從煤炭、石油到新能源,人類對于能源的探索從未止步,如果說化石燃料支撐起了人類的工業文明,那么下一個階段一定會是新能源的主戰場。
21世紀以來,化石燃料帶來的全球性危機進一步加劇,但同時也推動了新能源的實際應用速度,以風能、太陽能等為代表的各類新能源開始投入使用,通過這些可再生的能源轉化為電能,能夠為很多產業帶來革命,汽車就是個很好的例子。
近年來,電動化已經成為了全球各大車企的頭號戰略,一向給外界感覺很“固執”的日系車企豐田,基于多年來在混動領域的技術沉淀,豐田正在加速技術落地的進程,給消費者創造更加安全、高效的電動化產品。
前不久的第二屆中國進出口博覽會期間,豐田在去年展示的“可持續發展社會”相關內容基礎上,以“保護藍天 共建未來”為主題,描繪豐田對氫電共存的能源管理社會的美好愿景,可見其推動全方位電動化戰略的決心。
豐田從1997年開始發售世界上第一款混合動力汽車“普銳斯”,迄今為止,在全球范圍內豐田混合動力汽車的銷量已經達到了1400萬臺以上。經過多年的積累,與HEV共通的電動化核心技術(電池、PCU、電機)也逐步進化,并應用于PHEV、EV、FCEV商品上,但相比之下,FC燃料電池技術才是它的殺手锏,目前已經基于氫燃料電池開發了FC卡車、FC拖車、FC叉車等車型。
雖然說豐田的電動化轉型有一定程度是受國內新能源汽車市場的影響,但是在豐田的新能源戰略當中,卻格外注重氫能源的發展,不僅布局早而且投入巨大。
豐田第一款燃料電池汽車FCHV-adv
1992年的時候,豐田啟動了氫能源汽車項目,并早在1996年,豐田就研發出了第一款燃料電池汽車FCHV-adv,它在全球車企當中對于氫能源的重視是排在前列的。
經過多年的技術積累,豐田從2014年開始正式量產氫燃料電池轎車“MIRAI”,豐田MIRAI 自2014年發售以來,憑借著“快充3分鐘,續航600km”、“好比移動空氣凈化器,只排水不排碳”、“可作為移動應急發電站對外供電”等商品特性,在全球的累計銷售臺數達到了10000臺以上。
這個銷售數據對一款普通的車型來說不值一提,但是作為一個先鋒取得了這樣的成績,可見很多消費者對這臺車產品本身以及氫能源的理念還是非常認可的。
氫燃料電池汽車(FCEV)的原理是將氫氣在陽極通過催化劑作用分離成為氫離子和電子,氫離子通過質子交換膜后與氧結合,釋放出的電子經過外在電路到達陰極,從而產生電能驅動車輛行駛。
雖然最終也是由電驅動車輛,但是在產生能量轉換的過程中,供能“燃燒”反應之后的產物只有水,氫燃料被認為是目前已知最清潔的能源技術之一。
而氫能源的獲取方面,除了可以直接利用工業副產氫之外,還可以通過可再生能源以及污水污泥、家畜糞便等眾多途徑制取,不僅有多種方式而且重在環保。
中國也有各種各樣未被充分利用的能源,針對通過可再生能源獲取的剩余電力,可以將其轉換為氫氣儲存起來,并運輸到各地,氫能源擁有便于存儲和運輸的優勢,在需要的時候隨時隨地使用。
一項革命性技術的大范圍普及,首先需要技術上有突破,其次整個消費市場的培育也顯得極其重要。豐田作為全方位電動化廠商,其PHEV、EV和FCEV相關產品,其實都是以成熟的HEV技術為核心延展而來的結果,不斷的技術積累讓豐田能夠從容應對市場變遷和技術迭代。
今年6月,豐田宣布了一項重大規劃:從2020年起,豐田將推出全新的純電動車臺和6款全球BEV車型,2025年純電動汽車銷量將達到100萬輛,以逐漸實現全方位電動化。
而在如今備受關注的FCEV領域,豐田在燃料電池電堆、高壓儲氫、燃料系統軟件、氫氣生成等方面積累了大量專利,這讓它領先于世界上大部分廠商,在產品節奏和商業化進程上也比其他品牌要迅速,對氫能源的重視成為了順理成章的事情。
在中國,豐田于2017年開始在中國實證,并于2019年開啟全面推廣普及氫燃料電池技術,特別是FC商用車領域,繼上海車展上宣布FC柯斯達將作為豐田品牌首次引進中國的FCEV之后,又陸續通過與北汽福田、億華通、中國一汽、蘇州金龍、上海重塑等企業開展合作,向多家中國商用車廠商提供豐田氫燃料電池組件。
今年第二屆進口博覽會上,豐田發布了MIRAI的第二代概念車型MIRAI Concept,其目標之一是比現款MIRAI的續航里程提升30%,或將達到644公里,并希望在2020年正式上市,可見豐田在一些核心技術上已經實現了突破,它在氫燃料電池車領域已經邁向了新階段。
面向氫能源的普及,豐田同豐田通商、豐田自動織機等集團企業一起針對氫產業鏈的各個環節進行了實證實驗,例如:利用太陽能、風力、污水污泥以及家畜糞便等制取氫,普及加氫站等基礎設施,在機場和工廠進行FC車輛的試運行等。
氫能源的開發和利用已經成為了未來能源革命的發展方向,這已經是包括豐田在內的很多車企都一致認同的觀點,豐田對于氫能源的重視,也是其從戰略層面實現全面電動化的縮影。
在豐田的新能源戰略架構當中,提倡“氫電共存”的理想能源生態,如果說電動和混動是當下發力的重點,那么氫能源則代表著未來5-10年的發展方向。
電能和氫能都屬于清潔能源,他們各自有自己的特點,電能更容易獲取、適合大規模普及,而氫能作為可再生能源可以存儲,可以和電能實現互補。
比如,目前的很多發電站所發的電是不能存儲的,所以很容易出現高峰和低谷,如果在用電低谷期,通過吸收多余的電來進行電解水生產氫,高峰期所生產出的氫能又可以作為靈活、移動的氫能發電站,應對一些外界突發用電情況。
“氫電共存”的理念對豐田來說,不僅是一個口號,而是有很多具體方式來推動落實。在生產MIRAI的日本總部工廠,已經對氫氣的利用開始了嘗試,當氫氣被運送到工廠區域后,工廠中有各種使用方法同時利用電力和氫氣,以實現生產過程中CO2零排放,最大程度保證實現環保。??
根據國際氫能委員會(Hydrogen Council)預測,到2050年,全球氫能需求量將是2015年的10倍左右,氫能占全部能源消費的比重會提高到18%;氫能經濟的市場規模將達到2.5億美元,還將帶來6萬噸二氧化碳減排量。
豐田提出的“保護藍天,共建未來”關乎能源結構和未來的環境生態,不管是純電還是氫燃料電池,豐田造車的本質都是一樣的,它在探索利用各種新能源形式的可能性,并在最合適的時機提供給用戶最環保的產品。
我們已經不能用單純的汽車制造業的視角來看待豐田,豐田背后的一系列研發和戰略,核心是在推動能源結構改革,這是構建一個可持續發展社會的必經之路。
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