豐田章男帶着他的氫能源夢想來了。
日前,豐田中國宣布,将以進口車方式限量引入111輛氫燃料電池轎車MIRAI,首批50輛,借助廣汽豐田的銷售渠道,市場建議起售價為74.8萬元。而日本本土市場MIRAI的起售價為710萬日元(約合人民币34.5萬元),價格僅為中國市場的一半。
此次在華銷售的MIRAI為豐田于2020年發布的第二代車型,距離上一代産品發布已過去六年時間。新款MIRAI對燃料電池結構結構進行調整,配備三個氫氣罐,合計141升,續航裡程可達850公裡。
MIRAI在日語中意思是“未來”,但特斯拉CEO馬斯克、大衆前CEO赫伯特·迪斯等一衆“大佬”卻一緻認為,氫燃料電池在乘用車市場沒有“未來”。馬斯克甚至直言氫燃料電池是智商稅、“愚蠢的選擇”。
韓國研究機構SNE Research數據顯示,今年一季度,全球共銷售4000輛燃料電池汽車,而遭豐田章男嘲笑的電動汽車同期銷量達到200萬輛,是前者銷量的500倍。
中國作為全球最大的電動車市場,豐田姗姗來遲,又遭遇交付危機。如今想憑借MIRAI打開燃料汽車市場,豐田章男的想法究竟有沒有未來?
保守的MIRAI
日系車在燃油車上的保守策略已衍生到氫燃料電池。
上世紀90年代,第三次石油危機爆發,主打省油的日系車徹底在美國市場站穩腳跟。彼時,手有餘糧的豐田不想被石油卡脖子,考慮布局新能源汽車。
時任社長豐田達郎認為,氫是自然界最充沛的資源,是解決能源問題的終極方案。押注氫燃料技術,也讓能國土狹小、資源匮乏的日本擺脫資源禀賦差的短闆。
1992年,豐田開始研制氫燃料電池。兩年後,豐田推出第一款概念車型。
曆經近三十年的研發,豐田已持有5千多項氫燃料電池專利,包括燃料電池堆專利、高壓儲氫罐專利、燃料電池系統控制專利以及加氫站技術專利等,全球第一。
豐田在氫燃料電池領域的地位,類似早期特斯拉在電動汽車市場的地位,在業内絕對領先。例如,國金證券研報指出,直接影響燃料電池壽命的質子交換膜,業内主要研究方向是實現高強度、高耐久的同時,降低質子膜的厚度。目前,國内主流膜電極廠商交換膜厚度在15微米左右,而豐田的質子交換膜厚度已降至10微米。
在其他廠商還在展示概念車時,豐田在2014年洛杉矶車展就悄然亮相全球首款量産氫燃料車型MIRAI。作為行業内第一個吃螃蟹的車企,MIRAI一經上市便引起轟動。
MIRAI的動力模組由動力電池組、儲氫罐、燃料反應堆、升壓單元、動力控制單元以及驅動電機(包括變速箱)構成。氫氣和氧氣在燃料堆中反應,電能輸送至動力電池組和驅動電機驅動汽車。
中汽中心數據表示,MIRAI的工作原理簡單來說,就是電解水的逆反應。把氫氣和氧氣分别供給陽極和陰極,氫通過Pt催化劑生成氫離子,失去的電子通過外電路到達陰極,産生電能;與此同時,陽極側的氫離子通過質子交換膜到達陰極與氧氣反應生成水。
豐田氫燃料電堆反映原理圖 圖源:中汽中心數據
如果說第一代MIRAI引領了氫車技術方向,如今的第二代MIRAI,卻又落入日系車保守主義的怪圈。
長安汽車材料工程師告訴觀察者網,對比兩代MIRAI電堆設計,陰極闆從上一代的3D流場簡化為2D流場。同時,基于水熱平衡考量,冷卻劑進口與空氣進口同側。此外,燃料電池催化劑的Pt量(g/kW)降低了58%,意味着對稀有金屬鉑的使用量減少。
簡言之,豐田第二代的革新主要集中在空間利用率以及成本上,包括減小燃料電池堆總成體積大小,這還是日系車銷量驅動的思維模式。
但在技術層面的革新顯然不夠,豐田披露的數據顯示,第二代MIRAI氫氣罐容積為5.6公斤,較上一代提升1公斤。其電機最大功率為134kW,整車重量超過1.8噸,如果算上4名乘客,其重量将達到2噸。對比豐田普銳斯,重量增加500千克,但電機功率僅提升26%,MIRAI依然沒有改變“小馬拉大車”的現狀。
橫向對比今年下半年投産的第二代寶馬iX5 Hydrogen,儲氫罐的容量将達到6公斤,反超MIRAI,氫燃料動力綜合馬力可達374匹。同樣将在中國上市的現代Nexo也縮小了和豐田的差距,其零百加速9.2秒、最高時速179KM/h,均反超豐田MIRAI的性能。
這和燃油車的發展曆程極其相似,豐田代表的日系車強調車輛運營的穩定性,而歐美車企更追求技術的革新。例如本田最早研制渦輪增壓技術,但并未大規模推廣,反而受到大衆等歐美車企的偏愛。豐田依舊沿用自然吸氣,避免“不必要的麻煩”。
保守的豐田将這種經營理念衍生到燃料電池賽道,但在燃料電池賽道發展初期,市場更需要技術疊代,空有專利的豐田,其領先地位正在消失。
氫燃料乘用車前景在哪?
價格不菲、使用更貴的氫燃料汽車,在乘用車市場何來競争力?豐田的一廂情願或許隻會得到中國市場的冷漠回應。
佛山市原副市長許國曾發文稱,“經過近十年的發展,中國氫能汽車市場規模至今不到1萬台。”數據顯示,截止到2020年年底,中國氫燃料電池汽車的保有量剛到7000輛。
動辄售價百萬的燃料電池車,離不開政府的采購和補貼。今年9月,康明斯聯合萬向汽車中标上海臨港52輛燃料電池客車訂單。去年7月,長城汽車獲得雄安新區100輛燃料電池重卡的采購訂單。不過,涉及燃料電池乘用車采購信息并不多。
除了采購成本,運營投入同樣不菲。上海公共交通職工楊羽力曾在《人民公交》上算過一筆賬,其公司投運的氫能公交車單車采購招标價197萬元,如果一輛氫能公交運營八年,期間需要更換2-3個燃料電池堆,每個電堆的成本在25萬元左右。
廠商宣稱燃料電池堆壽命在8000小時-1萬小時,但實際使用數據和宣傳的大相徑庭,究其原因,是重型商用車在使用過程中要求電池堆持續大功率輸出,電池耐久性并不滿足複雜工況。
第二代豐田MIRAI底盤
在業内有個笑話,實驗室的單電池到燃料電堆,實際性能要打六折;從電堆到再到氫能系統,折上六折,而電堆占整車成本近6成。
楊羽力的經濟賬并未談到日常加氫費用。根據電動車百人會發布的《中國氫能産業發展報告2020》顯示,國内加氫站價格每公斤在30-80元。其中,佛山每公斤的價格在70-80元。
信達證券指出,氫燃料電池百公裡成本接近1000元,而燃油車百公裡綜合成本為528元、電動汽車百公裡綜合成本隻有441元。
氫燃料成本居高不下背後是制氫、運氫、儲氫的商業化困境。首先是制氫,豐田追求的綠色能源方案并不環保。現階段,制氫分為化石原料制氫、工業副産氫以及電解水制氫,業内按照碳排放量分為灰氫、藍氫、綠氫。
東吳證券研報指出,以我國為例,化石原料制氫中煤制氫的氫氣價格約為10-15元/kg;天然氣制氫的氫氣價格約為15-20元/kg。工業副産氫副産焦爐氣制氫價格一般不高于12元/kg,燒堿副産物制氫等價格一般不高于18元/kg。而更環保的電解水成本也最高,價格為30-40元/kg。
運氫方面,雖然高壓拖車運輸有洩露風險,但仍是主流運輸方式。國内氫氣運輸壓強為20MPa,運輸距離為100km時,運輸成本為8.66元/kg;當距離為500km時,運輸成本猛增到22元/kg。管道運輸成本隻有1.2元/kg,但每千米管道投資額約584萬元。
同時,加氫站高昂的建設成本直接影響加氫站的數量。電動車百人會預估,不涉及後期人員運維以及土地成本,投建一座單日加注能力500公斤的加氫站,成本約為1200萬元左右,是燃油車加油站的3倍多。
因此,加氫站往往選址在園區、港區等商用車高頻次固定線路,為商用車主提供便捷性。但對于普通乘用車車主,可能加一次氫的往返裡程就達到40公裡,遠途加氫的體驗并不好,也會加劇裡程焦慮。
既沒有燃油車實惠,也不比新能源環保,氫燃料乘用車的未來更像是僞命題。豐田章男寄希望通過MIRAI打開中國氫燃料市場,中國消費者會如何選擇?
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