改進鋰離子電池方面的工作而被授予諾貝爾獎。
1990年加利福尼亞零碳排放強制令
Getty Images加州通過了零排放汽車強制令,要求在加州運營的汽車製造商每年銷售一定比例的零排放汽車。
實際上,這主要是指電動汽車。汽車製造商努力遵守這一要求,同時也有一些公司提起訴訟,要求停止或至少削弱這一要求。其他十幾個州後來也採用了ZEV強制要求。最終,它被修改為允許汽車製造商購買ZEV積分,作為銷售實際汽車的替代方案。
Bettmann Archive/Getty Images通用汽車在洛杉磯車展上推出了Impact概念車。幾年後,這一概念將被開發成EV1。
1996年通用電動汽車EV1
Hal Garb/AFP/Getty Images通用汽車將EV1投入生產。這些汽車可供出租,但不出售
1997年更多的電動汽車問世
Fred Prouser/Reuters主要是為了符合加州的要求,各大汽車製造商推出了電動車,這些車往往是對汽油車進行了大幅改進。新的電動車型包括豐田Rav4 EV、本田EV Plus、雪佛蘭S-10 EV和福特Ranger EV皮卡。
2003年《誰殺死了電動汽車》
Mel Melcon/Los Angeles Times/Getty Images通用汽車取消了EV1專案,收回了這些汽車,並在前車主的抗議下搗毀了大部分汽車。這一舉動成為了紀錄片《誰殺死了電動汽車?》的主題。把通用汽車描繪成反面人物。
通用堅稱這些汽車不能繼續駕駛,因為這樣就不可能讓它們保持在安全狀態。
2006年特斯拉釋出電動汽車
Chris Weeks/WireImage/Getty Images成立於2003年的特斯拉汽車展示了特斯拉跑車的原型,這是該公司的第一款汽車。這是一款基於蓮花·愛麗絲的雙座跑車。它的售價超過8萬美元,是一種奢侈品,但它的效能像跑車,充電一次可以行駛200多英里。它使用的是鋰離子電池,這將成為電動汽車的標準技術。
2008年比亞迪F3DM
2008年12月15日,比亞迪宣佈其全球首款不依賴專業充電站的新能源汽車——比亞迪F3DM雙模電動車正式上市。王傳福表示:“比亞迪F3DM雙模電動車將是全球第一款上市的不依賴專業充電站的電動車,中國力量領跑世界!比亞迪將透過F3DM雙模電動車搶佔新能源汽車的市場先機。”這是中國力量第一次在汽車技術領域裡扮演領跑角色。
2012年比亞迪E6
2012年4月,比亞迪美國公司和全球最大的汽車租賃公司赫茲(Hertz)表示,比亞迪E6“先行者”電動車將在赫茲的幫助下進入美國租賃市場,之後再面向個體消費者銷售。 [1] 2012年12月27日,“深圳市公安局新能源警用車輛啟動儀式”在市公安局大樓廣場舉行。憑藉300臺e6在深圳計程車市場2年多、累計超過3000萬公里的穩定營運和安全可靠的綜合表現,比亞迪成功中標深圳電動警務用車採購大單,向深圳市公安局交付500臺e6純電動警務用車。 [2]
2014年第一代豐田mirai問世
豐田Mirai是一款氫燃料電池車,於2014年12月15日在日本正式上市。第一代豐田mirai續航可以超過700km,第二代mirai續航已經超越1360km。
本文只代表個人觀點
參考文獻:Electric car and Hybrid Vehicles: 171 Years Before Tesla: The Evolution of Electric Vehicles (ellectricar.com)
Electric car timeline - CNN.com
比亞迪第一款電動汽車_請問中國第一輛電動汽車是什麼時候開始的或者說是哪一年_商易賜汽車 (shangyici.com)
比亞迪e6_百度百科 (baidu.com)
氫燃料電池汽車相比傳統鋰電池電動車,有哪些優劣勢?- 知乎 (zhihu.com)
better place(公司)_百度百科 (baidu.com)