在京津冀及周邊地區(qū)、汾渭平原等重點區(qū)域，柴油車污染是長期存在的突出問題。按照生態(tài)環(huán)境部、國家發(fā)改委等10部委及中國鐵路總公司聯(lián)合印發(fā)的《柴油貨車污染治理攻堅戰(zhàn)行動計劃》，到2020年，排放達(dá)標(biāo)率要實現(xiàn)明顯提高，初步形成綠色低碳、清潔高效的交通運輸體系。
除了對現(xiàn)有車輛實施清潔改造、環(huán)保升級，能否從源頭直接杜絕排放?日前，中國工程院院士干勇就此提出“柴改氫”的思路，建議開創(chuàng)氫能“重卡時代”，優(yōu)先發(fā)展氫能源商用物流車。“我國氫能發(fā)展目前主要靠交通領(lǐng)域應(yīng)用帶動，氫能及燃料電池相關(guān)技術(shù)取得了快速發(fā)展。在重型柴油車密集的港口、碼頭、工業(yè)園區(qū)等區(qū)域，改用氫能重卡替代柴油車，既可減輕污染排放壓力，也具備實現(xiàn)規(guī)模效益的可能性。”
生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《中國移動源環(huán)境管理年報(2019)》顯示，汽車是移動源污染排放的主要貢獻(xiàn)者。其中，柴油貨車使用強度高、單車排放大，保有量只占全國總量的7.9%，一氧化碳、碳氧化合物、氮氧化物及顆粒物(下稱“四種污染物”)的排放量，卻分別占到汽車排放總量的10%、18.8%、60%與84.6%以上。
“在港口、碼頭、工業(yè)園區(qū)等特殊區(qū)域，重型柴油車密集，尾氣排放對霧霾顆粒物的貢獻(xiàn)達(dá)到77.8%以上。”干勇稱，上述區(qū)域應(yīng)率先考慮使用氫能重卡。
選擇氫能重卡作為“替代者”，首先源于其清潔性。中科院大連化學(xué)物理研究所燃料電池部部長邵志剛表示，從原理來看，車輛所用的氫燃料電池與汽車內(nèi)燃機類似，只需保持氫與氧的供應(yīng)，即可源源不斷產(chǎn)生電能。燒的是氫、產(chǎn)出的是電、排出水，無需經(jīng)過“燃燒”環(huán)節(jié)，沒有氮氧化物等污染物，更不用擔(dān)憂尾氣排放等。
同時，氫燃料汽車更適合長距離、重載量的物流運輸，在上述區(qū)域具備應(yīng)用基礎(chǔ)。干勇說，港口貨物吞吐量大、往來密集，柴油車數(shù)量多且使用頻率高。若改為氫能重卡，氫能消耗量大，便于集中布局大型加氫站，可有效降低加氫等運營成本。此外，沿海港口附近多建有大型鋼鐵及聯(lián)產(chǎn)焦化企業(yè)，副產(chǎn)氫來源有保障，加上便捷的交通條件，氫源運送便利，也易于規(guī)劃建設(shè)氫能輸送網(wǎng)絡(luò)，可進(jìn)一步提高氫能綜合利用的經(jīng)濟效益。
“應(yīng)用氫能重卡，將使港口從霧霾重災(zāi)區(qū)變?yōu)榍鍧嵤痉秴^(qū)，大大減輕污染壓力。以唐山為例，當(dāng)?shù)劁撹F產(chǎn)能超過1億噸，占河北省的55%，煤炭、鐵礦石及鋼鐵等物品運輸總量約6億噸/年。全市煉焦產(chǎn)能約為3600萬噸，可提純氫氣約50億立方米，足夠供應(yīng)3萬輛重卡。若全部實施柴改氫，四種污染物的減排量，分別占當(dāng)?shù)貦C動車總排放的6.5%、12%、36%和55%。”干勇稱。
性能要求嚴(yán)，目前替代成本偏高
記者還了解到，由于汽運行業(yè)存在大量個體從業(yè)者，每輛柴油貨車就對應(yīng)1個家庭，每兩輛車可能就是一家個體運輸企業(yè)。在替代過程中，成本是又一個關(guān)鍵因素。使用者可否承受?
中國工程院院士、氫能與燃料電池重大咨詢項目負(fù)責(zé)人彭蘇萍表示，燃料電池車用氫成本需控制在40元/公斤，才能真正具備競爭力。中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高認(rèn)為，氫燃料終端消費價格降至每公斤30元，才能與柴油重卡競爭。而據(jù)多位人士證實，現(xiàn)階段，實際成本還達(dá)不到上述水平。
佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院副研究員趙吉詩告訴記者，氫能重卡的載重量往往高達(dá)數(shù)10噸，運輸單程動輒數(shù)百、上千公里，應(yīng)用場景較為復(fù)雜。相比客車、轎車等其他類型的燃料電池汽車，其對壽命、功率、電堆、動力系統(tǒng)等要求更高，穩(wěn)定性、可靠性也需更有保障。“若將抬高的成本轉(zhuǎn)嫁到運營者或企業(yè)身上，對方一定難以接受。在現(xiàn)行條件下，成本仍是氫能重卡推廣的一道門檻。”
另有專家表示，局限不僅在于車輛自身。氫能重卡的動力系統(tǒng)功率大，導(dǎo)致氫耗較高，需配備更大密度的儲氫裝置。但受到儲氫技術(shù)整體發(fā)展制約，車載儲氫瓶目前還不能滿足運營需求，成本相對偏高。“由于氫能重卡的用氫量大，氫氣使用成本在運營中占比較大，必須保證氫氣供應(yīng)、儲運的經(jīng)濟性。”
干勇認(rèn)為，在提升技術(shù)、裝備水平的同時，通過規(guī)模效益，可以使氫能重卡的運營成本降至與柴油貨車相當(dāng)?shù)乃?，降成本具備可行性?ldquo;按照每車運輸30噸貨物、運距1000公里計算，單車次消耗柴油250公斤。以國內(nèi)主要海港的運量為基數(shù)，一個月60%的貨物由公路運輸，估算約1600萬車次，消耗柴油400萬噸，折算氫氣為240萬噸/月。短途運輸可改用鐵路，最終解決方案還是柴改氫。”
提升全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)的經(jīng)濟性
根據(jù)國際氫能理事會預(yù)測，到2030年，氫能將為大約1000萬-1500萬輛汽車及50萬輛卡車提供動力。不同于韓國、日本等國，以乘用車作為當(dāng)前銷售的主要增量，我國燃料電池汽車主要是商用車。在多家企業(yè)，氫能重卡已被列為重點發(fā)展對象。
山東重工集團董事長、濰柴動力董事長譚旭光認(rèn)為，山東作為產(chǎn)氫大省，廢氫、可回收的氫每年約有100萬噸，至少可支撐10-12萬輛氫燃料汽車運行。而山東又是一個高速公路物流樞紐的聚集地，基于現(xiàn)有技術(shù)的場景應(yīng)用及成本的現(xiàn)實性，濰柴集團確立了在200公里以內(nèi)投放氫燃料電池車的計劃。經(jīng)過近10年思考，重型車一定要走燃料電池路線，在城市間和中長途車上，氫燃料電池有望快速發(fā)展。目前，集團的燃料電池發(fā)動機功率達(dá)到150千瓦，并應(yīng)用在重型汽車上，兩萬臺套燃料電池基地已示范投產(chǎn)。
“綜合來看，氫燃料電池動力系統(tǒng)更適合長途、大型高速重載車輛替代柴油機，市場競爭力主要在溫度較低的北方地區(qū)。此外，輪船、飛機、作業(yè)機械等都是柴油機，用途極其廣泛。”歐陽明高提出，氫能進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵，在于燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)經(jīng)濟性。
上述專家也稱，氫能重卡發(fā)展與技術(shù)成熟度密切相關(guān)，目前符合其系統(tǒng)性能的大功率燃料電池技術(shù)仍待完善，成本也因此下不來。實現(xiàn)氫能重卡批量化生產(chǎn)及示范運營，不僅要解決成本問題，技術(shù)可靠性也要在測試中不斷提升。
在趙吉詩看來，技術(shù)及成本問題尚未突破之前，短期可考慮補貼、獎勵等方式，激發(fā)使用積極性。“相比柴油貨車，氫能重卡的用戶需付出更高成本。比如能不能像碳市場一樣，少排放可獲益、多排放有成本，讓那些為減排作出貢獻(xiàn)的人獲得相應(yīng)鼓勵，在一定程度上彌補成本上升。”
