巴拉德:氫燃料電池是最可行的動力類型

2020-12-08 卡車之家

街角讀琴

做一個帥氣的卡友很累，這點我真的深有體會。

這似乎是一個無解的矛盾：為了地球，車輛的溫室氣體排放量必須大幅下降。然而，隨著全球貿易和電子商務的蓬勃發展，到2050年，貨運量預計將增長40％。

貨運量的劇增將與環境壓力和政府相關立法迎頭相遇，相信身處貨運行業的卡車車隊運營商已看到這種劇烈變化的發生。他們該如何應對這一迫在眉睫的挑戰？

本文將探討一些可改善貨運行業溫室氣體排放量的前沿技術，其中包括耐用的、經過驗證的氫燃料電池零排放重型運輸解決方案。

▎影響卡車產業的三大技術趨勢

1、無人駕駛卡車

通過組合感應輸入和機電系統，無人駕駛卡車可使用複雜的「多域控制器」來有效替換人類駕駛員，並可根據不同路況調整駕駛模式。

無人駕駛卡車可以：

解決卡車運輸長期面臨的問題，如駕駛員短缺和應對各種新法規；

顯著降低燃料和勞動力成本；

提高生產力並減少排放。

2、高級駕駛輔助系統(ADAS)

ADAS可幫助驅動程序實現自動化和無線連接。雖然ADAS主要用於提高駕駛員安全性和道路安全性，但它與系統連接和燃油效率密切相連。

例如，ADAS的高級預測技能可更好地管理啟動和停止，並最大限度提高車輛動力以節省燃料。ADAS還可以為任何類型的動力傳動系統帶來更高的效率，無論是傳統的柴油和天然氣卡車還是鋰電池或氫燃料電池驅動的電動車輛。

為了減少風阻並節省燃料，ADAS控制的卡車車隊行駛時可比人工控制的卡車車隊相隔間距更小，同時不降低行駛安全性。通過相互連接的控制系統，兩到五輛車可緊湊成列行駛，首輛車輛將通過產生低阻力牽引氣流減少跟隨車輛的燃料消耗。

3、替代動力系統

幾乎所有卡車行業的製造商和供應商都在積極投資低排放和零排放動力系統，在替代動力系統方面有很多選擇，包括：

天然氣

生物柴油

二甲醚

鋰電池

氫燃料電池

目前，燃料約佔卡車運營商總成本的35%。由於駕駛員、燃料、維護和保險成本較低，自動電池電動/燃料電池動力卡車的運行成本比現在的柴油動力卡車便宜60-70％。雖然純電動動力系統是目前城市和輕型車輛的主要零排放選擇，但其在裡程範圍和重量方面的限制成為貨運使用的主要問題。

因此，貨運車輛最可行和最實用的動力類型是氫燃料電池。

▎燃料電池技術：重型、長距離零排放動力

對於貨運行業而言，燃料電池動力系統與鋰電池動力系統相比具備四個關鍵優勢：更長的運行裡程、更高的功率、更大的有效載荷能力和更短的燃料補充時間。

1、更長的運行裡程

氫燃料具有比鋰電池更高的能量密度，這意味著與鋰電池相比，燃料電池驅動的車輛可具備更長的裡程範圍。

事實上，燃料電池卡車的裡程範圍可媲美傳統的柴油動力卡車。對於貨運業而言，這是一場新革命，意味著零排放解決方案也可完成柴油動力車隊的運行路線。

2、更高的功率

與鋰電池相比，燃料電池技術為長距離行駛提供更高的功率。在具有挑戰性的地形上，燃料電池卡車可在負載且不影響速度的情況下越過長而陡的山坡。燃料電池系統還可用於輔助動力，例如為冷藏車中的冷卻系統供電。

3、更強的有效負載能力

氫燃料的重量能量密度越高意味著燃料電池動力卡車可以承載更多的貨物，車隊運營商不需要為克服電池動力車輛的重量限制而犧牲其有效載荷。

4、快速靈活的燃料優化資產利用率

困擾純電動汽車的一個關鍵弱點是充電速度緩慢。對於時間就是金錢的商用車來說，緩慢的充電速度將導致車輛停止工作幾個小時。相比之下，燃料電池卡車可在5到15分鐘內完成燃料補充。使用燃料電池卡車，車隊運營商可擁有與柴油動力相似的卡車出勤率。此外，集中式加氫和可擴展式加氫站也是其優勢所在。

▎燃料電池卡車正在部署

巴拉德的燃料電池技術正在試點部署中接受檢驗。在加利福尼亞州，肯沃斯公司採用巴拉德FCveloCity®HD模組驅動的氫燃料電池拖車已在南加州港口及其周圍完成部署，並將長期負責貨物運輸。

2018年，由巴拉德燃料電池提供動力的500輛卡車在中國上海完成部署，累計行駛裡程達到500多萬公裡。這是目前世界上最大的燃料電池動力在營商用車車隊。

▎兩個關鍵挑戰仍有待解決

燃料電池技術已在從公交車到火車等多種重型運輸應用中得到驗證。然而，在貨運業廣泛使用燃料電池之前，仍需克服兩個挑戰：

1、繼續降低成本

商用重型車輛行業對成本非常敏感，總體擁有成本是運營商關注的核心問題。如果沒有財政補貼填補目前氫燃料電池系統與傳統發動機的價格差距，氫燃料電池系統的使用成本至少在早期將會很高。

隨著商業接受度的增長和應用規模的增加，燃料電池的銷售價格會降低。因此對於燃料電池技術開發人員而言，與發動機和車輛製造商密切合作以優化氫動力系統成本和工業化十分重要。

2、提高車載燃料存儲容量

在長途貨運行業採用燃料電池之前，車載燃料存儲量必須提高。幸運的是，新一代技術有望在對車輛有效負載不產生太大影響的情況下，增加車載氫燃料量。加利福尼亞州的勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)正在研究最大化氫燃料密度的技術，目標是使車載攜帶的氫燃料量增加三倍。

▎燃料電池的採用正在加速，為什麼？

促使燃料電池被快速採用的部分重要因素：

化石燃料成本上升：柴油發動機成本的提高，縮小了重型車輛在傳統燃料動力和零排放選擇之間的價格差距。

燃料電池技術正在發展：巴拉德一直在努力降低燃料電池電堆的生命周期成本。與以前的模組相比，巴拉德FCgen®-LCS電堆的總擁有成本降低了40％。

成功的試點項目證明了可行性：如肯沃斯拖車項目，可能會加快燃料電池在貨運行業的應用，並鼓勵私人車隊運營商對燃料電池解決方案進行投資。

法規支持促進燃料電池的採用：加州和中國等法規將對原始設備製造商施加壓力，提倡生產更多的零排放商用車。這將為車隊運營商帶來更多選擇，並增加生產商之間的競爭。

貨運業急需零排放解決方案。好消息是，包括氫燃料電池動力系統開發在內的新興技術趨勢正在幫助該行業減少溫室氣體的排放。

與純電池電動解決方案相比，燃料電池技術提供更長的裡程、更高的功率、更強的有效負載能力和更短的燃料補充時間。燃料電池技術在實際運營方面毫不遜色，是減少排放、創造更清潔未來的最可行的解決方案。

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