变革城市交通:氢燃料电池电动动力总成汽车树立新常态

作者: Himanshu Patni

2023年12月15日

引言

氢燃料电池电动汽车以其相对于传统汽车的诸多优势进入城市交通领域。城市交通在各种车辆的传统动力传输方面,无论是商业应用还是个人应用,都严重依赖传统动力传输。考虑到加油站和柴油加油站的基础设施,购车者长期以来一直选择各自的类别进行交通运输。其他各种关键因素,如较低的预付成本、易于维护、备件易于获得等,也促进了传统燃油汽车的更高采用率。然而,消费者行为向采用无二氧化碳排放的清洁交通工具转变,是氢燃料电池电动汽车快速扩张的关键因素。

图 1:电动汽车与氢燃料电池电动汽车

氢燃料电池不仅提供了比基于碳排放的燃料更清洁的替代方案,而且它们也仅通过排气管排放水,在大多数情况下,水是纯净形式的。氢燃料已经进入了无数的车辆,例如客车和商用车、拖拉机、卡车、飞机等。这些最重要的转变是由汽车制造商通过两种不同的方法引发的,例如改装现有车辆以使用燃料电池电动或完全制造使用氢燃料的新车辆。

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另一个在氢能汽车中普遍存在的重要因素是政府越来越重视减少碳排放,以及制定必要的辅助政策以加速制造商和买家的采纳。随着氢燃料电池汽车自问世以来取得了长足的进步,这得益于各种政府倡议为该行业改善传统燃料向氢燃料电池电动汽车的快速转型铺平了道路,增长得到了涡轮增压。这些氢电动汽车也解决了电动、汽油和柴油汽车面临的各种各样的问题。

燃料电池电动汽车基础设施的全球扩张

全球各地的私营公司和政府都在大力投资开发基础设施,建设氢燃料加注站,以拥抱环保的交通方式。许多国家,如德国、法国、意大利、英国、中国、美国等,在建立大量氢燃料加注站方面一直处于领先地位,以便适应不同地区日益增长的各自车辆数量。

FCEV 的许多优势预计将在未来几年进一步促进其在买家中的采用。

更长续航里程:在氢燃料电池的帮助下,由于氢的能量密度高于汽油和柴油,汽车制造商能够实现更长的续航里程。与其它燃料来源相比,氢气的重量也更轻,这为车辆提供了更高的续航里程,因为对储存的需求较少,同时减轻了车辆的重量。

图 2:车辆燃料的相对蒸气密度(比较)

快速加注燃料和更低排放:全球各国政府的主要关注点之一是减少交通运输产生的碳排放,这带来了重大变化。尽管交通运输行业正在迅速转向电动汽车,但对于新买家来说,仍然存在一些主要缺点,例如充电时间更长、快速充电器的可用性较低等。在氢燃料汽车的帮助下,这些缺点可以很容易地得到解决,因为氢气加注类似于传统燃料加注。氢燃料电池汽车单次加注可行驶 300 英里,而电动汽车通常每次充电的续航里程为 80-100 英里。

全球范围内新建氢燃料站的增加

除了公共和私营部门采取的有利政策外,另一个被认为是更容易采用氢燃料汽车的关键因素。在北美、欧洲和亚太地区观察到快速扩张,这些地区的政府对通过可持续模式管理其交通运输表现出极大的兴趣。

图 3:各国氢燃料站总数(截至 2022 年 9 月)

由于氢燃料加注站的存在直接有助于更容易地采用 FCEV 车辆,因此可以通过相关数据轻松地转换市场增长趋势。

这种采用主要可以在亚太国家看到,许多汽车制造公司正在推出新的 FCEV 型号,以吸引人们对这种新时代技术的关注。例如,

·宝马宣布推出与其丰田共同开发的新车型 iX5。该车辆的驱动系统使用燃料电池将储存在其两个由碳纤维增强塑料制成的 700 巴储罐中的氢气转化为电能。

·2020 年 11 月,Ineos Grenadier 氢燃料电池电动汽车是由 Ineos Motor 与现代汽车合作宣布的一款新车型。

·2021 年,在法兰克福车展上,现代汽车宣布推出其 2023 款现代 Nexo 新车型。该车型完全能够使用氢燃料运行,使其对消费者来说更实惠。

各种其他车辆也开始使用 FCEV,例如卡车、商用车、建筑设备、农业设备等。

挑战

来自电池电动汽车 (BEV) 的激烈竞争

由于面临来自其他替代品(如 BEV)的激烈竞争,燃料电池汽车的商业化仍处于起步阶段。作为最大的替代品,电池电动汽车在可持续车辆类别中的总需求中占据主导地位,因为在中国、美国等许多国家/地区已经建立了改进后的电池充电生态系统。

图 4:截至 2022 年在美国市场销售 BEV 与 FCEV 的品牌

较高定价阻碍 FCV 的大规模采用

由于燃料电池电动汽车正处于其采用的初始阶段,并且在许多地区,制造生态系统尚未完全建立,许多国家在很大程度上依赖原材料进口,这导致原材料获取成本较高。随后,这影响了车辆的最终成本的整体定价,并限制了很大一部分买家选择同样的车辆。

存储和运输挑战

存储和运输是氢燃料电池汽车市场的一些主要挑战。氢气需要极低的温度才能储存和加压,以便填充到车辆的燃料箱中。此外,储存在储罐中的氢气需要专门的储存技术,这需要持续的电力供应才能冷却液态氢,从而增加了燃料的成本。需要专门的储罐来承受液态氢燃料施加的高压是汽车行业未来几年必须解决的另一个关键挑战。

市场分析

根据 UnivDatos Market Insights 的数据,亚太地区,其次是北美地区,目前在氢燃料电池汽车市场中占据最大的市场份额,这归因于政府和汽车制造商对该地区可持续性的高度关注。此外,为了实现电池电动汽车之外的多元化选择,是预计未来几年采用率将更高的另一个原因。此外,该地区主要市场参与者的存在和技术进步也推动了市场增长。

此外,该报告还表明,由于人们越来越关注减少碳排放,欧洲预计将在氢燃料电池汽车市场实现显著增长。为关注可持续交通以及遵守气候变化协议而制定的良好政府政策也有助于该地区的市场增长。

随着丰田、宝马、比亚迪、现代、本田等主要汽车制造商进入 FCV 市场,预计未来一年市场将出现大幅增长。此外,这种增长预计将进一步得到旨在改善氢燃料加注站和其他相关基础设施的政府政策的帮助。

结论

总之,氢燃料电池汽车已经彻底改变了交通方式。这些车辆提供更长的续航里程,易于加注燃料,并且移动部件更少,这将进一步降低售后维修成本。这些特点将进一步减轻消费者在初始采用阶段的里程焦虑,因为电池电动汽车需要更长的充电时间,而氢燃料电池的低加注时间更适合长途旅行。然而,该市场仍处于初始阶段,这得益于广泛的研发活动,这将有助于降低车辆和燃料的成本,从而有助于未来几年的采用。总而言之,通过持续的研发进展,我们可以期待氢燃料电池汽车取得更大的进步,让个人在未来几年更容易实现可持续的交通方式。

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