甲醇:新能源車的未來方向?

作者 | 王瑞

新能源技術路線除了純電動之外,還能有哪些路徑?是否能夠效率更高?這是諸多汽車企業正在思考的話題。

除了混動技術,最近一段時間,氫燃料電池也被頻頻提及,新造車勢力愛馳將在該領域嘗試做一個新的技術方向。

“我們要做的是‘甲醇重整制氫高溫燃料電堆作為增程器的動力總成解決方案’。”愛馳汽車總裁付強如是說,“這段定義每個字都很關鍵,一字不能少。”

除了純電動產品技術繼續推進外,當下,愛馳汽車下注甲醇氫燃料電池汽車,開展了一系列“大動作”。

11月7日,在上海第二屆中國國際進口博覽會上,愛馳汽車與丹麥甲醇燃料電池研發和製造公司Blue World Technologies(藍界科技,以下簡稱“BWT”)正式簽署戰略合作框架協議,雙方將圍繞技術、產品、服務、前瞻、投資等領域展開合作。合作後,愛馳將擁有甲醇在線重整制氫的核心零部件。

同時,

愛馳汽車與山西高平市人民政府舉行了項目合作落地簽約儀式,雙方將共同推進甲醇氫燃料電池技術產業化落地。

作為新造車勢力,愛馳為什麼會轉向甲醇氫燃料電池汽車呢?

甲醇是氫的媒介

新能源汽車主要分為油電混動、純電動與燃料電池三條路線。

其中,燃料電池,尤其是氫燃料電池近年來被熱議,但受制於氫氣特性、系統成本與基建成本,長年來發展緩慢。愛馳採用的“甲醇在線重整制氫”則有望解決這一問題。

甲醇重整制氫的原理並不複雜,其化學反應方程式為:

反應生成的氫氣參與氫燃料電池反應,結合動力電池與電機,即可形成甲醇化學能→氫氣化學能→電池電能→車輛機械能的能量轉換。

“甲醇是氫的媒介。”愛馳汽車動力系統副總裁吳畏給出了定義,相較於氫氣,甲醇在供給、儲運和使用上都有優勢。

在供給環節,我國是全球最大的甲醇生產國和消費國,產能和產量佔全球一半以上。原機械工業部部長、工信部甲醇汽車試點工作專家組組長、工信部甲醇汽車推廣應用專家指導委員會名譽主任委員何光遠用“缺油、少氣、富煤”這六個字定義我國的能源結構。

我國煤炭資源豐富,隨著煤炭開採深度不斷加大,劣質煤炭數量增加,“它們既不能發電,也不能直接燃燒,卻是生產甲醇的好原料。”何光遠為劣質煤碳的利用指出一條明路。

對中東的石油生產大國而言,甲醇是不折不扣的副產物,“不僅不能加以利用,反而是一種負擔,”吳畏一針見血地指出石油大亨們的痛處,重整制氫可以充分利用甲醇,“中東的甲醇運到中國,每噸成本大約在400元到700元之間。”

同樣是利用風能等富裕電能製取,甲醇相較氫氣也有優勢,吳畏對比道:“氫氣是不容易收集儲存的,甲醇作為液體,就不會遇到這些問題。另外,甲醇的能量密度要比氫氣高。”

在儲運環節,氫氣受制於能量密度低,必須要進行壓縮儲運,甲醇屬於易燃不易爆液體,比汽油還要安全,可以按照汽油的標準進行儲運。

由於加氫站的基建成本高昂,以及基建標準欠缺,氫燃料電池汽車在中國的推廣一直受阻,甲醇氫燃料電池汽車則規避了基建難題。

甲醇與汽油並沒有太大差別,因此加油站稍經改造,就可以作為加醇站使用,改造成本很低

,吳畏認為:“由於甲醇直接接觸汽油管路會造成橡膠膨脹,因此加油機的橡膠管路要進行改造,每個加油站的改造成本僅需幾萬元。”

“愛馳最近正在與中石油等商談合作。”愛馳汽車總裁付強對甲醇基建很有信心,“推廣甲醇氫燃料電池汽車,並沒有給社會添麻煩。”

關於業界對甲醇毒性的憂慮,吳畏表示:“甲醇對人體確實有害,但我們是將甲醇作為能源使用,在這方面它是很安全的。”

愛馳的“甲醇重整制氫高溫燃料電堆作為增程器的動力總成解決方案”,提供的是一套混動系統,車輛動力電池的儲電量被壓縮到十幾度電,電堆的發電功率達到25kw即可支持車輛以120km/h速度行駛,吳畏算了這樣一筆賬:

從系統成本而言,氫燃料電池系統每千瓦成本在7000元到10000元不等,其中僅高壓儲氫罐就佔了30%左右的成本,而甲醇氫燃料電池汽車不需要高壓儲氫罐等高成本部件。

從使用成本而言,假設車輛每行駛一百公里需要20度電,每0.5升甲醇可以產生1度電,那麼每百公里車輛需要消耗10升甲醇。1升甲醇2塊1,10升甲醇就是21元,甲醇氫燃料電池汽車每百公里使用成本僅為21元,已經接近純電動車的使用成本

愛馳的“甲醇氫燃料電池汽車”

汽車行業參與者是愛馳汽車對自身的定位,“愛馳首先要成為新造車勢力的頭部企業,最終要成為汽車行業科技公司。”付強為愛馳定了個“小目標”。

在電動化的道路上,汽車行業將“一去不復返”,付強確信汽車的未來是電驅動,因為“內燃機控制系統複雜,無法支撐汽車智能網聯化”。但電驅動的背後,是“能源的多樣化”,甲醇重整制氫是趨勢之一。

雖然愛馳靠純電動車起家,但付強對純電車並沒有“執念”,在他的視野之內“純電動汽車是可持續的”,但他同樣認為“在未來不好說”。

這主要是因為

純電動汽車無論是在產業還是在應用方面,都存在明顯缺陷。首先,原材料昂貴造成純電動車的成本居高不下;其次,伴隨純電動車保有量增加,電網壓力也會增大;最後,里程焦慮是純電動車用戶擺脫不掉的“夢魘”,畢竟在便利性上,充電始終無法與加油相比較。

付強認為純電動車的續航里程已經難以提升:電池的能量密度已瀕臨天花板,要想提升純電動車的續航里程,就必須加大電池。但加大電池的同時,汽車重量也會增加,反而會導致續航里程下降,最終有可能“得不償失”。

氫燃料電池汽車對愛馳來說是“此路不通”,因為豐田和現代是該領域的“霸主”。甲醇氫燃料電池汽車從上下游看“沒有致命BUG”,付強將其視為超車日韓車企的“五連發卡彎”。

來自北歐丹麥的BWT公司,是歐洲最大甲醇燃料電池供應商。 今年9月,愛馳與BWT已在丹麥奧爾堡港開建電池工廠。此次戰略協議的簽署,代表雙方合作的加深。

“汽車行業是集成行業,不懂行的人什麼都想自己做,最終適得其反。”在談到為什麼要注資BWT時,付強這樣說到,“技術並非愛馳發明的,但從資本領域介入,可以‘為我所用’”。

初創公司都缺錢,但甲醇氫燃料電池行業體量較小,因此愛馳投資的成本並不大,付強相信“投資一定會有回報”。

今年3月份,工信部等8部門聯合下發《關於在部分地區開展甲醇汽車應用的指導意見》,提出重點在山西等資源稟賦條件較好且具有甲醇汽車運行經驗的地區,加快M100甲醇汽車的應用;給予符合國六標準和甲醇汽車排放限值要求的甲醇汽車購買、運行等應用優惠政策。

從上游看,山西高平富產甲醇,據估算年產量達30萬噸;從下游看,高平是煤礦大市,對商用車具有剛性需求。加之當地制定了一系列招商引資優惠政策,付強稱山西高平為“條件最佳的甲醇氫燃料電池汽車落地省市”。

當被問到是否需要國家政策的“風”時,付強相信

在甲醇氫燃料電池領域,愛馳不需要大風,靠小風就能飄起來。

付強對於“補貼”態度很明確,“愛馳並不指望‘補貼’,純電動車如此,甲醇氫燃料電池汽車亦如此。”

純電動車補貼滑坡的今天,愛馳選擇將甲醇重整制氫燃料電堆作為增程器,不失為求變的途徑之一。不過付強自己也承認,“燃料電池汽車市場今明兩年與愛馳都無關,因為我們計劃2021年實現量產”。

這套“甲醇重整制氫高溫燃料電堆作為增程器的動力總成解決方案”,在愛馳旗下首款賽道級電動跑車Gumpert Nathalie上已得到成功應用。該款跑車已成功運行超過5萬公里,證明了甲醇方案的可行性。如何打通產業鏈的上下游各環節,或將是愛馳未來一段時間的主要任務。

“靈活是愛馳這種初創公司最大的優勢。”付強這樣歸結愛馳的優點,他堅信甲醇氫燃料電池汽車的未來很光明。

但與此同時,這一技術從落地、量產再到讓消費者接受,還有不少的路要走。