文/鱼非鱼
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昨天我们推送了知乎大牛一篇分析常规混合动力和纯电动汽车优劣比较的文章。点击阅读#犀利真话#北京市市长为什么不喜欢混合动力汽车?(上) ,今天我们推出文章后半部分,作者主要分析了发电混合动力以及氢燃料电池。其实很多人都问过Eknower,为什么中国不像日本一样选择燃料电池方向,这篇文章我觉得基本可以回答了。
接上一篇——
三、插电混合动力
现状
1、 优势
(1) 经济型插电混合动力的理念,是通过比纯电动汽车更小的电池组,来保证城市通勤的需要,同时通过内燃机的存在,来提供长途旅行的可能,并减少电池用光的焦虑。因为通勤里程较短,所以插电混合动力的里程可以只有20-60公里 (prius插电混动是18公里,volt增程式混动是61公里,后者混动结构更简单,有更多的成本用于电池),但却解决了人们的续航焦虑问题。
(2) 实际上,尽管leaf的纯电里程是122英里,是volt的两倍,但每个月美国平均每辆volt行驶的总里程是1629公里里程,其中1222公里是纯电动里程。而leaf的每月总里程也就是纯电总里程只有1012公里,还少于volt的纯电里程!可见纯电动车续航焦虑的影响有多大。这也就是说,volt虽然是混合动力,通过纯电行驶节省的能源和排放,反而高于纯电动汽车——虽然volt还有混合动力里程,排放相对较高(还是低于传统内燃机车),但leaf比volt少行驶的那些里程,没道理认为人们就会因为买了电动车而减少出行,只能是更多的利用燃油车出行。因为续航焦虑逼迫家庭不得不至少购买两辆车,实际是更大的浪费和污染。
(3) 因为插电混合动力车型有一个可持续输出电力的电池,所以可以更好的同时利用内燃机和电动机来提升性能,并实现偏高转效率的内燃机和偏低转效率的电动机的互补,同时也能更有效的实现低成本高性能的四驱,因为电池组重量更大,也更有利于降低重心,改善配重。同时一定程度上还能通过设计降低对变速箱承受扭矩的要求,降低制造高性能车的门槛,比如秦。著名的例子比如保时捷918,宝马i8,迈凯轮P1。
(4) 因为电池组小了很多,更换的成本也就低了很多。但因为日常汽车使用大部分里程是城市通勤,可以是纯电里程(如volt是75%),所以大部分的行驶里程还是能源成本很低。这样即使电池寿命依然有限,通过纯电行驶却变得大为可能。
(5) 插电混合动力因为电池容量较小,对充电速度要求较低,可以先较好的利用先有的民用充电设施,特别是家用充电设施为汽车进行充电。等到插电混合动力车型变多以后,市场足够大,更多的商业充电桩就可以由市场自行建立。
(6) 插电混合动力的核心技术与常规混合动力类似,传统汽车巨头更愿意发展,也已经有更多的积累,市场也更容易接受。无论从生产方还是消费方都相对容易由常规混合动力过渡而来。
(7) 插电混合动力因为以上的特性,相对于纯电动车更易于普及,特别是对于一家普遍只有一台车的中等收入国家。而插电混合动力的普及,无论在消费模式的改变上,电动汽车技术上,生产规模带来的成本降低上,还是充电设施的建立上,都可以为纯电动汽车的普及做很好的铺垫。
2、 劣势
(1) 因为需要的续航里程少了很多节省的电池成本,差不多可以多加入一台内燃发动机,但是因为内燃机的存在,隔音等各方面的成本依然较高,总体成本还是比纯电动汽车高。比如volt比leaf要贵6000美元左右。
(2) 用并联和混联模式发展插电混合动力,并不能减少变速箱的存在,进一步增加了插电混合动力车的成本,使得车厂或者减少纯电续航里程(如插电prius),或者要进一步增加售价。而用串联模式发展插电混合动力(即增程模式),则在蓄电池电量耗光后,噪音性平顺性和油耗排放相比并联和混联模式有劣势(不过因为此时发动机运转在最优工况下,相比传统内燃机车还是有优势)。而无论哪种混动方式,相比纯电动车,也都有平顺静音,动力响应,能耗排放的劣势。
(3) 跟传统混合动力车型一样,技术也比较复杂。
(4) 因为纯电行驶为主,还是很难浅充浅放(甚至因为有内燃机后备,电量更容易被用光),依然有电池寿命的问题。
未来变数
1、 可能利好
(1) 纯电动汽车无法解决续航焦虑,传统混合动力又走到能耗瓶颈,而化石能源已然很贵,插电混合动力就会长期存在。
(2) 对常规混动的不利因素占据了上风。插电混动进步更快。
2、 可能不利
(1) 对常规混动的利好因素占据了上风。插电混动推广较慢,而在此过程之中,燃料电池汽车普及取得重大突破。
(2) 中国政府长期因为对民众购买插电混合动力车型只当传统动力车驾驶,不能充分降低油耗的考虑,没有以更好的政策推广插电混合动力车。
四、氢燃料电池
现状
1、 优势
(1) 没有续航和能量再充满的问题。没有续航焦虑。不需要消费者改变用车习惯。
(2) 性能方面的潜力,跟纯电动车一样。且没有纯电动车的笨重的电池组对性能和能耗的不良影响。
(3) 没有纯电动汽车的大容量电池寿命和成本的问题,也没有像纯电动汽车那样来自大容量电池的高污染。
(4) 相对于常规混合动力,能耗可以进一步降低。
(5) 排放接近于零,可以忽略。
(6) 氢气来源广泛,天然气,煤,石油,页岩气这些化石能源都可以制氢,是化工产业的副产物,也可以用风能制氢,太阳能制氢,生物制氢这些可再生方法,还可以用电力这种通用能源制氢。
2、 劣势
(1) 目前大部分氢燃料电池的综合能量转化率,远没有纯电动高:如果是可再生方法,效率一般较发电为低,相比纯电动是能源的浪费,会增加行驶成本;如果是化石能源生成,即时是副产物,也总归是产生污染的生产过程的副产物;如果是电力制氢,白白增加一道造成能量损耗的工序。综合起来单就行驶的能源消耗可能没有纯电动或插电混动经济环保。
(2) 目前氢燃料电池技术不够成熟,成本较高。
(3) 目前缺乏加氢的基础设施,而且跟充电站的建设一样,存在先有鸡还是先有蛋的困境,而且不像汽车充电起步初期可以多利用家庭设备推动普及,慢慢扩展到公共充电桩和大型快速充电站,而只能一步调到大型加氢站。 早期基础设施推广阻力大,反过来造成燃料电池汽车销量难以扩大。这个是最大的硬伤。
未来变数
1、可能利好
(1) 氢燃料电池技术取得重大突破,成本大幅降低。
(2) 插电混动电动汽车路线推广缓慢,而燃油价格已然升高很多,市场转向氢燃料电池汽车。
2、可能不利
(1) 因为日本较为领先,中国政府再次因防止日本垄断,或者中日争端造成的双边关系恶化,刻意限制氢燃料电池汽车在华发展,而其他民选政府因为难以进行大规模公共投资,无法补贴足够多的加氢站设施,使得氢燃料电池普及进入良性循环。
(2) 纯电动汽车的利好因素出现很快,迅速的克服了续航焦虑的问题。
总的来说,我个人的观点,常规混合动力其实已经成功了,是否能进一步占领市场只取决于油价走势。插电混合动力在目前有补贴的情况下,也挺值得买的,但类比prius从上市到在美国取消补贴的用时(12年,插电混合动力因为涉及到充电设施只可能比这个时间长),短期内(2020年以前)不可能达到去除补贴能有较大销量的情况,2030年前很有希望。
长期纯电动汽车跟燃料电池汽车哪个最可能普及我说不准,在美国这里接触到的汽车制造业内的大佬很多觉得燃料电池是比较好的方案,不过个人从推广的难度来看倾向于认为纯电动普及成功的可能性大一些。我个人曾经有个预言是到2050年,新车销售纯电和插电加在一起能达到所有车型的一半,应该说是在不存在技术突变(这个因素真的不好说)的情况下,比较乐观的预期了。但这个基本属于瞎蒙。
不过不管怎么样,传统内燃机车和常规混合动力这种加油车,纯电动车,和燃料电池车这三种,应该不会大规模的同时存在。充能设施是有成网效应的,就单个市场而言,最多也就能容纳两种,最好是只有一种。但全球范围内各市场选择了不同技术也还是有可能的,虽然在今天经济全球化的基础上可能性比较小。