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愛馳大挑戰-甲醇氫燃料電池汽車

全球首款搭載甲醇高溫重整制氫燃料電池系統的電動跑車——Gumpert Nathalie,是愛馳德國子公司愛馳恭博的產品

“完整地叫:甲醇重整制氫高溫燃料電池電堆作為增程器的動力總成解決方案。”

11月8日,愛馳汽車聯合創始人兼總裁付強,在愛馳嘉定技術中心面對幾十家媒體,如此描述愛馳汽車在純電動之外的另一個動力系統解決方案。

這種方案,等于是甲醇重整制氫+氫燃料電堆+純電動汽車。看起來有點反常識,一般而言,能量轉化過程越多,損耗越大,效率越低;同時,系統越復雜,出錯概率越高,穩定性越差。但這一方案中,能量在車上要轉換4次(甲醇化學能-氫化學能-電能-動能),同時車內有3個能源轉換系統(制氫、發電、電驅)。

挑戰巨大不言而喻。愛馳為什么選這個技術路線?方案具體是怎樣的?可行性如何?來聽聽付強和愛馳汽車副總裁吳畏的解答。

1.為什么是甲醇

愛馳為業界所熟知的是純電動汽車創業公司,首款車U5已經亮相,將在近期上市。為什么愛馳在純電動之外,還需要一個新的動力系統解決方案?

“電動化在應用層面,還是有一些痛點,比如說里程焦慮癥、充電便利性(難題)仍然存在。”付強說,在局部市場,在公路干線交通中,純電動汽車應用可能沒有問題,但是支線交通還有問題。“如果電動化的趨勢不變的話,我們需要一個解決方案。”這一方案,在電驅動的前提下,要實現更長續航里程和更方便的能源補給。

愛馳U5測試車

付強強調,做甲醇重整制氫燃料電池汽車不是心血來潮,而是有長期考慮。他說,2017年年初,愛馳在為純電動平臺和U5做規劃時,考慮到未來的市場,純電動不能單一地解決需求,所以也考慮了別的技術路線,也包括混動和增程。“有一點很明晰,我們不再去觸碰任何石化燃料,就是目前的汽柴油和內燃機解決方案。”

最后,各種選項逐漸排除,可選項不斷收窄,“到我們覺得應用氫還是比較重要的”。

為什么不是直接做氫燃料電池車?

“在全國范圍內形成一個以供氫的網絡,達到現在石化燃料的水平,我認為沒有二三十年根本做不到的。如果我們認為氫是未來的話,那怎么能夠解決氫能源的問題,這是我們當時思考的路徑。”付強說。

付強還指出一點,氫的來源分在線制氫或者集中制氫,取決于不同落地的應用場景的情況。比如說像大型車,可能更適合于集中制氫;像小型車,有一些地方氫基礎設施容易形成,有財力,但有的地方它就不行,那么就是適合在線制氫,也就是甲醇重整制氫。

吳畏也解釋說,氫的最主要問題是很難儲存,很難運輸,甲醇正好可以作為氫的很好載體。“哪怕以后純氫燃油電池發展起來,甲醇可能也是一個不可替代的運輸媒介。”

在加注方面,加氫站建設往往高達上千萬。但是付強介紹,將加油站改建為甲醇加注站,費用僅7-15萬人民幣。“我們沒給社會重新添麻煩。”

2.集成復雜系統

電驅是必然方向,由此又選定了氫來發電,然后又選擇了甲醇重整制氫。現在愛馳的問題是,怎樣在車上實現這個能源轉換的過程。

“重整器已經不是新的技術。”吳畏說,高溫燃料電池也在固定電站上用得非常廣泛。

“其實(這一解決方案所需)技術都在,它不是我們發明的。像重整器,像高溫燃料電池,像空壓機,而且每個領域人家都是專業的。”付強強調,整車廠不是各項技術的發明者,而是整合者。“我們為了把合作搞得更緊密,可以從資本層面介入到他們那里面去。”

愛馳從資本層面介入技術提供商的最重要舉措,在于投資了丹麥的藍界科技。

11月7日,在進博會同期活動“全球汽車發展趨勢論壇”上,愛馳汽車與丹麥甲醇燃料電池研發和制造公司Blue WorldTechnologies(藍界科技)簽署戰略合作框架協議,圍繞技術、產品、服務、前瞻、投資等領域展開合作。愛馳成為藍界科技管理層之外最大股東。

藍界科技成立時間不長,但創始團隊有在燃料電池界的長期經驗。

藍界科技的官方網站上介紹說,該公司專注于開發和生產甲醇重整制氫燃料電池零件和系統,特別是在汽車上的應用,用于取代內燃機。

藍界科技的甲醇氫燃料電池汽車示意

藍界科技的甲醇重整制氫燃料電池系統,已經先安裝到了愛馳德國子公司愛馳恭博的產品GumpertNathalie上。Gumpert Nathalie是全球首款搭載甲醇高溫重整制氫燃料電池系統的電動跑車。

吳畏介紹,Nathalie已經跑了5萬公里,“證明這套系統是沒有問題的”。

在愛馳嘉定技術中心,我們也看到了愛馳將動力電池底盤改造過的甲醇重整制氫燃料電池底盤。在這一底盤中,動力電池仍然還有三分之一的空間。吳畏介紹說,當前方案還會有18度電池,目前采用的也是寧德時代的三元電池,但是屬于功率性電池,而非能量型,充放電倍率性能更佳。目前,這一底盤還不包括甲醇罐,未來愛馳希望將甲醇罐也集成到底盤上。

愛馳集成了甲醇重整器和氫燃料電池堆及動力電池的底盤

從藍界科技官方網站看,甲醇罐則在底盤后方到后軸之間。

18度動力電池也不算少,愛馳可能也會提供插電方案,也就是可以外接充電,很多城市內短途的代步需求,也許日常充電就能解決。

這一方案中的高溫燃料電池堆,如同現在國內的氫燃料電池汽車一樣,實際是一個増程器,并不是全功率直接驅動汽車的。而是會在一定功率下,給動力電池充電或者參與直驅。當直驅+動力電池驅動時,這里是一個混動模式。

甲醇重整制氫高溫燃料電池堆,和現在普通氫燃料電池堆,最大區別是,前者加注甲醇,在車上產生氫,而后者需要加注氫氣。當然,缺點是,這一系統仍然排放二氧化碳,并非零排放方案。但是如果全生命周期考察,付強提供的數字是,與電力(煤電占比重超過50%)相比減少40%碳排放,與汽油車相比減少67%碳排放。和內燃機相比,這一系統也不排放有害氣體。二氧化碳如果加上捕獲處理裝置,也能控制排放。藍界科技的底盤最后面圓筒狀的裝置,可能就是一個二氧化碳捕獲處理裝置。

甲醇重整制氫高溫燃料電池堆原理

總體而言,確實這一解決方案中的各項技術都不是新技術,在其他領域都有應用,但是集成在一起,并且裝載在運動的車輛上,還是巨大挑戰。

吳畏表示,這正是愛馳正在努力的地方,將各項系統集成管理,將各種部件、系統都做到車規級。至于系統的效率,他表示,“甲醇重整的效率很高,可以達到百分之九十幾,甚至達到百分之百。但是燃料電池效率可能會下來,大概60%。總體是百分之五十幾,中間可能還有些消耗,轉化效率可以達到45%,這已經很高了。”

3.經濟性如何?

在11月7日的進博會“全球汽車發展趨勢論壇”上,藍界科技首席商務官Mads Friis Jensen,被要求用一句話總結甲醇燃料電池汽車的好處。

他就說了一個詞組:cost-effective(劃算的)。

根據愛馳的計算,百公里能源成本方面,甲醇燃料電池汽車可以達到10.5元,和用私樁充電的電動汽車接近,比汽油、直接用氫的燃料電池汽車要便宜非常多。

付強、吳畏認為,不僅僅是使用成本,全生命周期來看,甲醇燃料電池汽車也是更經濟的。

制造成本方面,按愛馳規劃,2023年規模化生產之后,制造成本將優于純電動汽車。

愛馳目前已經與山西高平市簽約,建設甲醇制氫燃料電池動力系統制造基地。

基礎設施方面,如前所述甲醇加注在加油站基礎上改造,只需要增加7-15萬元。

在運輸方面,由于甲醇在-97.0 °C to 64.7 °C都是液體,比較方面長距離運輸,而且可以長時間儲存。

在甲醇價格方面,吳畏表示,目前甲醇在2100元/噸,但最便宜的可以做到700元。產量方面,根據工信部解讀《關于在部分地區開展甲醇汽車應用的指導意見》,2017年國內甲醇產能為8351萬噸、產量為6147萬噸,開工率約74%,處于產能過剩狀態。

從賬面上看,甲醇燃料電池汽車經濟性確實不錯,當然能否落地,還要看各系統落地表現。

愛馳汽車新提出的甲醇燃料電池汽車方案,和純電動汽車相比,根本不同在于,試圖從整個能源系統的角度,去解決交通出行的節能、減排、降本的問題,而不是從單一環節入手。但是其牽涉面也很廣,不僅要做好車上的動力系統集成,還需要動員能源生產企業、儲運、加注企業的聯動推進,挑戰著實不小。

付強倒是對這一解決方案頗為自信,甲醇和氫目前的勢頭正好。而且,“我們不需要大風。”他說,“有點小風我們就能夠飄起來。”(完)

聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權或其他問題,請聯系舉報。

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