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甲醇制氢增程电动,爱驰的另一条破局路径

42号车库 2019-11-21 22:23:04

经过全球范围的媒体、政府和车企长期的宣传,汽车行业的纯电动化已经渐渐深入人心。而对于除此之外的其他能源驱动方式,例如弱混、强混、增程乃至氢燃料电池汽车,消费者的热情相对有限。

这是纯电动车三电动力总成简单易懂的驱动逻辑决定的,我们总是习惯一个先入为主的判断:结构简单、逻辑清晰的新技术会打败结构繁杂、逻辑抽象的旧技术,新技术一定更高效、更可靠。

甲醇制氢增程电动,爱驰的另一条破局路径

现实的工业发展、供应链成熟度、商业可行性、用户体验往往不是一个判断来左右的这也是为什么早在 1828 年匈牙利人 Ányos Jedlik 就发明了纯电动车,但直到今天,全球汽车工业才重新开始审视纯电动车的前景。

基于对上述因素的通盘综合考量,2017 年 2 月爱驰成立的时候,爱驰的工程和技术团队考察测试了除化石燃料(汽/柴油)驱动外所有能源驱动形式,来押注新能源汽车的下一个十年。

甲醇制氢增程电动,爱驰的另一条破局路径

经过广泛的摸索、测试和验证,我们看到了爱驰最终的选择:一是纯电动汽车,具体的三电动力总成已经搭载在爱驰 U5 上亮相;二是「增程电动」,不过,此「增程」非彼「增程」,爱驰的「增程」全称叫:甲醇重整制氢高温燃料电池电堆重整增程器。

什么?甲醇......增程器?

这个名称实在是太长了。但就像爱驰汽车总裁付强说的,这个名字「每个字都有用,一个字都不多余」。要对这套动力总成有一个基本理解,首先要完整地理解这个名字:甲醇重整制氢高温燃料电池电堆重整增程器。

还是先从纯电动车说起吧。

今天纯电动车在用户体验方面的两个基本问题分别是续航焦虑充电不方便这两个问题严重制约了汽车作为出行工具扩大生产生活半径的功能性。从技术角度来说,这是由于锂电池能量密度远低于汽/柴油的能量密度导致的。

这也是为什么,尽管主流车企都在纷纷跟进纯电动路线,但对于真正的跨国巨头而言,多线押注,并行孵化才是更加核心的战略。例如日本丰田、美国通用和韩国现代在纯电动汽车之外,也都花了很多精力在氢燃料电池汽车(FCEV)的商业化上。

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丰田 Mirai 和现代 NEXO 都是已经相对成熟、竞争力不输纯电动车的 FCEV。但一种全新驱动形式想要推广,不仅需要产品力做到成熟,FCEV 遇到了和纯电动车同样的、甚至更加严重的问题:加氢设施匮乏,且建设成本过高。

甲醇制氢增程电动,爱驰的另一条破局路径

既然氢气的制备和运输都存在一些商业化挑战,摆在爱驰面前的就剩下两条路:一是放弃 FCEV 路线,回到纯电动车的路线上;第二,就像理想汽车通过增程在线发电一样,有没有办法增程在线制氢?

甲醇制氢增程电动,爱驰的另一条破局路径

爱驰这套名称冗长的「甲醇重整制氢高温燃料电池电堆重整增程器」,就是通过添加甲醇,甲醇在线制氢,氢燃料电池驱动电机,来完成整个能量转化的新能源动力总成。

为什么是甲醇制氢增程电动?

显而易见,这是一套结构复杂度相当高的动力总成。然而付强在接受采访时表示,2017 年前后,爱驰规划 MAS 平台和爱驰 U5 的时候,曾经考虑各种各样的动力路线,最后经过层层筛选,在商业可行性和用户体验方面脱颖而出的,正是「甲醇制氢增程电动」。

甲醇制氢增程电动,爱驰的另一条破局路径

甲醇制氢增程电动好在哪里呢?

因为前几年层出不穷的乙醇汽油负面,相信不少人都对「甲醇」这个东西也有着相当大的抵触情绪。

为什么不能直接上氢燃料电池汽车,还要甲醇制氢增程?

这个问题要分两个方面来回答。首先,就像纯电动车和增程电动,区别只是分布式充电和在线发电一样,氢燃料电池汽车和甲醇增程制氢汽车,区别无非是分布式加氢和在线制氢,并没有本质的不同。

当然,增程在线制氢显著增加了动力总成的复杂度,这是一定的。为什么爱驰不能做丰田式的氢燃料电池汽车呢?

众所周知,氢燃料电池汽车存在加氢站建设成本居高不下、推广困难的挑战。以丰田这种日本国家企业的体量去力推,产生的效果都极其有限。更勿论爱驰一家创业公司了。

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结合中国全球第一大汽车市场、保有量超 2.5 亿量的市场规模,用付强的话说,「在全国范围内形成一个以供氢的网络达到现在石化燃料的水平,我认为没有二三十年根本做不到的。

其次,高压储氢路线的氢燃料电池汽车,无论从专利储备还是车规级商业化技术,国内外都有着相当大的差距。

基于此,甲醇增程制氢汽车是一个更好的方向。当然,这里还有一个问题:为什么是甲醇,而不是「久经考验」的汽/柴油?

爱驰动力总成副总裁吴畏提到了中国在甲醇市场的战略地位,事实上中国对甲醇是有定价权的。全球的甲醇产能大约是 1.6 亿吨/年,其中光中国就超过 8500 万吨,占比超过 50%,基于此,中国是具备对甲醇的定价权的,甲醇市场的行情走势很大程度上取决于中国。

这跟汽/柴油的上游资源石油是截然不同的,中国的化石燃料依赖度已经从几年前的 50+% 上升到了如今的 70+%,考虑到我国「多煤、缺油、少气」的能源特点,在汽车工业上继续押注汽/柴油,从国家的能源安全战略角度是不明智的。

付强特别提到了「多煤」的优势:「现在中国的开采,采到一定程度,很多煤的品质在发生变化,煤层越来越深、品质越来越差,这个就影响煤在其他方面的一些应用。但是对制甲醇,甲醇它不挑煤的,什么品质的煤都能够制。

甲醇制氢增程电动,爱驰的另一条破局路径

换句话说,爱驰选择甲醇制氢增程电动,是基于国情和技术双重考量,以甲醇作为氢气的载体,推动氢燃料电池汽车的商业化。

也许有人说,搞这么复杂,老老实实做纯电动车不好吗?

让我们重新回到上一节纯电动车的逻辑。首先,从短期来看,在确保锂电池的安全性、寿命衰减、成本等的前提下,想要显著提升电池能量密度是相当困难的。随着全球跨国汽车巨头的入场,对于电池资源的争夺会愈发激烈,创业公司想要在电池方面保持竞争力会变得越来越有挑战。

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电池方面一旦落于下风,又会直接反映在电动车的加速、续航等关键的用户体验上。

这些现实的挑战,每一家新造车公司都会遇到。爱驰无非是未雨绸缪罢了。

爱驰的商业化布局

一个非常关键的问题是:作为民用工业中最复杂的产品,汽车的供应链是如此的复杂。甲醇制氢增程电动汽车的可靠性如何保障呢?消费者提车后去哪里加乙醇呢?

付强在接受采访时谈了谈爱驰的定位:汽车行业它是一个集成行业,很多人没有想明白,什么事都想自己干,电池、电芯自己干,自动驾驶自己干......你是一个集成行业,我们真正的知识产权是在怎么集成,这些东西实际上是一个汽车整车厂在产业链中扮演的角色。

吴畏表示,从甲醇燃料箱到高温燃料电池电堆、锂电池、电机......甲醇制氢增程电动汽车并不需要太多从零研发的新部件。事实上,这一技术已经在爱驰旗下的顶级超跑 Gumpert Nathalie 上累计运行了五万多公里,并没有出现什么问题。

甲醇制氢增程电动,爱驰的另一条破局路径

其次,无论是纯电动车还是高压储氢燃料电池汽车,最大的问题是每落地一种新驱动形式,就要配套的推广一种新的加注站,或是充电站或是加氢站。

而甲醇最大的优势是可以直接利用中石化、中石油、中海油、中化等能源巨头已有的加油能源网络,随着燃油车保有量的下降,直接将之前的储油罐进行清洗,镀一层塑料膜,即可用作甲醇储存,作为甲醇加注网络铺开。

甲醇制氢增程电动,爱驰的另一条破局路径

这样的改造成本预计在 7-15 万元左右,远低于充电站或是加氢站所需的资金和物理空间成本。

产业链方面,2019 年 2 月,爱驰完成对丹麦甲醇燃料电池系统开发商蓝界科技(Blue World Technologies)的投资;9月,蓝界科技的甲醇燃料电池工厂在丹麦奥尔堡港破土动工,预计将于 2020 年投入生产。按照吴畏的说法,蓝界科技在甲醇重整燃料电池领域有着强大的技术储备:在整个全球来讲,做甲醇重整燃料电池,应该说至少排在前三。

作为全球最大规模燃料电池生产基地,蓝界工厂建成后将为爱驰汽车提供甲醇重整在线制氢燃料电池,批量应用于爱驰旗下车型上。

11月 7 日,爱驰又与山西高平市人民政府举行了项目合作落地签约仪式。

甲醇制氢增程电动,爱驰的另一条破局路径

山西省是全国能源革命综合改革试点,爱驰选择高平的原因是非常纯粹:一是高平为甲醇汽车应用试点城市,这为甲醇氢燃料电池技术在当地的发展提供了绝佳的条件。二是背靠晋城 300 万吨的甲醇产能,高平在推广甲醇制氢增程电动汽车方面有着政策和资源双重优势。

回到当下,爱驰之于甲醇制氢增程电动,正如 2003 年的纯电动车之于特斯拉。就像付强说的:「先发有两种可能,一种是成为烈士,一种是成为先驱。我们发挥的是小公司灵活决策快,我们对技术洞见的这种敏锐的优势,然后开始押注这个赛道。

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