盡管氫能一直被視為綠色交通下一個(gè)重大風(fēng)口，但就目前來看，它似乎錯(cuò)失成為輕型汽車主要燃料的良機(jī)。

純電動汽車已經(jīng)成為大多數(shù)美國消費(fèi)者的綠色汽車首選。比如特斯拉，去年僅加州就銷售近18.7萬輛，占據(jù)該州市場份額僅次于豐田燃油車。而同期，豐田汽車在全美僅銷售2094輛Mirai氫燃料電池汽車。

目前市場上只有兩種氫燃料電池選擇——豐田Mirai和現(xiàn)代NEXO燃料電池。本田汽車從2024年開始銷售氫燃料電池CR-V，擬取代2021年停產(chǎn)氫燃料本田Clarity。

相比之下，今年將有超過50款電動汽車上市或銷售。這種巨大反差，勢必影響氫燃料電池工程師招徠和資金投入。

波士頓咨詢公司(Boston)汽車研究董事總經(jīng)理布萊恩·科利(Brian Collie)認(rèn)為，燃料電池輕型汽車時(shí)機(jī)已過。“專注很重要，現(xiàn)實(shí)是，汽車制造商只能在資源有限的環(huán)境中運(yùn)營。”他說。

無論從何種維度觀察，氫能目前都完敗于電動汽車。

其一，據(jù)標(biāo)普全球移動(S&P)數(shù)據(jù)，自2013年1月至今，美國電動乘用車注冊近230萬輛，燃料電池輕型汽車只有1.5萬輛。

其二，美國能源部數(shù)據(jù)，美國只有55個(gè)公共加氫站，而聯(lián)邦政府估計(jì)有近5.1萬個(gè)公共電動汽車充電站，可提供超過13萬個(gè)充電端口——這還不包括數(shù)千個(gè)家用充電樁。

其三，氫氣昂貴，尤其是作為一種可持續(xù)燃料時(shí)。目前，綠色氫的生產(chǎn)成本約為每公斤4.40美元。普氏能源(Platts Analytics)數(shù)據(jù)顯示，這一價(jià)格相當(dāng)于每英里21.6美分的燃油成本。

豐田汽車通過為Mirai提供1.5萬美元燃料卡來解決費(fèi)用問題。

其四，與電動汽車車主使用公共充電樁時(shí)常遇到的問題一樣，燃料電池司機(jī)也經(jīng)常發(fā)現(xiàn)氫氣站意外故障。不同之處在于，城市地區(qū)附近通常有其他電動汽車充電樁，但距離下一個(gè)氫氣站可能很遠(yuǎn)。

氫燃料電池是補(bǔ)充而非取代

硬幣的另一面，綠色氫燃料可以提供一種強(qiáng)大的脫碳替代方案，來吸引大量投資。

綠氫通過電解生產(chǎn)，過程清潔，但它只占?xì)渖a(chǎn)總量很小部分。大多數(shù)氫氣由甲烷或天然氣產(chǎn)生，這個(gè)過程被稱為蒸汽轉(zhuǎn)化，不吸收溫室氣體。

現(xiàn)階段，美國已有大量資源集中在降低綠色制氫成本上。2021年基礎(chǔ)設(shè)施立法中，拜登(Joe Biden)政府撥出70億美元用于4個(gè)區(qū)域氫樞紐，再撥出7.5億美元用于加速清潔氫技術(shù)。

美國能源部“氫能攻關(guān)項(xiàng)目”制定了綠色氫降價(jià)目標(biāo)，到2025年每公斤2美元，2030年每公斤1美元。

麥肯錫咨詢公司氣候技術(shù)高級合伙人貝恩德·海德(Bernd Heid)認(rèn)為，綠色氫降價(jià)后，再加上人們對電網(wǎng)的擔(dān)憂，氫能或成為乘用車的選擇之一。

“我們每使用一噸氫氣，成本就會降低一些。當(dāng)成本足夠便宜時(shí)，將會有大規(guī)模的氫基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，當(dāng)然主要用于卡車，也可用于汽車。”

海德預(yù)計(jì)，向電動汽車大規(guī)模轉(zhuǎn)型將使電力基礎(chǔ)設(shè)施成為瓶頸，采取電動汽車和氫燃料汽車混合方式，最終比電動汽車更便宜。

氫燃料非常適合重型卡車。

對長途8級卡車而言，笨重的電池占據(jù)太多重量，降低了負(fù)載。此外，長時(shí)間充電也削弱了靈活運(yùn)輸貨物的能力。一輛氫燃料汽車加氫所需時(shí)間與一輛柴油卡車加油差不多。

豐田汽車通過與美國肯沃斯載重車公司合作，研發(fā)一款8級燃料電池卡車，且已在南加州投入使用。戴姆勒卡車集團(tuán)和沃爾沃卡車也在合作開發(fā)一種燃料電池動力系統(tǒng)。其他氫燃料卡車開發(fā)商包括現(xiàn)代汽車集團(tuán)和尼古拉公司。

卡車運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)特點(diǎn)是——需要更少的燃料補(bǔ)充站。一個(gè)氫站網(wǎng)絡(luò)，散布在主要卡車運(yùn)輸路線上，將使長途貨運(yùn)行業(yè)使用燃料電池成為現(xiàn)實(shí)。

但豐田汽車、本田汽車和現(xiàn)代汽車集團(tuán)仍然相信，燃料電池在輕型汽車的作用，并堅(jiān)持向前推進(jìn)。

長期以來，日本和韓國一直支持氫基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展。豐田汽車和本田汽車已經(jīng)花了30年時(shí)間來開發(fā)燃料電池技術(shù)。

氫能CR-V設(shè)計(jì)有助于本田汽車建立對該技術(shù)的信心。這款車包括一個(gè)插電選項(xiàng)，允許充電。

“電力可以滿足日常使用，可提供方便的夜間充電。”美國本田能源業(yè)務(wù)開發(fā)部主管瑞恩·哈蒂(Ryan Harty)說，“氫氣提供了額外的長續(xù)航，使客戶能在公共燃料站快速補(bǔ)充燃料。”

本田汽車的混合動力策略突顯出與豐田汽車的共同理念——氫燃料電池將補(bǔ)充并增強(qiáng)電動汽車，而不是取代電動汽車。

豐田北美研發(fā)部燃料電池集團(tuán)高級工程經(jīng)理杰基·索爾(Jackie Birdsall)說：“氫能還有一種非常特殊的使用場景。”

對那些沒有自己的房子，住在暖氣和空氣都成問題的城市公寓樓里，還要兼顧孩子和工作，又沒有豪華充電樁的人來說，這款車可能是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

即使氫燃料汽車需要數(shù)年時(shí)間才能進(jìn)入美國，豐田汽車、本田汽車和其他汽車制造商已經(jīng)為通用設(shè)計(jì)建立了全球標(biāo)準(zhǔn)，從而大大降低了市場準(zhǔn)入壁壘。

但即使是氫燃料愛好者也承認(rèn)，氫燃料電池輕型汽車仍然是未來解決方案。海德估計(jì)，廣泛的商業(yè)化至少需要幾十年時(shí)間，部分原因在于網(wǎng)絡(luò)容量的挑戰(zhàn)。

畢馬威負(fù)責(zé)全國汽車行業(yè)研究的加里·西爾伯格(Gary Silberg)認(rèn)為，電動汽車和氫燃料電池技術(shù)都在發(fā)展，破壞任何一種技術(shù)的進(jìn)一步研究都是短視行為。

“我們投資電動汽車和基礎(chǔ)設(shè)施是正確的，這很重要，但氫能在這個(gè)故事中也很重要。”西爾伯格看好氫能長期前景，“把所有雞蛋都放到一個(gè)籃子里是魯莽的。”

豐田的首要任務(wù)

豐田汽車新任首席執(zhí)行官佐藤恒治(Koji Sato)表示，盡管他會加倍關(guān)注電動汽車，但氫燃料將是碳中和戰(zhàn)略的首要任務(wù)。

在佐藤恒治領(lǐng)導(dǎo)下，到2030年，豐田汽車重點(diǎn)要擴(kuò)大氫基礎(chǔ)設(shè)施和使用未來燃料的行業(yè)。

今年3月18日，佐藤恒治在日本超級耐力賽場外說：“我們希望確保氫燃料仍然是一個(gè)可行的選擇。”在這場比賽中，豐田汽車計(jì)劃推出一款氫動力賽車。“我們需要一個(gè)生產(chǎn)和運(yùn)輸供應(yīng)鏈，除非我們看到這些領(lǐng)域的發(fā)展，否則不能指望氫能使用量會增加。

佐藤恒治將于4月1日接任豐田汽車社長。這家全球最大汽車制造商“必須徹底改變”經(jīng)營方式，采取“電動汽車優(yōu)先”心態(tài)。目前，該公司致力于為2026年開發(fā)一個(gè)新專用電動汽車平臺，以提供成本更低、性能更好的電動汽車。

豐田汽車預(yù)計(jì)到2030年，在全球銷售350萬輛電動汽車。與其在純電動汽車領(lǐng)域的大膽進(jìn)取相比，豐田汽車在談?wù)摎鋭恿ζ嚂r(shí)相對謹(jǐn)慎。

該公司憑借Mirai水蒸汽氫動力汽車引領(lǐng)燃料電池技術(shù)發(fā)展，但它沒有制定具體銷售目標(biāo)。“我們目前沒有非常具體的業(yè)務(wù)目標(biāo)。”佐藤恒治說。

當(dāng)豐田汽車2020年發(fā)布第二代Mirai燃料電池轎車時(shí)，將產(chǎn)能提高到每年3萬輛，比第一代增加了10倍。但自2014年12月銷售以來，第一代和第二代Mirai共售出21700輛。

日本政府宣布，到2025年，日本道路上的燃料電池汽車將達(dá)到20萬輛，2030年將達(dá)到80萬輛。豐田汽車表示，日本約有160個(gè)加氫站，預(yù)計(jì)到2025年攀升至320個(gè)，2030年達(dá)到900個(gè)。

豐田汽車在實(shí)現(xiàn)碳中和多管齊下方法中，氫能將發(fā)揮關(guān)鍵作用。“我們正全力以赴，重要的是保持靈活性，根據(jù)不同市場的不同碳中和需求定制產(chǎn)品和能源。”

佐藤恒治認(rèn)為，把更多合作伙伴帶到談判桌上，建立一個(gè)制造、運(yùn)輸和使用氫能的網(wǎng)絡(luò)尤其重要。

為此，在周末的耐力賽中，佐藤恒治與液氫運(yùn)輸船制造商川崎重工(Kawasaki)，以及制造氫氣并運(yùn)營燃料網(wǎng)絡(luò)的日本公司巖谷產(chǎn)業(yè)(Iwatani)總裁一起上臺。

盡管豐田汽車正在努力測試和開發(fā)氫燃料賽車，但川崎重工總裁橋本靖彥(Yasuhiko Hashimoto)預(yù)計(jì)，氫能技術(shù)將在重型卡車、公共汽車、建筑設(shè)備、火車、飛機(jī)和固定式發(fā)電機(jī)上產(chǎn)生最大影響。

川崎重工正在研制一種新的液化氫運(yùn)輸船，運(yùn)力將是目前運(yùn)輸船的128倍。其目標(biāo)是，到2030年，將氫氣價(jià)格降至每立方米30美分左右。“氫能是未來不可或缺的能源。”橋本靖彥說。

佐藤恒治理認(rèn)為，所有工業(yè)部門都應(yīng)盡其所能，這很重要。豐田汽車將率先向基礎(chǔ)設(shè)施和物流等領(lǐng)域投資，“這并不是說豐田汽車會在這些投資上起到積極的帶頭作用。”

還有很長的路要走

3月19日，在日本西部鈴鹿賽道舉行的五小時(shí)耐力賽上，豐田汽車原計(jì)劃展示一款新型液化氫碳中和內(nèi)燃機(jī)GR花冠，但這一計(jì)劃因意外事故而破滅。

這輛經(jīng)過改裝的花冠賽車在測試期間因氫燃料管道泄漏起火。

豐田汽車解釋道，3月8日的事故中無人受傷，緊急故障保護(hù)啟動后，司機(jī)設(shè)法逃離了車輛。但技術(shù)人員無法讓這輛車在日本超級耐力賽上實(shí)現(xiàn)首次亮相。

豐田汽車社長豐田章男(Akio Toyoda)原計(jì)劃親自參與這次比賽，作為推動清潔氫燃燒技術(shù)宣傳的一部分。自2021年以來，他一直在用氫燃料發(fā)動機(jī)賽車。

2023年賽季中，豐田汽車計(jì)劃通過使用液化氫來引入一項(xiàng)新技術(shù)。前兩個(gè)賽季，豐田汽車使用的是壓縮氫氣。參賽的豐田汽車在內(nèi)燃機(jī)中燃燒氫氣，就像汽油車燃燒汽油一樣。

它們不像Mirai轎車那樣，通過氫氣補(bǔ)充燃料電池發(fā)電。液氫是一種難以處理的燃料，有時(shí)會成為火箭中的禍害。去年秋天，美國國家航空航天局(NASA)試圖為阿爾忒彌斯一號(Artemis I)任務(wù)發(fā)射一枚巨大的月球火箭，但因液氫泄漏而推遲。

豐田汽車高管表示，火災(zāi)發(fā)生在富士國際賽道(Fuji International Speedway)的一次私人試車期間，與該車采用氫燃料而非汽油無關(guān)，事故原因是車輛振動導(dǎo)致管道接頭松動所致。

豐田Gazoo賽車公司總裁Tomoya Takahashi這樣解釋道：“氫氣不是導(dǎo)致問題的原因，更確切地說，這是因?yàn)槲覀儗υO(shè)計(jì)工作考慮不足，我們使用的任何燃料都可能泄漏并起火。”

盡管遭遇挫折，豐田章男還是命令團(tuán)隊(duì)繼續(xù)研究液氫燃燒技術(shù)。豐田汽車希望這輛車能在5月底的下一次耐力系列比賽中做好準(zhǔn)備。未來這場比賽將在富士賽道進(jìn)行24小時(shí)。

豐田章男顯然不會讓這一事件阻止他參賽。“他將繼續(xù)駕駛這輛車，因?yàn)樗麤Q心展示氫的安全性。”Tomoya Takahashi說。

當(dāng)?shù)孛襟w報(bào)道，泄漏發(fā)生在發(fā)動機(jī)附近，氫氣因高溫而引燃。故障安全泄漏傳感器隨后自動關(guān)閉氫氣供應(yīng)，防止火勢擴(kuò)大。

管道接頭松動的部分原因可能是，液氫傳動系統(tǒng)比氣態(tài)氫系統(tǒng)重約300公斤(661磅)，加劇了振動幅度，大約100公斤(220磅)重量由于額外的安全設(shè)備。Tomoya Takahashi說，豐田汽車正在尋找根本原因，并采取補(bǔ)救措施。

相對于高壓氣態(tài)氫和傳統(tǒng)汽油，液化氫具有很大優(yōu)勢，因?yàn)楹笳吣芰棵芏雀?。舉例來說，同等重量下，液氫所含能量大約是汽油的3倍。

該技術(shù)也有可能比氣態(tài)氫更簡單、更便宜。液化氫必須冷卻到-253攝氏度，但它可以儲存在一個(gè)相對簡單、絕緣、真空密封的類似保溫瓶的缸體內(nèi)。

氣態(tài)氫則必須儲存在由昂貴的碳纖維制成的高壓儲罐中。液態(tài)氫只需一個(gè)大儲氣罐，而氣態(tài)氫則需要4個(gè)獨(dú)立儲氣罐。

同等場景下，液氫在滿箱情況下可以行駛20圈，而氣態(tài)氫只能行駛12圈。使用液化氫還可以建造更密集的氫氣加氣站，因?yàn)樗恍枰厥庠O(shè)施來提高壓力。

豐田汽車希望研發(fā)氫燃燒技術(shù)，以便有可能引入量產(chǎn)汽車。但是顯然，距離這一階段還有很長的路要走，豐田汽車甚至沒有給出一個(gè)時(shí)間表。

今年2月，當(dāng)最新一代氫能花冠在富士賽車場進(jìn)行試車時(shí)，豐田汽車稱這是世界上第一款以液氫燃料為燃料的賽車。

Tomoya Takahashi說，豐田汽車在賽車壓力下測試新技術(shù)，以盡早根除潛在問題并加快開發(fā)。從這個(gè)意義，火災(zāi)也是“因禍得福”。

“這不是意外，也不是什么嚴(yán)重問題。”Tomoya Takahashi說，“這是積極的。我們發(fā)現(xiàn)了以前不為人知的東西，我們正在反復(fù)測試以確定問題。”