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奇优影院 锂电与氢能,谁才是未来?

时间:2020-03-05    来源:中国能源网    点击次数:0     字体:【大】 【中】 【小】    打印本页

      目前的电动车都是电池车,实际上一百多年前就有雏形,后来一种发展为现在的锂电池,另一种就是氢燃料电池。

奇优影院       由于众所周知的原因,今天燃油车被全球各地政府“围追堵截”,电池车被“钦定”为更适合代步的未来交通工具,于是继上世纪初之后,电池车迎来了它的第二次爆发,与此同时,锂电池和氢电池的“路线之争”也喧嚣尘上。

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       特斯拉认为氢燃料电池技术“极其愚蠢”,认为这条路走不通,目前主流车厂也大都不约而同迈上锂电之路,似乎氢燃料败局已定。但日本不这么想,已计划成为全球第一个氢能社会——2021年3月之前,日本政府和汽车行业将共同建成160个加氢站,量产4万辆氢燃料电池车。

奇优影院       最终两者谁能获胜?如果你也对此好奇,就一同来做个比较。

      氢燃料电池有什么优势

奇优影院       很明显,相比锂电池,氢电池的一大优势是能量密度。

      压缩氢能的能量密度接近每公斤40kWh,比汽油还高数倍。锂电池只有每公斤0.278kWh,大部分在0.167kWh,氢能的能量密度是锂电池的239倍,所以这方面的优势是碾压的。

      再一个优势是分量轻。

奇优影院       同样是500公里续航,氢电池对车重影响不大,锂电车就很头痛了,比亚迪唐的原型是S6,车重1.6吨,改造成锂电车之后,电池超过200公斤,而为此还需要强化车身结构,这就形成一个恶性循环,由于能量密度低,需要大容量锂电池,而车重增大了,又会降低续航,于是要达到目标续航,锂电池容量还要更大才行,于是车重会飙升,比亚迪唐的车重最终达到了2.4吨,这显然不利于节能。

      氢电池还有一个优势,在于用户习惯——只需要3分钟就可完成加氢,和燃油车很接近,而锂电车需要长很多的充电时间,这不仅违背(燃油车)用户之前的习惯,还相对低效,会耗费更多的时间成本。

      说完优势,再来谈氢电池的劣势

奇优影院       首先,氢气的制取非常低效。

      锂电车可以直接从电网取电,氢能车上路需要制氢,而制氢需要用电。

奇优影院       如果采用传统的蒸汽重组或者电解法制氢,能量损失超过30%,虽然最新的离子膜电解法可将能效提升至80%,但锂电池直充的效率是99%,差距明显。

      其次,氢气的存储和运输成本相当高。

      刚刚制取出来的氢气,能量密度是非常低的,要增大密度,主要有两种方式:一是加压,用790倍大气压把氢气压缩到高压罐中,过程中的能量损耗约为13%;二是液化,降温至-253℃,氢气会凝结,过程中的能量损耗极大,约为40%。

      因此常用方式是加压,但高压罐比液化罐重,这也会损耗一定能量。

      储存起来之后,需要将氢气运送到加氢站,方式也有两种:一是大厂集中制氢,这样做产量高,但运输成本也高;二是加氢站现场制取,运费低,但产量也低,生产成本相应增高。而且运氢过程中的能量损失也很大。在普及现场制氢设备之前,运氢主要依赖卡车和管线,能量损失在10-40%之间。相比之下,电网传输损耗仅为5%。

      最后,氢能的“从油箱到车轮(tank to wheel)”的能量效率较低。

奇优影院       氢燃料电池车加氢之后,氢能转换为电能,转化效率约60%,而锂电车考虑到交流直流的转换,效率约为75%。

      氢燃料电池同样存在交直转换问题,所以最终氢能全周期的效率可能不超过30%,如果锂电车供电全部来自于可再生能源的话,氢能的全周期效率仅为锂电的一半,但如果考虑到我国发电7成靠煤,则锂电的全周期效率略低于氢能。

      总结:

奇优影院       由于效率和成本问题,氢能车预期使用成本是锂电车的数倍,这也正是绝大部分车厂选择锂电的原因之一。

      但丰田们并未停下脚步,选择双管齐下,因为氢能车与锂电车真正要竞争的对象,不是对方,而是燃油车。

奇优影院       相比油车,氢燃料电池车的热效率高出一倍,由于续航和充能优势,运输效率也高。

      在充能设施没有普及之前,氢燃料电池车适用于卡车,客车,工程机械车,甚至是飞机,因为这些交通工具路线相对固定,便于铺设补能网络,无需电网。

      相比之下,锂电车如果不解决能量密度和充电时间问题,最适合它应用的场景,依然是有轨电车,只不过电车的锂电池不是用来驱动的。

奇优影院 所以结局如何,要看谁先化解自身问题。