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全世界都玩电动车而日本还在迷恋氢能

(2021-05-21 07:45:52) 下一个

新能源车是减碳战略的重要一环,前面十几年,各种各样的方案都各显其能,但最近看来,纯电动车明显占了上风。

特斯拉为电动车取得绝对优势作出了最大的技术贡献,它创造了什么独门绝技?一般认为,除了它配有大功率电池,更重要的是使用了交流电机。由于电池提供的是直流电,因此大多数电动车或混合车都用的直流电机,速度上不去,动力也不足,根本无法和内燃机比。而交流电机则不同了,其澎拜的动力早在其它领域闻名遐迩,用到汽车上也不虚其名,而且电机还天生的可以真正无极变速,省去了变速箱这个内燃机必需的大件。当然,把直流变交流的转换器是必须的。以后其它厂家也如法炮制,现在连吉利造的车也能跑上百公里,时速不亚于特斯拉了,看来电车的时代真要来了!

但是,但是,充电站还是太少,充电还是太慢。市场上能高速跑百公里以上的都是纯电车,混合车纯电只能最多跑50公里,还速度不快。有个外行都能想到的方案:以高功率电机为主力,輔以汽油发电机的混合汽车,不是很理想吗。当电池没电了,就用汽油发电驱动电机。为什么市场上就没有这样的车呢?

我们外行想到的,厂家当然想到了。大功率交流电机已经占了很大体积了,再加一个大电池,已经无法再容下一个大汽油发电机和油箱了。而且内燃机需要变速箱,电机却不要,这又有一个匹配问题,技术上遇到瓶颈了。这么一圈下来,我对电动汽车现状的理解是:要想跑得象汽油车那么快,目前只有纯电动车,但也有续航里程,充电和电池替换成本的问题;混合车,电马达只是个补充,无法达到汽油车的功率。就空气污染和碳排方面,电动车也并不是完全绿色。充电的来源是个问题,如果主要还是来自于煤电,那从不烧汽油省下来的碳排,却由多烧的煤来补偿了。电池的生产,特别是废电池的处理不但要排碳,而且是个麻烦的环境问题。大家扔垃圾的时候,那些小电池都需要特别分类处理,巨大的汽车电池的处理更麻烦了,如果以后所有的汽油车都变成了电动车,废电池的处理就成了个天文级的问题了。

电动车在冬天表现不佳也是一个大弊病。大多数汽油车冬天的供暖由发动机的余热提供,电动机不依赖内燃,也就没有什么余热,只能靠电池里的电供热,这样就没足够的能量驱动车子了。而化学电池在天冷时也会有效率不足,充电不充分的问题。安全也是一个问题,现在国内已经不允许电动摩托车停在封闭的车库里了,因为发生了很多次电池自然起火的事件。电动汽车的电池虽然和摩托车的不一样,但燃烧的可能性也是存在的。

氢动车一度被认为是更有前景的技术。你的第一反应可能以为让氢内燃产生动力,错!这里氢气和氧气不是燃烧,而是在一个特殊装置內产生氧化反应,发生电子的转移,也就是发电,再用电驱动电机。

世界上对氢动车最起劲的日本。大家都知道,日本地域狭小,长期以来灾难频发,而且资源极度匮乏,是全球公认的贫油国、贫气国和贫煤国。日本三大资源全部严重依赖于海外供给,煤炭99%依赖进口,石油99%依赖进口,天然气95%以上依赖进口。

如此依赖进口,对日本是个巨大的威胁,比如日本87%以上的原油,都来自于中东地区。 一旦有人控制了波斯湾、马六甲海峡的运输通道,日本国内马上就全面崩盘。美国、印度、甚至中国都可以这么做。所以,为了保证国家能源安全,找替代能源成为日本接下来生存的唯一出路。


一开始,日本,想到了核能。但是2011年3月,因为地震,日本的第一核电站福岛出现核泄漏,这让日本几乎终止核能资源,随后就开始找比核能更安全,更有效率,更清洁的能源。随后,日本把目光放到了氢能上。日本认为,氢能是解决日本未来能源问题的终极解决方案,不断投入重金进行研发。

日本首先从技术上看,以现在电池技术来说,要让一辆纯电车实实在在的跑800公里,不现实。但是燃料电池,也就是氢能电池就不一样了,氢气的能量密度比燃油大,比锂电池高上百倍,氢能电池可以更紧凑,也更适合长期存储,能放几周,甚至几年。相比纯电汽车来说,氢燃料即充即走,跟汽油车完全的一样,加氢与加油一样,都只需要三五分钟,车主就不必到处找充电桩,再坐车里等充电了。单纯这一点来说,优势就非常大!
 

氢之所以具有吸引力,还因为它可以从各种资源中生产,制氢的来源有很多种,有 可再生能源电解水、生物制氢、光催化剂等多种方式。目前盐水电解是主要的氢燃料来源,而大海水资源,又是取之不尽用之不竭的。当然,电解制氢耗电能,但结合风能光能制氢是个比拉电缆更经济的方法。很多风能光能站都建在遥远的山上海上,把生产出来的电能直接转变为氢气,比铺设昂贵的电缆更经济。而且现在使用太阳能直接制氢(不通过电解)的技术发展很快,如果成功,那氢气将成为廉价的取之不尽的能量来源。近几年日本顶级大企业大学,比如川崎重工千叶大学都在研究制氢运氢的技术,高压和超高压运输手段已经可以确保氢气运输的损失降到很低的水平。日本作为一个几乎各种资源都依赖于进口的国家,氢能源技术如果真的成熟,对日本的重要性,将会是翻天覆地级的。


这就是现在,日本就举全国之力发展氢能源的重要原因。

中国企业现在还在争先恐后造电动车上市圈钱阶段,日本的氢能源车已经到了量产更新换代阶段了!2014年,日本以第一款商用氢动汽车问世。现在,日本氢能第二代汽车-丰田Mirai问世,这车新增加了全自动驾驶、车窗玻璃的液晶显示屏、人工智能、物联网等功能,一次行驶距离达到了800公里。到2025年,将要把续航里程增加到1000km。 


氢动车的好处是:
1.它完全不用汽油,也不用充电锂电池作为动力源,而是完全使用氢能。
2.排出来是清水,完全实现了零排放、零污染。
3.车上搭载有两个氢气罐,一次充气只需要3分钟左右,可以行使650公里,价格为5000日元,和人民币300多,和汽油差不多一个价。
4.汽车没有发动机,只有一台启动马达,车盖与车尾不会发热,车内不会有异味异响。
5.最牛逼的是:在这个汽车后盖箱有一个电源输出插口,用专用的电源线连接家庭插座,可以保证一户人家一个星期电力供给,你全家都可以进照明,做饭,看电视,空调,洗澡热水器一个星期。在城市出现停电时,甚至还可以点亮信号灯与路灯。


未来,日本将要把氢能汽车生产能力在提高10倍,完全开启氢能源车时代。更牛逼的是,日本不仅研制生产氢能轿车,还生产氢能公交车,运输车,卡车等等。不仅有氢能汽车,日本还研制了氢能轮船。日本川崎重工制造,世界上第一艘氢运输船——116米高的Suiso Frontier开始投放市场.


对日本来说,氢能研发和使用,要打造成一个全生态的新产业链。氢气制造加工储存——氢能源汽车的制造——高压气罐的研发制造——汽车与气罐新材料的研发生产——氢气运输车运输船的研发制造——高压氢气的安全运输——加氢站的建设与普及——氢能源汽车的销售与售后服务等。日本现在,几乎已经打通整个产业链的完整构建。

现在全世界都看好纯电动车,已经有人给日本下了战败的预测,但日本人似乎不在乎这个。日本人很轴,曾经在高清电视领域输掉过,那时他们倾力发展模拟技术,等离子体显示的高清电视,大家还记得世纪初单价几万美元的背投电视机吗?最近网上出来一张照片,上海有人2000年花7万买的背投电视,现在十元钱被人收走,而同样的钱当时可以买个小套房子,现在至少600万。日本人在高清电视领域败给了数字模式,LED显示的技术,输得精光。当然,日本也赢过,很多领域!

我预计,这次日本不会全输。技术领域,决定一个技术是否流行,不光完全是技术本身,还有政治,经济诸元素,如华为的5G技术,本身很先进,但因为地缘政治原因可能无法盛行,但在中国使用应该没问题。氢能技术由于目前日本掌握了压倒性的优势,中美欧不愿意被日本控制,恐怕不会走全氢的道路。在氢动车和纯电车旗鼓相当的情况下,恐怕氢动车只能流行于日本了。

但如果氢动车的优势很大,估计还是会流行于全球的。另外,氢能除了可以转变为电,它本身也是一种可燃物,而且燃烧的产物是无污染的水。理论上,任何现存的内燃机,经过改造都可以燃氢,原来烧煤烧气的设备,也可以转而燃氢。如果制氢储氢的技术得到改进,成本低廉而安全可靠,那氢能的前途应该要比电池更广阔!

让我们拭目以待,在我们有生之年,应该可以看到这两项技术竞争的结果,是你死我活呢,还是相得益彰?
 

 

 

 

 

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评论
fonsony 回复 悄悄话 十几年前回广州、街上的计程车应是用氢、背后一个大罐
6ba6 回复 悄悄话 氢能汽车也是电动车,只不过是把特斯拉的锂电池换成燃料电池而已,当然燃料就是氢气了。燃料电池技术很成熟
我住长江边 回复 悄悄话 楼下的想法我能接受,我虽然不敢买氢能汽车,但是愿意坐氢能公交车,轮船和飞机。说不上什么科学依据,就是普通人对安全的心理需求
识时务投资 回复 悄悄话 日系汽车公司也在大力研发电动汽车。将来可能是bus 用氢,小车用电。
我住长江边 回复 悄悄话 说个大白话,大家都知道氢弹的巨大威力,对氢能源有天然的恐惧。也许楼主是氢能专家,但是绝大多数人不懂氢能的安全,也很难接受。汽车是个公众产业,没有大多数消费者的接受,推广极其困难,当然未来有一点可能
朱头山 回复 悄悄话 回复 '我住长江边' 的评论 : 氢能车并非科幻,是现实,每年有上万俩卖出。也不是只有日本在搞,中国也将氢能作为卡车,远洋货轮和飞机的主要绿色能源选择。在乘用车方面,我认为主要的问题是日本垄断了氢能车的专利,其它国家不愿受制于人而已,而且氢能目前比电动车的优势不明显。未来是个竞争的关系。氢能的适应性更广是其优势!
我住长江边 回复 悄悄话 楼主可以把理由说上天,仍然需要详实的大量的试验验证。而且,公众对氢能汽车安全的接受性应该很低,市场很难打开。如果真能等到大量氢能车的安全证明,大伙儿都开上电动汽车了,谁去转开氢能汽车?
朱头山 回复 悄悄话 回复 '我住长江边' 的评论 : 以前中国就有很多出租车用液化天然气的,没听说有特别的危险,而且还是用那种一般的气罐。高压氢气本身并不会爆炸,有一点泄露也就是气体,只有遇到明火才会燃烧,而只有形成瞬间高压才会爆炸。其危险程度不会比液化石油气更高。经过特殊加强的气罐会将可能性降低,而液化技术的发展也会进一步提高氢能的安全性。
我住长江边 回复 悄悄话 氢能车的安全肯定是一个隐患。汽油车的油箱点火才能燃烧爆炸,氢能车的氢气箱只要有一点点漏气,就会产生巨大的爆炸,无人能幸存。就算你说可能性极小,你在城里做一个民调,敢开氢能汽车的人,估计不会超过1%,何况城里高知和文化人比比皆是,科盲应该极少
遍野无尘 回复 悄悄话 氢内燃机汽车(HICEV)和 氢燃料电池车(FCEV)不是一回事。
不知道日本是晚HICEV 还是FCEV。
遍野无尘 回复 悄悄话 制造氢气, 并不见得就更环保,消耗的能量那里来。如果用电,和电动车的电池没有啥大区别。如果氢气车用个高压罐,和烧煤气/天然气有啥区别,都有安全隐患--易燃易爆。开车带个大“炸弹, 心里不舒服。
朱头山 回复 悄悄话 回复 '乡人66' 的评论 : 炸药可以在密闭下起爆,因为其自身含有产气的元素,只要引爆即可。氢气和汽油一样,只有和氧气产生反应,瞬间产生大量气体才会爆炸,就像往汽油箱扔火柴,箱内氧气用完就自灭了,氢气瓶内没有足够的氧气也不会爆炸的,即使撞车导致瓶体破裂,也最多和汽油一样燃烧,而不是爆炸。氢能的缺点很多,但爆炸是最弱的一种,而且随着技术的发展,这个方面的顾虑不足挂齿了!
半岛人 回复 悄悄话 “我预计,这次日本不会全输。”
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只靠日本本国市场是无法支撑一种新能源汽车的。当氢电池汽车的专利全在日本手上,中国和美国是不会大规模使用这种技术的。氢电池的致命弱点是配套的基础设施。可能对于跑运输的大卡车还比较适用。在城市上下班的话,电动车可在晚上家里冲或上班时在停车场里冲,比汽油车还方便。
半岛人 回复 悄悄话 westshore2021-05-21 22:49:29
电动车成熟需要再等十年吧。
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电动车现在相比传统汽车已经完全有竞争力,只有在少数应用场合还不适合。这就像PC发展到了Window3.1,虽然还不完善,但已经非常可用。可以预计充电速度会每年加快,容量会每年增加。而中国由于政府政策的引导,电动车的发展会远快于世界其他国家。
半岛人 回复 悄悄话 一个决策错误导致全盘落后。锂电池最早商业化的是SONY,日本在2000年之前就推出过纯电版的RAV4,但阴差阳错,日本汽车工业没看到电动车的前途而押宝于氢电池汽车,而错过了电动车的第一波大潮。现在全球电动车的关键技术:1)电池,2)自动驾驶。电池方面中国全面领先,下一个创新是固态电池。自动驾驶方面本来就不是日本的强项。
电动车未来的趋势可能像现在的手机:美国在高端电动车有优势,但在市场占有率方面远落后于中国,就像苹果和Android手机的现状。德国和日本将在电动车时代被甩到第二梯队。
刚过去的上海车展展示了国内众多的电动车品牌,从高端到低端都有许多选择,相比之下,Tesla以及显得势单力薄。日本在电动车时代可能被完全淘汰,到现在还拿不出什么有竞争力的东西来。
乡人66 回复 悄悄话 谁敢开这样的车?除了恐怖分子,还有谁,报上名来。
乡人66 回复 悄悄话 一个液氢罐的爆炸威力绝对超过同重的T N T。
乡人66 回复 悄悄话 为什么不提氢能源车的安全性。
westshore 回复 悄悄话 美国有氢能汽车,主要问题是加氢站太少,而一般需要每月加一次氢(其实就是换一个液态氢罐子,很方便)。
加州首府有一个站,显然太少了。氢能车是烧氢,生成水作为排出物。
电车最大的隐患还是电池起火,尤其是室内充电,而美国人多数情况下是车库室内充电。
电动车成熟需要再等十年吧。
markyang 回复 悄悄话 在新能源车的领域,多种技术线路都存在肯定会是未来的必然模式,不可能一种技术通吃
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