革新城市交通:氫燃料電池電動動力系統車輛開創新常態

作者: Himanshu Patni

2023年12月15日

導言

氫燃料電池電動車在城市交通中,氫燃料電池電動車以其優於傳統車輛的諸多優勢嶄露頭角。城市交通很大程度上依賴傳統動力傳輸,用於各種車輛的商業和個人應用。由於有為汽油和柴油車輛加油的基礎設施,車輛購買者長期以來一直選擇這些類別用於交通運輸。其他各種關鍵因素,例如較低的初期成本、易於維護、備件易於獲得等,也促成了傳統燃料車輛的更高採用率。然而,消費者行為轉向採用無二氧化碳排放的清潔交通工具,已成為氫燃料電池電動車快速擴張的一個關鍵因素。

圖 1:電動車 vs 氫燃料電池電動車

氫燃料電池不僅提供了比基於碳排放燃料更清潔的替代方案,而且它們也只通過尾氣排放水,在大多數情況下,水是以淨化形式存在的。氫燃料已進入無數車輛,例如乘用車和商用車、拖拉機、卡車、飛機等。這些最重要的轉變是由車輛製造商通過兩種不同的方法誘導的,例如改造現有車輛以使用燃料電池電動或完全製造使用氫燃料的新車輛。

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另一個在氫能車輛中佔主導地位的重要因素是政府日益重視減少碳排放以及制定必要的輔助政策,以加速製造商和買家的採用。由於氫燃料電池車輛自問世以來,由於各種政府倡議為行業改善傳統燃料向氫燃料電池電動車的快速轉型鋪平了道路,它們已經取得了長足的進步,增長得到了加速。這些氫電動車也解決了電動、汽油和柴油車輛面臨的各種問題。

FCEV 基礎設施的全球擴張

全球各地的私營公司和政府都在大力投資開發氫燃料加注站的基礎設施,以擁抱環保的交通方式。許多國家,例如德國、法國、義大利、英國、中國、美國等,一直在建立大量氫燃料加注站方面處於領先地位,以便容納不同地區不斷增加的相應車輛數量。

FCEV 的許多優勢預計將進一步促進其在未來幾年買家中的採用。

更長續航里程:借助氫燃料電池,車輛製造商能夠實現更長的續航里程,因為氫的能量密度高於汽油和柴油。與其他燃料來源相比,氫氣的重量也更輕,這為車輛提供了更高的續航里程,因為它需要更少的儲存空間並減輕了車輛的重量。

圖 2:車輛燃料的相對蒸汽密度(比較)

快速加油和更低的排放:全球各國政府的主要關注點之一是減少交通運輸中的碳排放,這帶來了重大變化。儘管交通運輸行業正在迅速轉向電動車,但新買家仍然面臨一些主要缺點,例如充電時間長、快速充電器可用性低等。借助氫燃料車輛,這些缺點可以輕鬆解決,因為加氫與傳統燃料加注類似。氫燃料電池車輛單次加滿油箱可行駛 300 英里,而電動車輛通常每次充電的續航里程在 80-100 英里之間。

全球新氫燃料站的擴張

除了公共和私營部門採用的有利政策外,另一個被認為更容易採用氫燃料車輛的關鍵因素。北美、歐洲和亞太地區的快速擴張,各國政府對通過可持續模式管理其交通運輸表現出極大的興趣。

圖 3:各國氫站總數(截至 2022 年 9 月)

由於氫燃料加注站的存在直接促進了 FCEV 車輛的更容易採用,市場增長的趨勢可以通過相關圖輕鬆轉換。

這種採用主要可以在亞太國家看到,許多車輛製造公司正在推出新的 FCEV 型號,以吸引人們對新時代技術的關注。例如,

·BMW 宣布推出與豐田共同開發的新型號 iX5。該車輛的驅動系統使用燃料電池將儲存在其兩個由碳纖維增強塑料製成的 700 巴儲罐中的氫氣轉換為電力。

·2020 年 11 月,Ineos Grenadier 氫 FCEV 是 Ineos Motor 與現代汽車合作宣布的新車輛。

·2021 年,在法蘭克福車展期間,現代汽車宣布推出其 2023 年款現代 Nexo。該車型完全能夠使用氫燃料運行,使其對消費者更具吸引力。

各種其他車輛也開始使用 FCEV,例如卡車、商用車、建築設備、農業設備等。

挑戰

來自電池電動車(BEV)的激烈競爭

由於其他替代品(如 BEV)面臨激烈競爭,燃料電池車輛的商業化仍處於起步階段。作為最大的替代品,電池電動車在可持續車輛類別中的總體需求中佔據主導地位,因為用於電池充電的廣泛改進的生態系統已經在許多國家/地區(如中國、美國等)得到實施。

圖 4:截至 2022 年,在美國市場銷售 BEV 與 FCEV 的品牌

較高的定價阻礙了 FCV 的大規模採用

由於燃料電池電動車尚處於採用初期階段,且製造生態系統在許多地區尚未完全建立,許多國家/地區在很大程度上依賴於原材料的進口,這導致原材料採購成本較高。隨後,這會影響車輛最終成本的整體定價,並限制了很大一部分買家選擇相同。

儲存和運輸挑戰

儲存和運輸是氫燃料電池車輛市場的一些主要挑戰。氫需要極低的溫度才能儲存並加壓,以便填充到車輛的油箱中。此外,儲存在油箱中的氫需要專門的儲存技術,這需要持續的電力供應來冷卻液態氫,這會增加燃料的成本。液態氫燃料承受的高壓需要專門的儲罐是車輛行業未來幾年必須解決的另一個關鍵挑戰。

市場分析

根據 UnivDatos Market Insights,亞太地區緊隨北美地區之後,目前在氫燃料電池車輛市場中佔據最大的市場份額,這歸因於政府和車輛製造商對該地區可持續性的高度關注。此外,除了電池電動車之外,實現多樣化選擇是預計未來幾年採用率會上升的另一個原因。此外,該地區主要市場參與者的存在和技術進步也推動了市場增長。

此外,該報告還表明,歐洲由於日益關注減少碳排放,預計將見證氫燃料電池車輛市場的顯著增長。為了專注於可持續交通運輸並遵守氣候變化協議而制定的良好政府政策也有助於該地區的市場增長。

隨著豐田、BMW、比亞迪、現代、本田等主要車輛製造商進入 FCV 市場,預計該市場將在未來幾年實現重大增長。此外,這種增長預計將通過旨在改善氫燃料加注站和其他相關基礎設施的政府政策來進一步推動。

結論

總之,氫燃料電池車輛已經徹底改變了交通運輸模式。這些車輛提供更長的續航里程,易於加油且移動部件更少,這將進一步降低售後維修成本。這些特點將進一步緩解消費者在初始採用階段的里程焦慮,因為電池電動車需要更長的充電時間,而氫燃料的加油時間短,更適合長途旅行。然而,市場仍處於起步階段,這得益於廣泛的研發活動,這將有利於降低車輛和燃料的成本,從而促進未來幾年的採用。總體而言,隨著持續的研發,我們可以期待氫燃料電池車輛取得更大的進展,使個人更容易在未來幾年內使用可持續的交通模式。

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