摘要:液氫由于具有儲(chǔ)氫密度大、能量密度高等特點(diǎn),被看成有前途的運(yùn)輸方式。液氫重卡作為液氫終端應(yīng)用的場(chǎng)景之一,也逐步進(jìn)入大眾視野。
液氫由于具有儲(chǔ)氫密度大、能量密度高等特點(diǎn),被看成有前途的運(yùn)輸方式。液氫重卡作為液氫終端應(yīng)用的場(chǎng)景之一,也逐步進(jìn)入大眾視野。
目前,國(guó)內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)包括國(guó)家能源集團(tuán)北京低碳院、航天101所、奧揚(yáng)科技、天海工業(yè)等均在這一方向展開布局;整車廠中除了眾所周知的北汽福田,一汽、陜汽、中國(guó)重汽等也在推進(jìn)液氫重卡的研發(fā)。
就其自身屬性而言,液氫確實(shí)是氫能重卡實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的一大可行選項(xiàng),甚至有業(yè)內(nèi)人士預(yù)測(cè),未來80%的氫能重卡可能都將是液氫重卡。但目前其存在的挑戰(zhàn)也不容忽視,比如:國(guó)家對(duì)液氫管制較為嚴(yán)格,當(dāng)下難以普遍應(yīng)用;國(guó)內(nèi)液氫生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)產(chǎn)業(yè)鏈尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)?;ㄔO(shè),液氫的經(jīng)濟(jì)性還有待提升等。
那么,液氫重卡距離商業(yè)化運(yùn)行到底還有多遠(yuǎn)?
發(fā)展節(jié)奏正加快
近兩年,業(yè)界對(duì)液氫重卡的關(guān)注度明顯提升,國(guó)內(nèi)外頻傳液氫重卡的相關(guān)消息。
今年6月24日,在長(zhǎng)征汽車品牌復(fù)興暨1號(hào)新能源重卡發(fā)布會(huì)上,長(zhǎng)征汽車對(duì)外展示了液氫燃料電池牽引車技術(shù)的新成果。
國(guó)家能源集團(tuán)北京低碳院已經(jīng)開發(fā)出全球首個(gè)基于潛浸式高壓液氫泵的液氫加注技術(shù)。5月12日,該液氫加注系統(tǒng)在美國(guó)亞利桑那州開始為美國(guó)尼古拉公司氫燃料電池重卡車隊(duì)進(jìn)行加氫商業(yè)示范,且受到尼古拉公司的高度好評(píng)。目前,國(guó)家能源集團(tuán)正在籌建液氫加注測(cè)試基地。
2月,巴拉德動(dòng)力系統(tǒng)與查特工業(yè)公司成功測(cè)試了一款由液氫驅(qū)動(dòng)的燃料電池,相關(guān)設(shè)備采用了巴拉德FCmove™-HD燃料電池和查特車載液氫(“HLH2”)燃料系統(tǒng)。據(jù)悉,查特和巴拉德預(yù)計(jì)將在未來幾個(gè)月內(nèi)進(jìn)行液氫燃料電池車的道路試驗(yàn)。
去年9月,清華大學(xué)牽頭的產(chǎn)學(xué)研團(tuán)隊(duì)聯(lián)合北汽福田宣布成功研制出全球首款35噸級(jí)、49噸級(jí)分布式驅(qū)動(dòng)液氫燃料電池重型商用車,并順利通過我國(guó)液氫燃料電池汽車的首次綜合測(cè)試。據(jù)相關(guān)人士透露,北汽福田現(xiàn)又已經(jīng)研發(fā)出2-3臺(tái)液氫重卡,目前正在進(jìn)行測(cè)試,預(yù)計(jì)在今年年底發(fā)布。
清能股份子公司Hyzon在去年中旬宣布將與ChartIndustries合作生產(chǎn)一款續(xù)航里程可達(dá)1000英里的液氫動(dòng)力重型商用車,Chart是一家獨(dú)立的全球液氫設(shè)備制造商。
去年初,戴姆勒與氣體公司巨頭林德公司宣布聯(lián)手研發(fā)了液態(tài)氫燃料電池卡車GenH2,并表示將從2023年開始進(jìn)行車輛的用戶試駕,并于2025年后實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
其他企業(yè),航天101所、奧揚(yáng)科技、天海等均已涉足車載液氫儲(chǔ)氫系統(tǒng);富瑞特裝今年公開表示,公司正在進(jìn)行氫燃料電池車用液氫供氣系統(tǒng)及配套氫閥的研發(fā)工作,目前樣品已試制完成有待進(jìn)行裝車試驗(yàn)。整車企業(yè)中,除了北汽福田,一汽、陜汽、中國(guó)重汽也在推進(jìn)液氫重卡的研發(fā)。
多年以來,柴油始終是重卡的主要燃料之一,不過在環(huán)保壓力下,氫能作為清潔高效的能源正逐步成為燃油重卡的替代能源。一直以來,氣態(tài)儲(chǔ)氫因?yàn)榧夹g(shù)最成熟,是氫能重卡的應(yīng)用主流?,F(xiàn)在來看,液態(tài)儲(chǔ)氫也似乎有望為氫能重卡提供動(dòng)能了。
液氫儲(chǔ)氫的幾大優(yōu)勢(shì)
眾多產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)在液氫重卡上展開布局,源于液氫在重卡車型的應(yīng)用上有天然優(yōu)勢(shì)。
一方面,液氫在單位質(zhì)量和單位體積儲(chǔ)氫密度上具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。一般而言,大功率長(zhǎng)續(xù)駛里程的重卡往往需要50-80kg的車載儲(chǔ)氫量,如果采用高壓氫瓶,即使是70MPa氫瓶,也需要5-8個(gè)250L的大容積氫瓶;而液氫瓶只需要一個(gè)0.8-1.3m³的液氫燃料罐,其儲(chǔ)氫系統(tǒng)的體積密度和重量密度遠(yuǎn)高于高壓氫系統(tǒng)。
另一方面,重卡的動(dòng)力系統(tǒng)電堆功率一般達(dá)到或超過120kW,熱管理系統(tǒng)采用水冷型強(qiáng)制冷卻。在此系統(tǒng)中,車載液氫燃料也需要通過換熱設(shè)備加熱復(fù)溫到常溫,因此可以采用液氫冷能回收利用的方式來冷卻大功率電堆,使得重卡電堆的設(shè)計(jì)可以更加緊湊、高效、長(zhǎng)壽命。
此外,液氫品質(zhì)的優(yōu)越性也是高壓氫所不能比擬的。除了氦氣之外所有的雜質(zhì)氣體遇到液氫都會(huì)凝固分離,因此液氫汽化后直接獲得超純氫,這一品質(zhì)可以從上游液化一直保持到終端進(jìn)入電堆,對(duì)燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)的長(zhǎng)壽命、高性能保證具有重要意義。
另外從加氫站角度,一般來說,氣氫給35MPa車輛加注的綜合能耗在3-4 kWh/kg,給70MPa車輛加注的綜合能耗在6-8kWh/kg。而液氫面向35MPa/70MPa高壓儲(chǔ)氫的燃料電池汽車加注,是采用液氫泵增壓然后汽化器復(fù)溫(以環(huán)境作為熱源,無需額外耗能)的方式,即使液氫給70MPa高壓車輛加注的綜合能耗也不超過2kWh/kg,能耗優(yōu)勢(shì)明顯。
綜上所述,液氫的應(yīng)用適合于大規(guī)模場(chǎng)景,其經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在綜合能耗的降低和儲(chǔ)運(yùn)、加注的經(jīng)濟(jì)性,以及終端的高密度儲(chǔ)氫和高品質(zhì)利用。
“終端車載液氫儲(chǔ)氫更適合于重卡這類場(chǎng)景應(yīng)用,未來液氫重卡可能將成為主流。” 一家儲(chǔ)氫瓶企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人預(yù)測(cè)。
距規(guī)?;瘧?yīng)用還有多遠(yuǎn)?
3月份發(fā)改委發(fā)布的氫能產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期規(guī)劃明確提出,要推動(dòng)低溫液氫儲(chǔ)運(yùn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。政策方向指引,加上液氫本身應(yīng)用于重卡有顯著優(yōu)勢(shì),讓液氫重卡前景可期。
不過,就現(xiàn)階段而言,液氫重卡仍處于研發(fā)階段,要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化還存在諸多難點(diǎn)亟待解決,包括氫氣的液化溫度達(dá)到零下253度,這讓液氫在運(yùn)輸上存在能耗較大的問題,且對(duì)液氫儲(chǔ)氫容器的性能要求極高。
還包括,我國(guó)在氫液化裝置、液氫球罐、液氫儲(chǔ)運(yùn)容器與高壓四型瓶、液氫加氫站成套裝備,以及氫膨脹機(jī)、液氫泵、液氫閥門等關(guān)鍵零部件方面,均需要進(jìn)一步攻關(guān)。
國(guó)內(nèi)液氫生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)產(chǎn)業(yè)鏈尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)?;ㄔO(shè),液氫本身的經(jīng)濟(jì)性也還有待提升。同時(shí),與當(dāng)前更為主流的高壓氣態(tài)氫的加注、計(jì)量方式不同,液氫的加注與計(jì)量都存在更高的技術(shù)難度。
此外,電堆也是當(dāng)前液氫重卡的一大發(fā)展難點(diǎn),液氫重卡對(duì)于燃料電池電堆能量密度要求較高,這一技術(shù)需要進(jìn)一步提升;液氫重卡作為新興產(chǎn)品,目前儲(chǔ)氫與供氫系統(tǒng)還尚未建成,未來仍需較長(zhǎng)時(shí)間完善全產(chǎn)業(yè)鏈。
“雖然多家企業(yè)都在積極推進(jìn)液氫重卡,這嚴(yán)格來說屬于一種前瞻性布局,結(jié)合目前這些實(shí)際情況,以及目前國(guó)家基于安全原因?qū)σ簹涔苤戚^為嚴(yán)格,液氫重卡要實(shí)現(xiàn)規(guī)?;\(yùn)行,還有一段路要走,估計(jì)要在5年以后。”一家新能源車企高層直言道。
原標(biāo)題:液氫重卡“起風(fēng)”