電池車vs氫燃料車:誰是未來之王?

汽車業開啟氫動力車探索

寶馬集團(BMW)於今年2月底推出氫燃料車示範車隊,將氫形容為「零排放機動車輛拼圖中缺失的一塊」。iX5 Hydrogen是其首款使用豐田燃料電池的車款,續航里程達到313英里。儘管推出規模不大,但是寶馬和其他汽車公司一樣,正在探索氫動力車的潛力,Riversimple等規模較小的企業也在研發氫動力車。然而,特斯拉CEO馬斯克曾表達對氫燃料電池的懷疑,認為氫燃料電池是儲能方式中最愚蠢的,這也反映了汽車業內部對於氫能車的分歧。

氫動力車在商用車市場的應用

豐田長期以來強調氫燃料電池車在其未來產品線中的角色,暗示有一天它們可能會像現在的混合動力車一樣無處不在。但隨著該公司將重心轉向電動車(EV),燃料電池的重點移至中型和重型卡車,願景似乎已破滅。在接任豐田CEO後的首次演講中,佐藤恒治(Koji Sato)表示,「針對FCEV我們以商用車為中心的大規模生產。」儘管氫燃料電池車的續航里程可達數百英里,但是汽車業仍然面臨缺乏加氫場所的挑戰。氫動力車在商用車市場的應用仍在探索中。

電力和氫燃料:未來動力競賽

在現今世界,電動引擎正搶占燃油引擎的地位,而充電電池和氫燃料電池正成為無油引擎的未來動力來源。從駕駛人的角度來看,唯一的區別是是將車開到加氫站加氣還是通宵充電。2000年代初期,氫燃料電池動力車作為電動和內燃機汽車的替代品出現,被認為是實現綠色駕駛的途徑。但如今電動車已成為主流,而氫燃料車仍然是另類選擇。主要的問題是,目前氫能車的最大障礙是除非住在極少數擁有氫燃料站的城市之一,否則無法加滿氣。雖然它們可以產生只有水的尾氣排放物,但氫氣的生產需要使用大量化石燃料。

氫氣的挑戰和未來發展

氫是宇宙中最常見的元素之一,但從空氣中收集純化氫氣並不容易。大多數的純化氫都是由天然氣製成。然而,這意味著將氫氣送入汽車需要使用大量的化石燃料。在最終連接到燃煤電廠的電源插座中充電的電動車也會將排放物轉移到其充電的發電廠。但是再生能源正在興起,未來汽車充電站也可能由風力發電場或太陽能供電。目前仍有其他更永續的氫氣生產方法,但需要大量的電力,如電解水。然而,天然氣仍是目前最便宜的氫氣來源。

為什麼氫燃料車還未能超越純電動車?

氫能車使用氫氣燃料電池而非燃油引擎,為環保行駛提供了一種潛在解決方案。但實際上,大多數氫氣是通過稱為蒸汽重整或蒸汽甲烷重整的過程從天然氣中提煉,需要大量的化石燃料才能操作。另一種生產氫氣的方式是水電解,但這需要大量電力。即使使用再生能源,生產氫氣的過程仍然非常耗能,使氫燃料車的環保優勢受到質疑。此外,由於缺乏氫燃料站的基礎設施,駕駛氫能車需要花費大量時間和精力找到氫氣加油站。因此,目前氫燃料車仍然是一種較為陌生且昂貴的選擇,無法與純電動車競爭。

而純電動車沒有這種額外成本。一旦產生電能,它就可直接進入汽車電池。在準備好為汽車充電前,它不需要經過煉油廠的階段。誠然,電力在從發電廠到充電插座之間會經過許多變壓器,但變壓器不會像製氫廠和電解廠那樣消耗大量能量。此外,純電動車可以利用日益普及的充電設施,例如家庭插座、公共充電站和超級充電站。由於充電設施越來越普及,使得駕駛純電動車的成本和便利性大大提高。因此,氫能車雖然有環保優勢,但由於缺乏基礎建設,使得純電動車更具市場競爭力。

氫能源或電池能源:哪一種更好?

氫氣被認為是一種環保的能源,因為它只產生純水,而不像傳統汽車排放有害物質。然而,大多數氫氣是從天然氣提煉而來,這意味著氫氣燃料車仍然需要使用化石燃料。雖然水電解被認為是生產純氫氣最環保的方法,但它需要大量的電力。因此,如果將電力直接輸送到電池,而不是先用電力產生氫氣,然後再將氫氣轉化為電力,這樣做是否更加環保呢?

相較之下,純電動車似乎更加環保。電力在從發電廠到充電插座之間會經過許多變壓器,但這些變壓器不會像製氫廠和電解廠那樣消耗大量能量。一旦產生電能,它就可直接進入汽車電池。因此,駕駛純電動車每英里成本總是比氫燃料便宜。然而,氫能車與電動車相比,仍面臨著一個關鍵問題,那就是缺乏足夠的基礎建設。這包括氫氣加油站的缺乏以及充電站覆蓋率不夠廣泛等問題。

Betamax錄影機在1980年代雖然技術優於競爭對手VHS,但由於其供應鏈基礎設施不夠好,最終未能占據錄影帶市場。同樣地,氫能車和電動車都依賴更廣泛的技術系統。一種是靠發電,另一種是靠氫氣供應。除了技術方面的考量外,還有重要的經濟問題。如果能建立一個完善的氫氣基礎設施,氫氣車可能會成為更好的選擇。但在目前的情況下,純電動車似乎是更環保的選項。

此外,隨著電動車市場的發展,電池技術也在不斷改進。現代電動車的電池續航里程已經達到了數百英里,甚至超過500英里。這大大減少了充電的頻率,提高了電動車的實用性。與此同時,充電基礎建設也在積極發展。越來越多的城市和公司正在建設充電站,以滿足日益增長的電動車需求。此外,智能化充電系統也在逐步出現,這些系統可以更好地管理能源分配,提高充電效率和安全性。

總之,氫能車和電動車都是未來的選擇。然而,目前的技術和基礎建設使得純電動車更具優勢。在未來,隨著氫能技術和基礎建設的不斷發展,氫能車有可能在某些場景中成為更好的選擇。但在目前的情況下,純電動車仍然是更具成本效益和環保性的選擇。

建設氫燃料基礎設施的高昂成本

擁有許多優點的電動車成為了越來越多人選擇的車輛。它們相比於傳統汽車,能夠依賴現有的發電和配電系統。只要有插座,就可以為電動車充電。相比之下,現有支持氫燃料車的基礎設施卻有限,需要大量投資才能引進。歐洲氫氣配銷系統估計所需的輸氣管基礎設施,就需要耗資80-1430億歐元。氫氣需要加壓並以氣體或液體形式運輸,還必須重新設計供應鏈,這些都增加了建設氫燃料基礎設施的成本。開發加氫站和擴大氫氣生產規模的成本也很高,造成氫氣生產僅占全球能源需求的3%。政府和企業目前不願進行必要的投資,如果使用汽車數量太小而無法使用,那麼建設基礎設施就沒有什麼經濟意義。

電池車的靈活性比氫燃料車更適應需求變化

不管汽車是配置內燃機還是電動機,也不管是使用什麼燃料,駕駛人都會對汽車動力提出不斷變動的需求。有時汽車只需要一股柔和的動力就可保持巡航速度;其他時候可能需要巨大的動力,無論是開出停車位、爬上陡峭的山坡,還是為了閃過一個粗心大意差點肇事的周邊車輛。電池在處理這種高度變動需求的功率輸出表現要好得多。因此,氫燃料車通常配置一個輔助電池,用於在需要額外動力時使用。

這就是氫氣車比乘用車更適合長途卡車運輸的原因之一。對行駛的大部分路線,長途卡車司機不會像日常通勤者那樣不斷走走停停。在城市之間的長高速公路上,總是以相同的速度巡航數小時。然而,無論是住在城市還是在最偏遠的鄉村,每天的通勤路途絕對不會有如此恆定的負載;即使氫氣驅動系統可為這種不均衡的動力需求重新設計,電池車在這方面更加遊刃有餘。雖然氫乘用車可能永遠不會成功,但該技術已顯示出商業用途的希望。在「後汽油時代」的未來,長途卡車運輸可能比電池更適合氫。加氫時間短和氫氣對溫度變化的免疫力,不像電池在嚴寒中都會失去效率,都可能使氫氣成為長途卡車運輸路線的常用燃料。

氫氣車更適合商業用途,不太適合一般消費者

因此,氫氣車比較適合商業用途貨運卡車,一般巴士和快遞卡車相較於乘坐車有更多不同需求。未來汽車經銷商一定會展售氫氣卡車,但絕對不適合一般消費者。此外,氫氣車雖然在使用氫氣這一方面是一種環保選擇,但在其他方面則不一定具備環保優勢。氫氣的製造需要消耗能源,例如煤炭、天然氣和水等,而這些能源的生產和運輸過程中也會產生溫室氣體和其他污染物。此外,氫氣車在使用過程中也會產生一定的排放物,例如氧化氮和二氧化碳等,這些排放物的數量取決於氫氣的來源和生產過程。因此,要實現氫氣車的環保優勢,需要整個氫氣生產和配銷系統的環保性能都得到保證。

總體來說,氫氣車作為一種新興的環保交通方式,具有很大的發展前景。然而,相比電動車而言,氫氣車仍存在著較多的問題和挑戰。氫氣車的技術仍處於發展初期,而且需要大量的投資和基礎設施建設。此外,氫氣的製造、運輸和配銷等方面都需要解決很多問題,才能實現氫氣車的普及和商業化應用。因此,在未來的交通選擇中,氫氣車和電動車將會是兩種並行的技術路線,它們將根據不同的使用場景和需求共同發展,共同推動交通行業的綠色轉型。

電動車充電站的建設相對簡單

相較之下,充電站的建設相對簡單,只需要連接到現有的電源線即可。現有的加油站也可以安裝充電設施,因為充電所需的電力不會對能源需求造成太大的壓力。相比之下,建設氫燃料基礎設施需要重新設計供應鏈和加壓運輸系統,這需要更大的投資和更長的時間。對於加氫站,目前美國只有加州和夏威夷各處設有少數加氫站。加拿大只在蒙特利爾有一個加氫站。現有加油站可以安裝氫氣泵,但這需要新氫精煉廠、尚未組織的油罐車運輸網絡,以及幾乎必須從頭開始建造的其供應鍊。

另外,隨著電動車的普及,越來越多的充電站正在建設中。充電站的設置通常是由公共部門和私人企業合作進行的。政府投資於充電站建設,以建立更完善的充電基礎設施。在歐洲,多國政府已經承諾,在未來幾年內建造大量充電站,這將進一步提高充電基礎設施的可用性。

此外,相對於氫氣的能量密度,電池的能量密度已經相當高。這意味著電動車可以更長時間行駛,而不需要更換或充電。隨著技術的進步,電池成本已經降低,且電池的續航能力已經提高。這些都是使電動車更有吸引力的因素。

總之,電動車優勢明顯,且具有更成熟的基礎設施和更高的能源密度。而氫燃料車仍然需要大量投資,以建立充足的基礎設施和供應鏈。在未來,這些問題可能會得到解決,但現在電動車更具可行性和可靠性,值得更多的投資和關注。