鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2019年04月03日
日本豐田的氫燃料電池熱情是愚蠢還是有遠見的?
日本豐田汽車對氫燃料電池的堅定不移的投入與開發,使全球電動汽車界的許多人感到震驚和疑惑。對電動汽車屆很多人來說,這項技術充滿了不確定性,甚至是有缺陷的能源利用解決方案。豐田的長期策略是使用燃料電池來在成本上擊敗二次電池。
豐田FCV氫燃料電池汽車原型在北美進行耐寒性試驗;
戴姆勒曾宣稱退出燃料電池市場,戴姆勒首席執行官迪特爾?澤奇(DieterZetsche)認為燃料電池不會在公司發揮"核心作用"。也正好是在20年前,戴姆勒宣布將入股質子交換膜燃料電池(pemfcs)開發商巴拉德電力系統(BallardPowerSystems),并掀起了一股燃料電池開發熱潮。
鋰離子電池僅僅在50年前就已經商業化了。在電池級,每千瓦時的成本仍然約為1000美元。相比鋰離子電池,盡管燃料電池的成本下降了的更大比例,但由于目前燃料電池行業規模很小,產業鏈不夠完善,成本仍然很高。
1、鋰電池與燃料電池成本比較
特斯拉承諾將在2020年生產出與2014年全球銷量相當的千兆瓦時鋰離子電池,而豐田在2016年的Mirai銷量約為2014年全球生產的PemFCS兆瓦數的三倍多。
據報道,豐田價值5萬美元的燃料電池發電廠比規模更大的發電廠要貴得多。公司的計劃是到2019年每年生產3000輛燃料電池電動汽車,然后在2020年達到30000輛。即使是在豐田全力以赴的情況下,未來幾年的產品產量也會很低。
鋰電池成本預測
美國能源部車輛技術辦公室支持的研發活動,目標是到2020年達到每千瓦時125美元的電池組成本。通用汽車產品主管馬克·勞斯證實,雪佛蘭BoltEV的電池成本為每千瓦時145美元,第三方估計電池組成本約為每千瓦時215美元。
另據報道,到2020年特斯拉的電池成本有肯能在每千瓦時150美元的范圍內,而車輛技術辦公室最積極的價格預測是每千瓦時75美元的鋰空電池,但也是在許多限制前提下才有可能實現。
每千瓦時125美元,一個50千瓦時的電池組需要6250美元;每千瓦時75美元,需要3750美元。
燃料電池成本預測
能源部燃料電池技術辦公室同樣支持到2020年將燃料電池系統成本降低至40美元/千瓦凈功率的活動,最終目標是達到30美元/千瓦凈功率。他們設計了一個80千瓦凈功率(107馬力)的燃料電池系統,因此在高容量下,燃料電池系統的成本分別為3200美元和2400美元。
2、200英里鋰電池和400英里燃料電池的比較
氫罐成本單獨計算,因為它們取決于氫的儲存量。2020年的目標是每千瓦時10美元的燃料箱成本。氫的能量密度為33.3kWh/kg,因此能源部的燃料箱成本目標為每千克333美元。
現代圖森燃料電池SUV使用5公斤氫氣行駛約250英里,因此每公斤50英里的燃油效率是正確的。
在美國銷售的大多數汽車的實際行駛里程超過400英里,這意味著燃料電池汽車將需要8千克氫氣來匹配其燃燒對應物。這使得氫罐的價格為2670美元。
與電池和燃料電池的選擇相比,如果燃料電池的產量很大,那么在2020年的情況下,燃料電池的價格會稍微便宜一些。然而,由于電力遠比氫便宜,電池的選擇將大大降低總擁有成本。燃料電池技術辦公室的目標是讓氫達到每公斤4美元的價格。考慮到燃料電池的效率是內燃機的兩倍以上,這就意味著燃料成本相當于每加侖汽油低于2美元。
3、400英里鋰電池和400英里燃料電池的比較
根據美國能源部的計劃,大規模生產的燃料電池推進將比大規模生產的電池推進便宜。
在2020年的成本目標方案中,燃料電池的價格要便宜6000多美元。由于氫的價格是每千克4美元,而汽車的行駛速度是每千克50英里,因此要行駛75000英里,燃料電池汽車的價格才會變得更高,這就需要消耗免費電力。
即使增加了第二個燃料電池系統(比擴大或重新設計燃料電池組的成本效益要低得多),燃料電池汽車的前期成本優勢仍然接近3000美元。
4、也許方向是對的,道路確是曲折的
燃料電池只有在產量大幅增長的情況下才能享受到這一價格優勢,而這正是豐田想要做的。
從這個角度來看,豐田的燃料電池熱情是有意義的:他們預計燃料電池將比電池便宜,或者至少比電池電動汽車更好的解決方案,豐田汽車在混合動力電動電動汽車領域具有足夠的節能指標,可以支撐起在燃料電池上的持續投入,等待市場成熟。