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EV和FCV,谁能点亮科技树

作者:
黄耀鹏
时间:
2015-06-25 23:11:41

来源《汽车人》杂志记者  黄耀鹏

这是一场力量对比非常复杂的争斗,而结果的验证可能需要等待长达数十年。绝大多数车企都有EV(纯电动车)研发项目,市场上的产品也渐渐增多。而拥有FCV(燃料电池车)项目的整车企业,刚好凑成大玩家俱乐部,它们无一例外都是一线跨国企业。后者的昂贵体不仅现在资金的投放量上,还体现在时间上。长达20年才可能有小成的预期,无法谋求中短期利益的结果是,实力稍逊就无法参与。

  当然,实力不是惟一的要素,当大多数厂家得知与丰田在FCV领域的差距如此之大时,它们不免兴味索然。转而两只脚都站在EV阵营,企图替代消费者选择EV,口头上唱衰FCV的同时,EV研究进入了新的加速期。有趣的是,双方的力量对比并未因此失衡。

  EV的新力量

  从技术完成度来说,EV产业技术已经接近成熟,EV已经实现了初级商品化。而FCV大多还处于实验室阶段,即便是丰田产品,商业成熟度也较EV逊色。

  鉴于此,大多数一线企业在技术方案上一直首鼠两端,它们谨慎地与领先者保持距离,让后者充当商业化生产的斥候,是一种狡猾的做法。一方面,欧洲厂家虽然都在同时研究两种技术方案。虽然看上去EV技术更成熟一些,对基础设施的依赖更少一些,但鉴于丰田已经取得令人吃惊的成果。在它们眼里,丰田是个可怕的小叮当,谁知道它随时从肚兜里拿出什么样震慑四方的法宝。

  在证实EV能解决市场最后的担忧之前,欧洲车企不会放弃两面下注的做法。刚刚经历了监事会人事动荡的大众,最近公开正式加入EV阵营。和其他厂家一样,大众同时拥有EV和FCV的研究项目。

  不过,继去年大众汽车集团公开唱衰FCV之后,近期又宣布,将于今年7月份之前公布新的电池方案。大众董事会成员、研发负责人海因茨·雅各布·诺萨(Heinz-JakobNeusser)透露,大众可能转向“单一”的单一锂离子电池单元。

  继平台标准化之后,大众有意将电池设计同样实施标准化。届时,e-高尔夫、高尔夫GTE、插电式混合动力车、奥迪A3电动版、帕萨特GTE等车型都将使用同样的电池单元。

  大众希望通过简化电池单元设计和标准化,降低电池成本66%。似乎嫌这个数字不够震撼,诺萨还暗示新一代锂离子电池单元技术,能量密度可达到当前电池的5倍之多。

  大众公司很少采用预告式的技术发布,除非大众管理层觉得应该放个大卫星,冲淡管理层和监事会(相当于董事会)攻伐给公众留下的深刻印象。不幸的是,鉴于大众奇怪的股权结构,这种事隔几年就上演一次。

  果然,能量密度提升4倍立刻使汽车评论圈兴奋了好几天,大家纷纷慨叹大众夹袋里还有如此黑科技。毕竟,大众向来在技术革新上持重有余、魄力不足。就看俩月以后大众如何履行承诺。之前的众多猜测都指向了固态电池。

  大众曾在去年表示看好固态电池,大众象征性入股固态电池的创业公司QuantumScape,以示对该技术的信心。文德恩也曾提到过,“我认为固态电池技术应用潜力巨大,应用该技术很有可能将电动车续航里程提升至700公里”。

  固态电池固然可以用同样的体积,实现更高的能量密度。虽然过去的几年里,众多的固态电池研究试验室都声称,设计出更安全、储能更多的固态电池。然后呢?就没有然后。这些电池无论采用什么样的负极材料和催化剂,释能过程中都不可避免地使负极劣化,电阻上升,继而产生过热的问题。最终导致固态电池的寿命远低于“传统”的液态电池。大众如果采用固态电池,如何解决负极劣化和温升的问题?至少外界没有人知道答案,在大众公布可信的方案之前,我们不妨保持谨慎的乐观。

  锂电池太贵、铁电池不成熟、镍氢/铅酸电池难堪重任,何况所有带有电解液电池能量密度都不理想。大众有理由将宝押在固体电池上。评论界想不出,如果不用固体电池,大众如何达到令人瞠目的能量密度。

  和FCV有一搭无一搭相比,不论大众、宝马等欧洲企业,还是通用、福特美系,甚至中国的绝大多数合资、自主企业,对待EV的态度都可以称得上认真。“押大小”的赌局还没有揭盅(可能要等待很久),大家不会期望押其中一头的玩家多了,能够影响结果本身吧?

  丰田单挑全世界?

  EV这边人多势众,FCV值得一提的只有丰田。虽然本田和马自达也在谋求FCV产品上市,但后两者的产业链都建立在丰田的专利群上。马自达更是通过和丰田的全面合作,形成了自身的开发序列。

  丰田围绕自身组成了典型的雁阵行列,这是日本企业最擅长做的事,丰田更是其中佼佼者。整车企业的阵营只代表露金字塔的塔尖,居于其下的是庞大的产业基础。

  川崎重工、千代田化工、三菱化工、岩谷产业构成了坚实的金字塔基座。它们负责至关重要的氢原料储运。LNG(液化天然气)运输技术属于欧盟,岩谷和三菱每运一艘LNG到日本,就要向欧洲缴纳专利许可。液氢LNG摆脱了欧洲人的控制。岩谷声称赔本售氢,无非是为了跟暂时低迷的油价别苗头。不过,随着国际油价的再度抬头,岩谷也迅速扭亏。

  制氢站、燃料电池组的电解质膜、隔板、电极催化剂,这些技术后面都拖着一大串日本企业,它们都是丰田“氢金字塔”的一部分。事实上,FCV使用的所有部件、材料,加氢站建设和氢气储运,构建氢社会的技术几乎都绕不开日本企业,丰田下得一手大棋。

  燃料电池不可缺少的铂催化剂,田中贵金属工业供应量占据全球60%。之前与丰田合作的宝马和通用必须加深与田中贵金属的合作,没多久它们都发现,这么干下去,都被日本企业套牢了。不可替代的供应商可以卡住主机商的脖子,要风得风。要是一家供应商这么做也就罢了,咱好酒好菜哄得它高兴。问题是掌握上游产业链条的几乎全是丰田马仔——旭化成、日本高度纸工业、可乐丽、德山、日清纺、细川密克朗、爱机时计电机……脖子上卡了七、八只手,让合作伙伴情何以堪?

  为了给大家鼓劲,丰田声称已经寻找到昂贵的铂催化剂的替代品。几年前一辆FCV需要80-100克铂,近期内降到30克,丰田认为有把握在今年内降低到10克,最终达到完全替代的目的。但诡异的是,田中贵金属还在起劲地试图控制更多的铂资源,这到底怎么回事?阴谋论者当然怀疑丰田没有完全据实相告。

  别的车企不傻,通用和宝马都以缺乏应用前景为由,降低了FCV的开发力度。只有本田和马自达跟在丰田屁股后面矢志不渝。这还不够,丰田期许更多的企业参与到FCV的研发上面来。丰田已经意识到FCV产业曲高和寡的后果,碾压所有竞争对手的结果就是玩不下去。有必要拉对手一把,让它们不至于落得太远。

  为此,丰田效仿特斯拉,开放了专利群。其中氢储运技术(包括加氢站70项专利)为永久共享,而FCV的燃料电池技术(重点在于电池的降温技术和负极保护技术,共3350项),则设置了5年的免费期。批评者们抓住这一点,认为丰田诚意不足。这显然是犯了道德完美主义的路线错误。丰田每年投入几千亿日元,积攒下这些家底,若不是担心EV坐大(现在已经有这种迹象)、FCV喝西北风的风险,丰田怎么舍得重器示人。

  政府怎么想

  就车辆本身而言,EV比传统车辆构造简单得多,加速性能更佳、ECU设计更容易。劣势在于电池能量密度不理想导致的续航里程偏短,同样还有充电时间过长的问题;而FCV的复杂程度介于EV和传统动力车之间。FCV的优势在于加氢时长可以与燃油相媲美,而续航里程甚至强于燃油车。

  环保方面,EV和FCV都不排放温室气体和污染物(学过一点化学的人都知道,氢惟一的燃烧产物是水),但它们都属于二次能源。一次能源是什么,决定了它们的环保成色。对前者来说,充电桩的电能来自于城市电力,而中国的火电占据总发电量的60%以上。众所周知,火电是温室气体的排放大户。

  虽然丰田称FCV为“终级环保车”,但丰田掩盖了一个重要的事实:日本目前严重依赖西澳大利亚的褐煤,作为制氢原料。对一个岛国来说,LNG的运输方式过于昂贵。

  如果使用太阳能,即光伏充电、或者光伏裂解水制氢,方案看上去完美,但目前的转化/反应效率还很低,无法承担未来更广泛的消费需求。

  因此,我们需要将完美环保的高大理想暂时放一放。既然无法彻底消除两者的环保瑕疵,那么大多数政府会选择其中相对容易、花钱少的一个,予以支持。政府憋着省钱,这没什么错。看看我们的大型充电站都建在大城市的郊外,而非电动车更集中的市区,就能明白成本决定技术的前途。

  更要命的是,相比分散的充电设施,FCV必须营建一系列加氢站。在技术障碍被克服后,不考虑补贴,一座加氢站的建设成本达到500万美元。即便只围绕中心城市建设,如果达到不让消费者抱怨的密度,建造费用将达到天文数字(想想我们周围有多少加油站就知道密度需求)。在缺少政府意志的情况下,这是不可能完成的任务。

  基于同样的原因,我国政府无意加大FCV的产业支持力度。事实上,该产业在我国不存在。有人认为,我们还没有实现在极端的野外工况下(比如在黑龙江漠河和海南三亚),FCV都能顺利冷启动。这个水准,已经被丰田甩出20条街。双方的差距甚至比传统内燃机更大。据说上汽已经卖出6台荣威750(EV+FCV),在上海只有一座加氢站的情况下,不得不说买主非常有情怀。

  在EV上频频发力的欧洲企业,包括宝马、奔驰、大众,其实也没有选择。在FCV上,它们同样与丰田的差距太大。据称,德国的研究机构尚未解决FCV电池在长时间行驶过热的问题,也没有解决催化剂“中毒”的问题。而丰田已经把成本压到700万日元(约6.3万美元),据说5年内还能压到400万。欧洲企业拍马也赶不上了,只好上另一条船。

  丰田公开专利的诱惑力可能没有想像中那么大。至少还没有哪个欧洲国家政府脑子一热扑上来。既然研发力量主要捏在德国人手里(法国和意大利要安静得多),德国三家企业既然已经做出了选择,那么就意味着欧盟也做出同样的选择。英国?英国的企业自己做不了主。

  不仅如此,德国《法兰克福日报》和《每日电讯》都认为,日本的技术(不限于汽车),近来大多患有“岛国综合症”——即日本企业推出的产品,只在日本范围内受欢迎。全世界不买账的结果,就是日本企业被迫放弃自己苦心经营的势力范围。EV拥趸们认为,FCV将重蹈覆辙——技术上领先,然后孤独地死去。

  对此,日本政府不为所动,慷慨地为每辆Mirai提供300万日元补贴,同时对加氢站提供2.5亿日元补贴。丰田社长丰田章男认为, 5年后市场上仍然EV占优,FCV不可能得到普及。他暗示,如果以2020年为限,那么EV的胜利是不言而喻的。但丰田着眼的,是下个一百年。

  毫无疑问,FCV是更高大、风险更大的科技树。丰田已经赌上企业命运,押宝FCV,过去20年历任社长都没有砍掉FCV项目资金,表明决心属于丰田,而非某一任社长。

  不过,最终的裁判是全体消费者无数个人行动的复杂集合。他们共同决定了汽车这种交通工具,到底沿着什么样的道路发展。点亮科技树的荣耀属于洞悉先机的企业。即便在胜负未分的今天,脚踩两只船也不是一个好主意。所有一线车企的各自选择表明了这一点。

(作者/黄耀鹏 原文载于《汽车人》杂志6月刊)【版权声明】文系汽车人传媒独家原创稿件,版权为汽车人传媒所有。欢迎转载,请务必说明出处及作者,否则必将追究法律责任

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