氢气再次成为热点

阿联酋迪拜 27 七月 2023

几十年来，氢气一直被吹捧为能源转型的关键催化剂。我们之前讨论过它作为可再生能源的潜力，推动绿色交通解决方案的能力，以及人们对氢动力公共交通日益浓厚的兴趣。然而，尽管它潜力巨大，但它不像人们炒作的那样神奇。至少，现在没有。但低调了几年后，氢气再次成为热门新闻。在全球绿色转型中，它最终会从“利基焦点”发展为“强大的竞争者”吗？如果交通方面的最新发展可以作为参考，那么宇宙中受欢迎的元素还有很多。

氢气复苏

氢燃料电池电动汽车 (FCEV) 市场正在迅速壮大。根据国际能源署 (IEA)《2023 年全球电动汽车展望》报告[1]，2022 年燃料电池电动汽车总数比上一年增长 40%，达到 72,000 多辆。

其中，韩国遥遥领先，拥有全球一半以上的氢燃料乘用车，2022 年全球新增燃料电池汽车 15,000 万辆，韩国占了三分之二。美国紧随其后，成为燃料电池电动汽车的第二大市场，数量超过 15,000 辆，其中大部分是汽车，还有 200 多辆燃料电池客车。2022 年，美国燃料电池汽车保有量增幅超过 20%，中国则以 60% 的惊人增幅成为燃料电池汽车保有量第三大国家。

中国拥有全球 95% 以上的氢燃料卡车和全球近 85% 的燃料电池公交车。2022 年，中国的燃料电池电动汽车阵型首次引入 200 辆氢能汽车，而此前几年的主要聚焦领域为客车和卡车。中国政府的目标是到 2025 年氢能车辆总数达到 100 万辆[2]。日本紧随其后，目标是到 2030 年达到 800,000 辆[3]。与此同时，到 2032 年，全球氢动力汽车市场市值预计将达到 628.8 亿美元[4]。

这些趋势表明氢能汽车需求不断增长，有力推动着各个国家/地区广泛采用氢能汽车。随着政府和各行各业继续投资氢能基础设施，再加上技术进步，氢能汽车市场有望进一步扩张，让可持续、零排放的运输未来充满了希望。

氢动力汽车的最新发展

氢能几乎是所有车辆的可行燃料来源，过去几年，各大公司宣布了多款新车型和部署方案。

消费者

根据 Juniper Research 的一份报告，到 2027 年，消费类车辆将占全球氢能汽车的 60% 以上[5]。

丰田自 1955 年以来就是安利捷的合作伙伴，也是氢能汽车技术的先驱。该公司最近宣布推出新款氢燃料汽车——2023 款丰田皇冠，这是该公司十年来推出的首款新款氢能汽车。[6]这是对丰田旗舰级燃料电池电动汽车 (FCEV) Mirai 的补充。

势均力敌的竞争对手正把赌注押在 SUV 上，包括现代的高性能 NEXO 和本田即将推出的新一代 CR-V[7]。同样，雷诺正在开发 Scenic Vision，这是一款氢动力 SUV 原型车，其碳足迹号称比传统的纯电动汽车 (BEV) 少 75%。[8]宝马的概念验证型 iX5 正在试水，其中包括由某家公司制造的燃料电池——是的，你猜到了，是丰田[9]。

商用

许多专家认为，氢能汽车非常适合重型和长途应用，因为它们续航里程卓越、加氢快、易于维护。氢燃料汽车由燃料电池或氢发动机提供动力，特别适合超过 180 英里的行程和超过 24,000 万磅的有效载荷。据行业报告称，目前还没有可行的氢替代品可以在零排放的情况下每天运输超过 600 英里。[10]例如，最新的现代 Xcient 卡车和丰田 Mirai 充电一次可续航 800 多公里[11]。

雷诺集团与氢燃料电池制造商 Plug Power 创立的合资企业 Hyvia 已经开始交付首批氢能货车，其续航里程可达 500 公里[12]。自去年以来，现代的 Xcient 卡车在德国、瑞士、新西兰和韩国迅速赢得市场份额，并计划很快在美国和以色列交付。丰田和 Nikola 等其他主要参与者的商用氢能汽车也在进入美国市场[13]。

公共交通

公共交通领域的氢动力汽车发展势头强劲，亚太地区尤其是中国遥遥领先。Information Trends（信息趋势）的研究表明，到 2037 年，全球氢燃料电池客车销量将超过 650,000 辆，相较于 2022 年的不足 4,000 辆涨幅显著。[14]

其他国家/地区在采用氢动力公交车方面也取得了重大进展。2023 年 5 月，韩国与行业巨头三星、现代等公司签署协议，到 2026 年将引进 2,000 辆氢能通勤客车[15]。据普华永道称，德国的目标是到 2030 年拥有 900 多辆氢能客车，与目前的 145 辆相比大幅增加。[16]

欧盟 (EU) 规定，到 2030 年，新的城市客车必须以电池或氢能为动力[17]。该指令是欧盟目标的一部分，即到 2040 年重型车辆排放量减少 45%，新卡车和客车排放量减少 90%。

氢动力汽车在公共交通领域有多种优势。特别是，与更昂贵的纯电动汽车相比，氢燃烧发动机带来了经济高效的零排放解决方案，其前期成本比柴油发动机高出约 50%[18]。氢发动机相对实惠，对转向零排放车辆的车队运营商非常有吸引力。

在西班牙，Abdul Latif Jameel Energy 的旗舰可再生能源企业 FRV 正与马德里专业出租车联合会合作，计划到 2026 年用环保的氢动力汽车取代至少 1,000 辆传统出租车。FRV 与丰田西班牙公司合作，将丰田 Mirai 燃料电池车用于该计划；该车型以其高达 600 公里的续航里程和零环境影响而闻名。

FRV 的创新部门 FRV-X 还与 Vectalia 合作，在西班牙阿利坎特开发首个大规模绿色氢动力公交运输系统。

氢动力汽车的推广并不限于公交车。燃料电池出租车在欧洲越来越受欢迎，巴黎已经拥有 100 多辆燃料电池电动汽车 (FCEV)，丰田计划到 2024 年将这一数字增加到 10,000 辆[19]。丰田正与德国 Uber 合作，提供多达 200 辆氢动力汽车进行为期两年的试验[20]。

快速提升的氢气创新

在赛车领域，氢气也在挑战传统燃料。在 Abdul Latif Jameel Motors 沙特阿拉伯公司赞助下，ROOKIE Racing 车队驾驶氢动力 CR Corolla 参加了在富士赛道举行的超级耐久（Super Taikyu）赛，目前正以氢动力碳中性汽车参加日本“2023 超级耐久系列赛”。

5 月 28 日，丰田研发的一辆液氢动力汽车完成了 NAPAC 富士超级耐久赛 24 小时赛，这是 2023 年 ENEOS 超级耐久系列赛的第二轮比赛。驾驶液氢燃料汽车比赛本身就是世界首创。尽管丰田车队是首次亮相该项赛事最艰难的比赛——24 小时赛，但他们在静冈县小山町完成了 358 圈富士赛道，距离相当于 1,634 公里。

图片来源：© Noriaki Mitsuhashi/N-RAK Photo Agency/Toyota

氢动力汽车推广的驱动因素是什么？

虽然纯电动汽车经常抢尽风头，但氢动力汽车在追求更清洁、更可持续的未来方面有很多优势：

环境问题日益增多

交通运输约占全球排放量的 21%[21]。与传统内燃机不同，氢能汽车只排放水蒸气，使之成为洁净、环保的替代选择。此外，燃料电池电动汽车每千克燃料可续航 60 英里左右，胜过通常每加仑汽油续航约 25 英里的传统汽车[22]。

有可能实现完全环保

理论上，纯电动汽车依赖它们得以充电的能源结构，而氢气可以来自多种来源，包括风能和太阳能等可再生能源。此外，电解可以在非高峰时段使用多余的电力产生氢气，从而有灵活性，有助于储存和利用剩余的可再生能源。

续航里程和加氢时间出众

与纯电动汽车相比，氢动力汽车续航更长。一罐氢气可续航数百英里，加氢时间与传统汽油车或柴油车的时间差不多，通常在 3 到 5 分钟之间。这排解了向消费者推广电动汽车最顽固的一个障碍，那就是与续航里程有限和快速充电基础设施可用性相关的“续航里程焦虑”。

易于扩展

氢能车辆相对容易部署用于商用和公共交通领域，无需过多投资。同样，加氢站可以快速部署，就像传统加油站一样，可以同时为许多车辆服务。

战略重要性

天然气价格波动和能源多样化的需求，特别是依赖（例如来自俄罗斯的）传统资源的地区，引发了人们重新关注氢燃料的潜力。[23]此外，推广氢动力汽车有助于减少对稀土矿物的依赖，稀土矿物是纯电动汽车的重要组成部分，面临着供应链挑战和道德采购问题的影响。

稳定创新

尽管目前氢动力汽车的用电量是纯电动汽车的 2-4 倍，但人们正在努力克服这些限制，提高整体性能。一个主要研发领域是提高氢燃料电池技术的效率、耐用性和成本效益。例如，美国能源部 (DOE) 正在努力提高燃料效率，让 1 千克氢气的续航达到近 100 英里[24]。

此外，对于通过电解制氢至关重要的电解槽制造能力一直在稳步提高，2021 年至 2022 年间翻了一番[25]。全球对燃料电池和电解槽供应商的投资也在增加，到 2021 年达到约 70 亿美元[26]。投资激增表明，人们对氢气作为可行的替代燃料来源的兴趣和信心越来越高。

政府加大支持力度

世界各国政府都在采取积极措施，支持和鼓励采用氢动力汽车，包括出台一系列政策、激励措施和法规，以促进研发、减少排放，推动氢基础设施建设[27]。

在美国，美国能源部已拨款 4,700 万美元用于氢储存、输送以及汽车燃料技术的研发，最近又宣布拨款 7.5 亿美元用于提高清洁制氢和燃料电池技术的效率、耐用性和成本效益[28]。《2022 年通胀削减法案》向清洁制氢设施推行 10 年生产税优惠 (PTC)，并将税收抵免扩展到氢燃料汽车。该立法还为燃料电池汽车等符合条件的商用清洁汽车提供高达 40,000 美元的信贷，为低收入地区和农村地区的氢燃料汽车提供高达 100,000 美元的激励[29]。

中国已将氢气作为其“十四五”规划 (2021-2025) 的关键因素之一[30]。该规划设定了发展综合氢能产业的目标，重点是自主创新、制造能力和可再生能源的年制氢量[31]。

日本制定了战略路线图，设定了大规模生产低成本燃料电池汽车和建立加氢站网络的宏伟目标。日本政府的目标是到 2030 年拥有 800,000 辆 FCV、1,200 辆燃料电池客车和 10,000 辆燃料电池叉车[32]。同样，韩国也在部署氢能汽车方面取得了重大进展，该国与三星和现代等领先公司签署了协议，将投入数千辆氢能通勤客车[33]。

与此同时在欧洲，如上所述，欧盟 (EU) 已经设定目标，到 2030 年推广使用电池或氢燃料驱动的新型城市公交车[34]。这一承诺符合欧盟减少重型车辆排放、促进零排放技术推广的目标。

同样，英国氢战略计划到 2030 年使低碳氢产能达到 10 GW[35]。英国已经在伦敦引进氢动力公交车，并且将在其他地区推广，同时积极支持氢燃料汽车的发展，例如丰田氢燃料电池型 Hilux 皮卡车[36]。

扩展加氢基础设施

目前没有足够的加氢站来满足氢动力汽车的需求，这是经典的“先有鸡还是先有蛋”的难题。然而，政府和行业利益相关者正在携手建设新的加氢站，并在各个国家和地区建立网络。

美国加州、德国、日本、韩国和中国等地区在建设加氢基础设施方面取得了重大进展。2022 年，全球已有 1,020 个加氢站投入运营，其中中国遥遥领先，其次是韩国、日本、德国和美国[37]。

在日本，Japan Hydrogen Station Network Joint Company (JHyM) 的成立推动着加氢站加速发展，为燃料电池汽车 (FCV) 的推广提供支持[38]。欧盟 (EU) 已承诺在所有主要城市和核心路线沿线每 200 公里安装一个加氢站[39]。

随着加氢站数量的增加，司机可以更便捷给氢能车辆加氢，促进这种清洁、可持续交通选择的发展和推广。

合作与合作伙伴关系

汽车制造商、能源公司和其他利益相关者之间的协作和伙伴关系正在推动氢动力道路车辆的发展。

氢能理事会汇聚领先的能源、运输、工业和投资公司，共同发展氢能经济[40]。

本田和通用汽车携手为私家车和货运卡车提供新一代氢燃料电池系统。本田计划于 2023 年开始生产，到 2030 年每年销售 60,000 台[41]。同样，宝马和丰田已联手生产氢燃料电池汽车。这两大汽车制造商将于 2025 年开始生产和销售双方共同开发的氢燃料电池汽车[42]。此次合作依托他们之前成功合作的先例，包括基于宝马 X5 SUV 开发的 iX5 氢动力汽车[43]。

绿色氢气引人瞩目

目前制氢的主要来源是天然气，这会排放大量二氧化碳。为应对这一挑战，人们不断推动加大可再生能源发电投资和政府补贴力度，以支持“绿色氢气”生产。日本非常重视保障国内能源和减少对进口化石燃料的依赖，在可再生能源生产和氢技术方面取得了重大进展[44]。国际能源署 (IEA) 预测，由于制氢规模扩大和可再生能源技术价格下降，到 2030 年，可再生能源制氢成本有望降低 30%[45]。