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能源革命对外开放百家论坛之七十四(中)

2018-12-30 10:38:29 来源: 大同日报 举报
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能源革命对外开放百家论坛之七十四

燃料电池的潜力应用(中)

(图片来自网络)
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核心提示 燃料电池运输领域应用——汽车动力

从燃料电池汽车的国际发展现状来看,全球龙头丰田TOYOTA大举扩张产能,2020年,将建成超过100座加氢站,出产5000台示范燃料电池车;2025年,将建设超过300座加氢站,实现50000台正式上路;2030年,将建成超过1000座加氢站,其中50%以上氢来自再生能源,超过1百万台实现上路。

在乘用车方面,日本的丰田MIRAI功率114kW,性能电池1.6kWh,氢量5kg,里程502km,今年产量2300辆,预计2020年销30000辆,2025年300000辆。本田Clarity功率103kW,里程589km,今年产量600辆。日本在2017年的总生产瓦数超过250MW(原料采用Toray与W.L. Gore)。韩国现代Nexo,效率55-60,里程800km,冷启动-30℃,今年产量250辆。德国戴姆勒GLCF-CELL,功率147kW,电池13.8kWh,氢量4kg,里程500km。

在货车方面,法国现有雷诺的厢式货车、瑞士现有Co-op超市联盟的34吨货车、挪威现有ASKO的卡车叉车、德国现有Streetscooter的邮车、美国现有NikolaMotor的重型卡车和Plug Power的叉车物流车、加拿大现有LoopEnergy的堆场卡车和Magna的增程厢式货车、日本现有日产的送货面包车和丰田的拖车头皮卡物流车。美国运输部预测2040年前,货运量会增加45%,能源部正在支持中运量示范货车,包含15辆机场地勤车、20辆联邦快递货车,21辆日产NV200货车、2个重型卡车冷冻功能的电堆。加州开展了货物移动减排计划(10亿美元)与永续货运行动计划。联盟-USHybrid、Dewei、TTSI将示范两款货车联盟-NikolaMotors、Bosch、PowerCell 2021年产业化NikolaOne,由瑞典PowerCell提供总额为300kW的电池堆。由丰田测试肯沃斯的底盘加长型重装车辆,动力源使用两颗MIRAI用的电堆与12kWh的储能电池,代替了10.8L的柴油引擎,目前在南密西根整车测试。Ballard提供肯沃斯货车8颗85kW电堆,进行2年的示范计划。

在燃料电池客车方面,欧洲主流巴士厂商(比利时VanHool,波兰Solaris,荷兰APTS,荷兰VDL,意大利Rampini),已经布局燃料电池客车。电堆技术都与加拿大厂商合作。3Emotion(环境友善效能用电行动)已放4台在London(伦敦)与Rotterdam(鹿特丹),2018年到2019年会多17台在Rome(罗马),Versailles(凡尔赛),AalborgPau(奥尔堡)。JIVE(跨欧洲氢能车联合倡议)目标是139台,每个车队10-30台在意大利、英国、德国、拉脱维亚、丹麦的9个城市。JIVE2(跨欧洲氢能车联合倡议)2018年启动,总数152台。英国参与燃料电池和氢气联合项目(FCHJU)的JIVE目标139台,每个车队10-30台,在意大利、英国、德国、拉脱维亚、丹麦的9个城市上路。参与3Emotion4台客车在伦敦与鹿特丹示范运行燃料电池公交车在2017年时超过了25000小时。伦敦将在2037年以前全部都换成零排放巴士。德国参与燃料电池和氢气联合项目(FCH JU)IVE目标139台,每个车队10-30台。科隆市政府投入740万欧,购买30台燃料电池客车与投资2个加氢站,预计在2019年投入营运车队。戴姆勒子公司Evobus的燃料电池客车CitaroBZ,与加拿大厂商合作(Ballard或Hydrogenics)。美国2006年,开始燃料电池客车项目,2017年,有26台在4个区域上路,加州19台、俄亥俄州5台、马萨诸塞州1台、密西根州1台。至少41台在规划中(加州33台,俄亥俄7台,伊利诺1台);目前成本140万美元。2030年,洛杉矶的目标为全零排放公交车。韩国现代Hyundai200kW电电混动巴士计划(70MPa)。日本丰田Toyota,SORA2017年2月与3月,交付东京都政府2台,在2020东京奥运使用,2020要交付100台。规格为10.5米,2颗114kW电堆,镍氢电池,在关西机场测试。印度塔塔TATAMotors出产了12米巴士。

近几年,我国的燃料电池汽车也取得了长足的进步。在乘用车方面,一气2018目标是3.1kW/ L,奔腾B70FCV(2011),最高时速150km/h,里程300km,车重1.8吨。上汽荣威E950 PHFCEV,最高时速160km/h,里程400km,最大功率110kW,加氢时间3-10分钟,氢瓶压力70MPa,氢量4.34公斤。北汽2016新能源汽车成果展,展示燃料电池增程式汽车,与清华大学合作,燃料电池发动机集成模块开发,电-电混合策略开发。奇瑞艾瑞泽5续航里程704km,额定功率30kW,效率42%(额定),最大功率90kW(永磁同步),爬坡30%,冷启动-20℃,储能49kWh,氢瓶压力35MPa,百公里加速12s,氢量3.58公斤,车重1.8吨。在客车方面北京蓝吉新能源出产了沂星12米客车,生产目标为10年内1000台。福田汽车与亿华通、神力形成合作,出产了福田欧辉燃料电池客车。我国燃料电池汽车制造已串起上中下游,国内供应链基本形成。燃料电池汽车市场也得到了快速成长。集中在商用车领域,2017商用车产量1226辆(物流车占94%);2017客车产量超过150辆(北汽福田与上汽商用车共占84%)。

核心提示 燃料电池运输领域应用——船舶动力

燃料电池搭配发动机作为替代动力系统,如搭配柴油发动机的混合动力,作为辅助能源;搭配储能电池的混合动力,纯电动船舶,安静无声。搭配DC/DC供应船员生活辅助系统使用可热电联产,海上的废热再利用,反应生成之纯水为海上宝贵资源,具有效率高、低污染或无污染的特点。

燃料电池动力船舶具有很大的优势。能效转换率高40%-50%之间,部分可达到60%以上;零排放,只产生水、二氧化碳,没有高温燃烧过程。不排放NOX、SOX,符合国际各公约排放限制;燃料选择的多样化,氢、甲醇、天然气等,均可作为燃料电池的燃料;加工难度低,运行平稳,燃料电池组由不同数量的单体燃料电池串联而成,加工精度较内燃机更低。且其短时过载能力较传统内燃机更强,可以达到额定功率的200%,不易“熄火”;低噪音,燃料电池属于静态能量转换装置,噪声源仅来自于鼓风机与冷却风扇等,没有传统内燃机在气缸内燃烧所产生的轰鸣,振动小。

但燃料电池动力船舶也存在技术难题。燃料电池系统是由多个电堆模组串联而成,而每个电堆由上百片电芯组成。船舶行驶的特殊环境如盐雾腐蚀,浪潮拍击摇晃等环境因素容易造成电芯内部的供气不平衡以及机械应力破坏。电芯寿命仍短,目前国际上商用燃料电池的寿命普遍在5000~ 10000小时,与实际应用仍有一定差距,对需要长时间运行的远洋船舶是个硬伤。低温启动困难,有可能在寒冷天气时无法正常使用。目前作为动力应用的PEMFC,仍需要铂作为催化剂,价格高昂。美国DOE预测车用燃料电池系统需要年产50万台成本才可达到与普通内燃机相同的成本,而目前市场需求量与预测相距甚远,船用燃料电池系统暂无详细数据但其成本也可见一斑。船舶必须在码头加注燃料(氢、天然气、甲醇)。目前美国DOE提出的车用加氢站平均建设成本在200万美元左右,考虑到储氢量与运输成本,港口加氢站的建设与维护费用必定更高,目前也无实例。

责任编辑:王茜_DT05(网易大同)

原标题:能源革命对外开放百家论坛之七十四

王茜 本文来源:大同日报 责任编辑:王茜_dt254
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