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脱碳“中流砥柱”,浅谈氢能在交通领域的应用!
作者:官方 来源:氢启未来网 所属栏目:行业知识 发布时间:2022-11-26 17:32
[ 导读 ]伴随着“双碳”战略的实施及氢能产业发展中长期规划的发布,我国氢能产业发展已驶入“快车道”,以燃料电池汽车为代表的交通领域...

伴随着“双碳”战略的实施及氢能产业发展中长期规划的发布,我国氢能产业发展已驶入“快车道”,以燃料电池汽车为代表的交通领域则成为重要突破口。

在交通运输领域,氢气可以显著减少卡车、公共汽车、飞机和船舶排放的温室气体,以改善空气质量。

根据IEA和中国氢能联盟的数据分析,到2060年,交通运输业对于氢能需求量的增长贡献最大。

突破口,商用车已然先行一步!

长期以来,我国都大力支持燃料电池汽车的发展,直到2016年燃料电池汽车的保有量才开始明显增长,并在2019年达到历史最大增幅。

国内对氢燃料电池汽车在交通领域中的定位也达成了一定共识,认为燃料电池更适用于中长途运输的中重载商用汽车,因此从商用车领域率先推广氢燃料电池汽车是一个很好的切入点。根据中国氢能联盟的数据显示,截止2020年底,中国已经部署了超过7700辆燃料电池汽车,主要是公交车和卡车。

中国科学院院士、清华大学车辆与运载学院教授欧阳明高也曾表示,从价值链的角度,氢能尤其是绿氢目前主要是具有战略价值,需要寻求的是商业价值。要通过在技术线上的突破,即绿氢制取和燃料电池两个方面,尽快实现商业价值,目前商用车领域是很好的突破口。

北京特亿阳光新能源总裁祁海珅也曾表示,氢能动力车可以规避纯电动车的续航里程短、充电时间长、能量密度偏低等短板,给氢燃料电池商用车,尤其是氢燃料重型卡车提供了绝佳的应用场景,而重卡领域的工作条件和状况也更适合氢燃料电池系统。

虽然氢能与商用车很‘配’,但是氢能在交通领域的实际应用情况将取决于诸多因素,比如汽车的整体销售趋势、氢燃料电池汽车销售价格以及与电动汽车价格的对比、加氢基础设施建设、氢燃料生产成本以及配套支持政策。

据了解,燃料电池汽车的销售情况受限于现阶段燃料电池(约800美元/千瓦)和储氢瓶(约120美元/千瓦)的高成本,导致燃料电池卡车的价格比同类型汽油或者柴油卡车高3-4倍。

随着生产规模化、技术工艺进步,燃料电池和储氢瓶等设备的成本有望在未来得到下降。

其中储氢瓶的成本降幅略低,主要是由于原材料成本在总成本中占比较高,因此中国氢能联盟判断,燃料电池汽车成本的降低有利于保有量的提升,将从2020年的不到1万辆增至2060年的7200多万辆,其中客运燃料电池汽车占总数的85%以上。

另一个关键的成本因素则是燃料价格。对于使用汽柴油等传统燃料的重型和中型卡车,燃料费用约占总成本的60-70%。根据中国氢能联盟的数据,目前氢气生产并配送到加氢站的成本约为7美元/kg H2,即超过50元/kg H2(不包含加氢站成本)。

如果氢能行业实现规模化发展,氢能供应链总成本可能会迅速下降。

产业协同效应,航运航空紧随其后

在航运方面,内陆和沿海运输可以通过动力电池或氢燃料电池技术实现运输行业的脱碳,但长途远洋船舶可能还需要生物燃料、氢或零碳氨等其他替代燃料。

此前,国际海事组织发布过碳减排目标,到2030年,全球海运领域二氧化碳排放平均排放量与2008年相比至少降低40%。我国船舶工业是支柱产业,是碳排放较大的领域,推动绿色燃料船舶的发展较为紧迫。

2022年是国内氢能船舶起跑之年,突破了“喊口号”的状态,从标准法规发展方面,初步形成了体系性的标准。今年国内氢能船舶示范项目也有新进展,例如今年5月份,国内首艘氢燃料电池动力工作船“三峡氢舟1号”进入建造阶段,近期也爆出成功合拢的消息。

从技术与安全标准方面考虑,氢能船舶的市场发展时机已经合适,氢启未来网认为现阶段可以先从公共示范船、游轮游艇等成本较低的场景入局。

在航空领域方面,据统计报告显示,从2013年到2019年,全球民航运输业碳排放量已超过国际民航组织预测值的70%,航空业脱碳对“双碳”发展至关重要。

有报告指出将越来越需要依靠生物燃料、氢气和CO2的合成煤油来实现脱碳,直接电气化和燃料电池是中短途飞机的潜在脱碳技术选择。研究表明,直接使用氢燃料可以将飞机排放气体对气候的影响降低50%-75%,使用氢燃料电池对气候的影响可以提高75%-90%。

中国氢能联盟预测,2060年航空领域的氢气消费量将达到200万吨,约占航空能源需求的5%,展现出了一定的需求潜力。

目前全球已有多种氢能飞机型号处于研制和试验阶段,例如位于德国的H2FLY宣布将液态氢储存系统整合到HY4飞机上、Zeroavia联手德事隆航空助力氢电飞行等等案例,都已表明国际上正逐步利用液氢替代商用航天飞机的主要燃料。国内也开始采用液氢,但是还未在民用领域实现大规模推广。

氢能在商用车应用已经先行一步,其底层共性技术与航运航空氢能动力技术可实现互通、互用。我国可利用在新能源汽车等产业形成的相关技术基础,加快氢能航运航空动力技术发展。

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