真正的霧霾救世主 燃料電池汽車

    鋰電世界    近期，從北京車展再到電動汽車百人會成立，電動汽車再度成為行業(yè)熱點。但就中國具體的能源國情而言，以煤炭發(fā)電絕對主導(dǎo)的電力結(jié)構(gòu)使得我國一般意義上的電動汽車并不能真正成為減少排放、控制霧霾的“救世主”，而特殊的電動汽車如燃料電池汽車才可能是我們追求的終極目標(biāo)。

    氫能源汽車示意圖

    據(jù)研究，在煤電情形下，電動汽車的碳排放并不比汽柴油燃料汽車少，甚至有時還要多于后者。當(dāng)然，我們會看到電動汽車周圍確實干凈了很多，這也是事實。但我們不要忘了火電廠那些異常敦實壯觀的大煙囪，電動汽車所用的電就是在那個環(huán)境下生產(chǎn)的。所以，要說那個城市因為發(fā)展電動汽車而空氣質(zhì)量大為改觀，一個重要前提就是城市的電絕大部分是由外部輸送進(jìn)來的。

    如北京市2013年全社會用電量為913億度，這其中的577億度卻是來自域外，當(dāng)然也就是排污也在域外發(fā)生了，北京如果自己承擔(dān)自用電發(fā)電所帶來的污染，霧霾嚴(yán)重程度將不可想象。北京的汽車如果全部換成電動汽車，排污將不是減少了三分之二，而是轉(zhuǎn)移了三分之二。上海、重慶都是污染轉(zhuǎn)移的受益者，因為他們都有三分之一左右的電力來自域外。天津、浙江、江蘇等地也都是用電量明顯大于發(fā)電量。當(dāng)然，進(jìn)一步看一下這一省份的電力結(jié)構(gòu)，是煤電為主，還是水電為主，更有助于我們權(quán)衡電的應(yīng)用給當(dāng)?shù)丨h(huán)境帶來了什么。廣東、浙江還因為發(fā)展了核電，如以此為動力，電動汽車對環(huán)境改善還是更能起到正面作用的。

    加氫站

    與之相反，如果電動汽車大發(fā)展了，內(nèi)蒙古、山西將不得不承擔(dān)更多的污染之痛，陜西稍次之，即便現(xiàn)在有些煤炭富集、火電發(fā)達(dá)地區(qū)是地廣人稀，但是環(huán)境的惡化還是潛在的積累過程。對于發(fā)電量和用電量比例關(guān)系不同的省份，發(fā)展電動汽車的實際效果可能會大相徑庭，發(fā)電量大于用電量的省份和城市，碳排放并沒有減少，所以實際意義不大。

    新能源汽車的減排關(guān)鍵點在于能源利用的全周期是無污染或低污染的。正因為中國的電力結(jié)構(gòu)仍然是煤電為主，所以依托于電力的混合動力汽車和電力汽車注定還是有較高污染的。2013年，我國煤炭、石油等化石能源發(fā)電裝機占總裝機容量的比例接近70%，但其發(fā)電量卻占到總發(fā)電量的比例接近80%，以煤電為主的地位仍然沒有較大改變。如果將這些電力轉(zhuǎn)變?yōu)楹穗姡欧啪蜁鬄榻档汀Ｈ绻秋L(fēng)能、太陽能、潮汐能，排放更會直線下降，甚至趨近于零排放。

    但是目前風(fēng)能、太陽能、潮汐能由于能源受自然條件影響較大相當(dāng)不穩(wěn)定，由其發(fā)電需要電網(wǎng)足夠強大，不然忽高忽低的上網(wǎng)電就會對電網(wǎng)構(gòu)成強烈的沖擊甚至致命的崩潰式影響，所以，這些電尤其是風(fēng)電常常被稱為“垃圾電”，即便發(fā)了電，電網(wǎng)公司也不愿接受其上網(wǎng)。而眾所周知，電是較難儲存的，蓄電的成本相當(dāng)高，而且蓄電容量極為有限，可以忽略不計。因此，把這些“垃圾電”也包括傳統(tǒng)電網(wǎng)上的富余電量儲存就是一個極為有意義的研究課題方向。

    富余電力制氫并儲能進(jìn)而應(yīng)用為汽車能源是一個極好的產(chǎn)業(yè)鏈方案。當(dāng)前，氫從制備、儲存到使用的安全性都已基本解決，氫能夠擔(dān)負(fù)儲能載體的重任，特別是富余電力制氫并儲存轉(zhuǎn)化成汽車能源不僅解決了汽車的能源，也為風(fēng)電等垃圾電甚至富余電力找到了出路。據(jù)調(diào)查，因為沒有足夠的電網(wǎng)通道把電送出內(nèi)蒙古，目前蒙西電網(wǎng)約三分之一的火電機組被迫停機，超過42%的風(fēng)電機組棄風(fēng)，這樣就有近700億度的電窩在內(nèi)蒙，如果鉚足勁發(fā)電，風(fēng)電和火電機組都滿發(fā)，最多可多生產(chǎn)900億度電，基本上就夠滿足北京全年用電量。其實，不對外輸出也可以，用來制氫并儲存是使能源更為長存的利用，而電必須是現(xiàn)輸現(xiàn)用，是一過性的。

    可以說，制氫路線也是不一而足。不僅電力能制氫，日本已經(jīng)研究太陽能制氫供燃料電池車使用的技術(shù)方案，還有生物質(zhì)能也都可以制氫，包括從污水處理廠的沼氣中通過提取熱、電、氫的熱電冷三聯(lián)產(chǎn)法提供低價氫。再有，很多石化企業(yè)排放的廢氣中就有氫氣，當(dāng)然從廢氣中再把氫氣分離出來并進(jìn)而提純，僅上海的化工企業(yè)就可以提供20萬輛氫能汽車的燃料。

    這樣新能源汽車邏輯軌跡即發(fā)展路線圖就初現(xiàn)輪廓了，將是沿著混合動力汽車（又有輕混到重混的進(jìn)步）、電動汽車、氫能源燃料電池汽車這樣一個路線。總的說來，就是通過技術(shù)進(jìn)步量變達(dá)到技術(shù)突破的量變，最終實現(xiàn)技術(shù)的替代，選擇一種最為環(huán)保的技術(shù)方案。

    與純電動汽車相比，燃料電池汽車由于沒有傳統(tǒng)內(nèi)燃機相關(guān)裝置，將節(jié)省數(shù)量可觀的零部件，或許要以萬計。

    燃料電池由于有更高的能源密度，氫氣的能源密度是車載鋰離子電池10倍，5公斤的氫儲量支持就可以支撐400多公里的續(xù)航里程，而如今最火的某知名電動汽車品牌的電池組要有半噸重（還沒等司機上車，車上就等于已經(jīng)坐上了七八個人），續(xù)航里程也不過如此。電動汽車裝電池是為了有走路的電，而背負(fù)這么重的電池本身就要耗大量的電，這是圖什么呢。

    燃料電池汽車的充氣速度也可謂神速，兩三分鐘即可充滿能達(dá)到最大續(xù)航里程的氫氣。同樣是那一款知名的電動汽車，充電20分鐘續(xù)航200公里，充電40分鐘續(xù)航300多公里。要說等著不累，那絕對是扯著什么了。

    燃料電池汽車可以說達(dá)到真正零排放，本田在電影院中免費贈送一種瓶裝純凈水，竟是來源于其氫燃料電池汽車HondaFCX燃燒后排放出來的。雖然我不會喝，就像在新加坡的再生水廠，人們把下水道里的水凈化后給我喝我不會喝一樣，只是心理上接受不了，但不等于我不認(rèn)同他們的技術(shù)，也不懷疑他們對待消費者的用心。

    燃料電池汽車離量產(chǎn)已經(jīng)不遠(yuǎn)。在美國，通用已經(jīng)有一批雪佛蘭Equinox燃料電池車更是積累了483萬公里行程數(shù)據(jù)，并節(jié)省汽油達(dá)400多噸。今年北京車展，豐田、本田、現(xiàn)代、上汽等企業(yè)展示了多款燃料電池車型，部分車型已經(jīng)相當(dāng)成熟，整車成本呈自由落體式的加速下降，量產(chǎn)時間已經(jīng)是指日可待。明年也就是2015年，已經(jīng)被燃料電池汽車領(lǐng)軍企業(yè)視作氫燃料電池汽車的“市場化元年”。

    配套條件建設(shè)也已經(jīng)起步。據(jù)一個到2013年年底的數(shù)據(jù)，全球至少已經(jīng)有208座加氫站投入使用，在建和列入計劃待建的還有127座。另一個是美國加利福尼亞州的數(shù)據(jù)，在2015年底之前就要設(shè)置68座加氫站，到2017年增加到100座以上。中國雖然相對較少，但在北京和上海也有了兩座。

    這一系列事實和數(shù)據(jù)不知您“造”嗎？他們共同指向一個事實，燃料電池汽車已經(jīng)離我們不遠(yuǎn)，而那時純電動汽車卻不一定真正成熟。