氫能重卡能否破解柴油車(chē)污染頑疾？

作者：朱妍

氫能重卡兼具清潔性、可行性

在京津冀及周邊地區(qū)、汾渭平原等重點(diǎn)區(qū)域，柴油車(chē)污染是長(zhǎng)期存在的突出問(wèn)題。按照生態(tài)環(huán)境部、國(guó)家發(fā)改委等10部委及中國(guó)鐵路總公司聯(lián)合印發(fā)的《柴油貨車(chē)污染治理攻堅(jiān)戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃》，到2020年，排放達(dá)標(biāo)率要實(shí)現(xiàn)明顯提高，初步形成綠色低碳、清潔高效的交通運(yùn)輸體系。

除了對(duì)現(xiàn)有車(chē)輛實(shí)施清潔改造、環(huán)保升級(jí)，能否從源頭直接杜絕排放？日前，中國(guó)工程院院士干勇就此提出“柴改氫”的思路，建議開(kāi)創(chuàng)氫能“重卡時(shí)代”，優(yōu)先發(fā)展氫能源商用物流車(chē)?！拔覈?guó)氫能發(fā)展目前主要靠交通領(lǐng)域應(yīng)用帶動(dòng)，氫能及燃料電池相關(guān)技術(shù)取得了快速發(fā)展。在重型柴油車(chē)密集的港口、碼頭、工業(yè)園區(qū)等區(qū)域，改用氫能重卡替代柴油車(chē)，既可減輕污染排放壓力，也具備實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益的可能性?！?/span>

生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《中國(guó)移動(dòng)源環(huán)境管理年報(bào)（2019）》顯示，汽車(chē)是移動(dòng)源污染排放的主要貢獻(xiàn)者。其中，柴油貨車(chē)使用強(qiáng)度高、單車(chē)排放大，保有量只占全國(guó)總量的7.9%，一氧化碳、碳氧化合物、氮氧化物及顆粒物（下稱(chēng)“四種污染物”）的排放量，卻分別占到汽車(chē)排放總量的10%、18.8%、60%與84.6%以上。

“在港口、碼頭、工業(yè)園區(qū)等特殊區(qū)域，重型柴油車(chē)密集，尾氣排放對(duì)霧霾顆粒物的貢獻(xiàn)達(dá)到77.8%以上?！备捎路Q(chēng)，上述區(qū)域應(yīng)率先考慮使用氫能重卡。

選擇氫能重卡作為“替代者”，首先源于其清潔性。中科院大連化學(xué)物理研究所燃料電池部部長(zhǎng)邵志剛表示，從原理來(lái)看，車(chē)輛所用的氫燃料電池與汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)類(lèi)似，只需保持氫與氧的供應(yīng)，即可源源不斷產(chǎn)生電能。燒的是氫、產(chǎn)出的是電、排出水，無(wú)需經(jīng)過(guò)“燃燒”環(huán)節(jié)，沒(méi)有氮氧化物等污染物，更不用擔(dān)憂(yōu)尾氣排放等。

同時(shí)，氫燃料汽車(chē)更適合長(zhǎng)距離、重載量的物流運(yùn)輸，在上述區(qū)域具備應(yīng)用基礎(chǔ)。干勇說(shuō)，港口貨物吞吐量大、往來(lái)密集，柴油車(chē)數(shù)量多且使用頻率高。若改為氫能重卡，氫能消耗量大，便于集中布局大型加氫站，可有效降低加氫等運(yùn)營(yíng)成本。此外，沿海港口附近多建有大型鋼鐵及聯(lián)產(chǎn)焦化企業(yè)，副產(chǎn)氫來(lái)源有保障，加上便捷的交通條件，氫源運(yùn)送便利，也易于規(guī)劃建設(shè)氫能輸送網(wǎng)絡(luò)，可進(jìn)一步提高氫能綜合利用的經(jīng)濟(jì)效益。

“應(yīng)用氫能重卡，將使港口從霧霾重災(zāi)區(qū)變?yōu)榍鍧嵤痉秴^(qū)，大大減輕污染壓力。以唐山為例，當(dāng)?shù)劁撹F產(chǎn)能超過(guò)1億噸，占河北省的55%，煤炭、鐵礦石及鋼鐵等物品運(yùn)輸總量約6億噸/年。全市煉焦產(chǎn)能約為3600萬(wàn)噸，可提純氫氣約50億立方米，足夠供應(yīng)3萬(wàn)輛重卡。若全部實(shí)施柴改氫，四種污染物的減排量，分別占當(dāng)?shù)貦C(jī)動(dòng)車(chē)總排放的6.5%、12%、36%和55%。”干勇稱(chēng)。

性能要求嚴(yán)，目前替代成本偏高

記者還了解到，由于汽運(yùn)行業(yè)存在大量個(gè)體從業(yè)者，每輛柴油貨車(chē)就對(duì)應(yīng)1個(gè)家庭，每?jī)奢v車(chē)可能就是一家個(gè)體運(yùn)輸企業(yè)。在替代過(guò)程中，成本是又一個(gè)關(guān)鍵因素。使用者可否承受？

中國(guó)工程院院士、氫能與燃料電池重大咨詢(xún)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人彭蘇萍表示，燃料電池車(chē)用氫成本需控制在40元/公斤，才能真正具備競(jìng)爭(zhēng)力。中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽(yáng)明高認(rèn)為，氫燃料終端消費(fèi)價(jià)格降至每公斤30元，才能與柴油重卡競(jìng)爭(zhēng)。而據(jù)多位人士證實(shí)，現(xiàn)階段，實(shí)際成本還達(dá)不到上述水平。

佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院副研究員趙吉詩(shī)告訴記者，氫能重卡的載重量往往高達(dá)數(shù)10噸，運(yùn)輸單程動(dòng)輒數(shù)百、上千公里，應(yīng)用場(chǎng)景較為復(fù)雜。相比客車(chē)、轎車(chē)等其他類(lèi)型的燃料電池汽車(chē)，其對(duì)壽命、功率、電堆、動(dòng)力系統(tǒng)等要求更高，穩(wěn)定性、可靠性也需更有保障。“若將抬高的成本轉(zhuǎn)嫁到運(yùn)營(yíng)者或企業(yè)身上，對(duì)方一定難以接受。在現(xiàn)行條件下，成本仍是氫能重卡推廣的一道門(mén)檻?！?/span>

另有專(zhuān)家表示，局限不僅在于車(chē)輛自身。氫能重卡的動(dòng)力系統(tǒng)功率大，導(dǎo)致氫耗較高，需配備更大密度的儲(chǔ)氫裝置。但受到儲(chǔ)氫技術(shù)整體發(fā)展制約，車(chē)載儲(chǔ)氫瓶目前還不能滿(mǎn)足運(yùn)營(yíng)需求，成本相對(duì)偏高?！坝捎跉淠苤乜ǖ挠脷淞看螅瑲錃馐褂贸杀驹谶\(yùn)營(yíng)中占比較大，必須保證氫氣供應(yīng)、儲(chǔ)運(yùn)的經(jīng)濟(jì)性。”

干勇認(rèn)為，在提升技術(shù)、裝備水平的同時(shí)，通過(guò)規(guī)模效益，可以使氫能重卡的運(yùn)營(yíng)成本降至與柴油貨車(chē)相當(dāng)?shù)乃剑党杀揪邆淇尚行?。“按照每?chē)運(yùn)輸30噸貨物、運(yùn)距1000公里計(jì)算，單車(chē)次消耗柴油250公斤。以國(guó)內(nèi)主要海港的運(yùn)量為基數(shù)，一個(gè)月60%的貨物由公路運(yùn)輸，估算約1600萬(wàn)車(chē)次，消耗柴油400萬(wàn)噸，折算氫氣為240萬(wàn)噸/月。短途運(yùn)輸可改用鐵路，最終解決方案還是柴改氫?！?/span>

提升全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性

根據(jù)國(guó)際氫能理事會(huì)預(yù)測(cè)，到2030年，氫能將為大約1000萬(wàn)-1500萬(wàn)輛汽車(chē)及50萬(wàn)輛卡車(chē)提供動(dòng)力。不同于韓國(guó)、日本等國(guó)，以乘用車(chē)作為當(dāng)前銷(xiāo)售的主要增量，我國(guó)燃料電池汽車(chē)主要是商用車(chē)。在多家企業(yè)，氫能重卡已被列為重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象。

山東重工集團(tuán)董事長(zhǎng)、濰柴動(dòng)力董事長(zhǎng)譚旭光認(rèn)為，山東作為產(chǎn)氫大省，廢氫、可回收的氫每年約有100萬(wàn)噸，至少可支撐10-12萬(wàn)輛氫燃料汽車(chē)運(yùn)行。而山東又是一個(gè)高速公路物流樞紐的聚集地，基于現(xiàn)有技術(shù)的場(chǎng)景應(yīng)用及成本的現(xiàn)實(shí)性，濰柴集團(tuán)確立了在200公里以?xún)?nèi)投放氫燃料電池車(chē)的計(jì)劃。經(jīng)過(guò)近10年思考，重型車(chē)一定要走燃料電池路線(xiàn)，在城市間和中長(zhǎng)途車(chē)上，氫燃料電池有望快速發(fā)展。目前，集團(tuán)的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)功率達(dá)到150千瓦，并應(yīng)用在重型汽車(chē)上，兩萬(wàn)臺(tái)套燃料電池基地已示范投產(chǎn)。

“綜合來(lái)看，氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)更適合長(zhǎng)途、大型高速重載車(chē)輛替代柴油機(jī)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力主要在溫度較低的北方地區(qū)。此外，輪船、飛機(jī)、作業(yè)機(jī)械等都是柴油機(jī)，用途極其廣泛?！睔W陽(yáng)明高提出，氫能進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵，在于燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。

上述專(zhuān)家也稱(chēng)，氫能重卡發(fā)展與技術(shù)成熟度密切相關(guān)，目前符合其系統(tǒng)性能的大功率燃料電池技術(shù)仍待完善，成本也因此下不來(lái)。實(shí)現(xiàn)氫能重卡批量化生產(chǎn)及示范運(yùn)營(yíng)，不僅要解決成本問(wèn)題，技術(shù)可靠性也要在測(cè)試中不斷提升。

在趙吉詩(shī)看來(lái)，技術(shù)及成本問(wèn)題尚未突破之前，短期可考慮補(bǔ)貼、獎(jiǎng)勵(lì)等方式，激發(fā)使用積極性。“相比柴油貨車(chē)，氫能重卡的用戶(hù)需付出更高成本。比如能不能像碳市場(chǎng)一樣，少排放可獲益、多排放有成本，讓那些為減排作出貢獻(xiàn)的人獲得相應(yīng)鼓勵(lì)，在一定程度上彌補(bǔ)成本上升。”