氫燃料電池汽車在北京冬奧大放異彩代表著氫能時代的到臨

一、發展電動汽車是朝向碳中和趨勢

本次北京冬奧展現了許多中國的科技實力，其中使用綠能是一大亮點，除了大量使用風力及太陽能發電外，採用上千輛的氫燃料電池巴士作為運動員交通運輸工具更充分顯示出中國大陸舉辦碳中和奧運的決心和努力，氫能作為清潔零碳的二次能源，在未來能源變革中佔有重要地位，將承擔助力“雙碳”目標實現的使命，相較傳統燃油車輛，氫能大巴每行駛100公里，可減少70公斤二氧化碳排放，相當於14棵普通樹木一年的吸收量。燃油汽車交通工具及火力發電的排放是溫室氣體的主要來源，為改善氣候變遷問題，電動車與其他綠能車如氫燃料電池汽車勢必將成為趨勢。中國大陸的《綜合運輸服務“十四五”發展規劃》提出，大力發展清潔化運輸裝備。促進交通能源動力系統清潔化、低碳化、高效化發展，優化交通能源結構。氫能發展前景大好。根據中國氫能聯盟預測，到2030年，中國氫氣需求量將達到3500萬噸，而到2050年，預計需求量將達到6000萬噸，在終端能源體系中佔比為10%，產業鏈產值達到12萬億元/年。 

綠能車分為電動車（EV）與氫燃料電池車（FCV）各有其特點，電動車由鋰電池供應電能其電動機轉換成動能的效率高達 80% 以上，傳統內燃機汽車效率則不到20%，日韓兩國都押注氫燃料電池汽車，其氫燃料電池技術居於領先地位，全球氫燃料電池車品牌主要為豐田Mirai和現代Nexo，2020年二者的保有量市佔率分别為48%和50%。而中國的鋰電池技術則較為先進，但鋰電池製造時本身還是對環境有污染。日本對氫能源的投入堅定不移，日本政府宣佈到2030年將其可再生能源的發電比例翻番到38%，其中核能約佔1/5，氫-氨燃料佔1%。韓國汽車業也在電動化的同時推進氫能，據全球新興能源市場調研機構SNE Research的統計數據，今年1—8月全球氫燃料電池汽車銷量約1.12萬輛，其中韓國現代汽車銷量佔比過半，穩居世界第一。豐田銷量為4400輛，以39.2%的份額位居第二。氫能源也被韓國列入國家能源戰略，根據計劃，韓國政府將打造覆蓋生產、流通、應用的氫能生態環境。在生產領域，政府將構建清潔氫能生產體系，爭取可再生氫的年產量在2030年和2050年分別達到100萬噸和500萬噸，並將氫氣自給率升至50%。應用方面，政府將氫燃料汽車技術廣泛應用到移動出行工具，還將進一步擴大氫能發電規模。目前韓國加氫站已增至超過110座。中國大陸的電動車產業迅速佔領制高點，最近，中國五菱汽車旗下的宏光MINI EV電動車買氣火熱，銷售量超過電動車大廠特斯拉，蟬連中國電動車銷售冠軍即是明證。中國的鋰電池行業正變成世界最強，正在出現超大型的鋰電池工廠大都集中在中國。中國鋰電池產能佔全世界的62%，對電動汽車需求增加，政府加強了對節能燈要求以及其他因素都促進了鋰電池市場的發展。在節能減碳的大旗下，「電池動力」似乎成為新能源汽車的主流。 

二、氫燃料電池電動車的優缺點 

    氫燃料電池汽車非常環保，相比燃油汽車每公斤汽油燃燒後產生2.9251公斤的二氧化碳，氫燃料電池汽車的排放只有水，不會產生任何污染物質，人們可利用風力及太陽能等可再生能源電解水製氫。氫的能量密度是汽油的3倍，鋰電池的150倍。依靠這種超高能量密度驅動的車輛，續航能力可超過燃油汽車。氫燃料電池車透過氫與氧的化學反應產生電能與水，不會排放二氧化碳。電動車充電約需5小時較長，而氫燃料電池車補充氫氣只要3~5分鐘跟加油差不多，鋰電池電動車在零下十幾度的低溫下，電解液會被凍住而無法工作。北京冬奧會70%以上的賽事都在山地，山上的溫度低於零下20攝氏度，所以使用氫燃料電池汽車較為可靠。從理論上看，氫燃料電池車優點很多，但實際在市場銷售量遠不如鋰電池電動車。2021年，僅特斯拉一家就賣出了93.6萬台鋰電池電動車，而2020年全球僅售出氫燃料電池汽車9006台。氫能源汽車發展的最大難題在於高成本，當鋰電池量產價格下降後電動車的成本逐漸下降。但是氫能源車不同。氫氣並不單獨存在於這個世界，它需要制氫、運氫、儲氫、加氫四個過程，每個環節的成本都不低。目前鋰電池電動車發展較成熟，在市內短程及充電設施完善下具有優勢。在線路固定、中遠途、中重載、氫源提供方便的場景下（如港口、礦區、鋼廠、化工區等），商用車（如重卡、物流、環衛、公交等）使用氫燃料電池是比較合適的，隨著能源結構的調整，未來綠色能源佔比將會大幅提升，燃料電池汽車將會是國家下一個汽車發展重點。 

   目前各國加氫站等基礎設施配套也還很不完善，一輛氫燃料電池車的造價昂貴，氫能源車的核心結構是氫燃料電池系統，分為電堆、供氫系統、空氣系統和熱管理系統四部分。在燃料電池堆中，需要靠昂貴的鉑作為催化劑。燃料電池轎車要與純電動轎車競爭是不太可能的，但是氫燃料電池車適宜長途運輸及重型卡車，北京冬奧組委發佈的《冬奧會和冬殘奧會低碳管理方案》確定了18項碳減排措施和4項碳中和措施，實現100%可再生能源場館電力需求，並在各賽區推廣新能源汽車。本次北京冬奧會有1000多輛氫燃料電池汽車穿梭於冬奧會場，成為第一個真正實現碳中和的奧運會。根據冬奧組委會數據，冬奧會有逾千輛氫燃料電池汽車和30多座加氫站是全球最大的一次燃料電池汽車示範。車型包括大巴士、小轎車及雪蠟特種車等。冬奧會服務的氫燃料電池汽車以客車為主，共816輛公交車，品牌涵蓋豐田、福田、宇通、北汽、中通、吉利等，日本豐田汽車作為奧會的合作夥伴，為冬奧會提供了107輛柯斯達氫引擎中巴汽車。豐田還提供了140輛第二代MIRAI氫燃料電池汽車，是本屆冬奧會氫燃料電池汽車的主要品牌。依據冬奧會規劃，北京賽區位於平地使用純電動和天然氣車輛，延慶和張家口位於山區使用氫能汽車。 

   張家口綠色氫能一體化示範基地是世界上最大的電解水製氫裝置之一，冬奧會期間將為張家口氫燃料汽車提供約50%的綠氫供應。借助冬奧會，氫能車將可得到更多消費者的認可。事實上，在優惠政策的持續幫助和雙碳目標的推動下，氫能產業已經迎來了發展熱潮。2021年3月，氫能正式納入中國大陸“十四五”規劃草案；2021年12月，工業和信息化部發布的“十四五”工業綠色發展規劃》提出加快氫能技術創新和基礎設施建設，促進氫能多元化利用。北京冬奧會是中國在十四五開幕後和雙碳背景下舉辦的第一場世界級賽事，具有重要意義。氫燃料電池汽車不僅具有汽車壽命長、燃料加注快及環保的優點，而且具有零排放及高方便性的特點，是新能源汽車的發展方向。從2008年北京奧運會3輛氫燃料電池巴士，到2010年上海世博會196輛氫燃料電池汽車，到2022年北京冬奧會上千輛氫燃料電池汽車示範運行，顯示了中國氫能汽車發展迅速及減少二氧化碳排放的決心。根據《中國氫能產業發展報告2020》，中國大陸氫燃料電池汽車數量將從2020年的7352輛增加到2025年的10萬輛，到2025年，氫燃料電池汽車市場規模有望達到800億元。氫能作為清潔零碳的二次能源，在未來能源改革中發揮著重要作用，將承擔碳中和目標使命。 

三、電動車的挑戰與未來 

電動車已成未來世界潮流，台灣若不及早規劃，充電站的增設伴隨加油站的減少，勢必牽動一波就業人口的流動。相較於歐美及中國大陸等國家積極推動電動車上路，已從基礎建設、政策支持及等方面著手，我國對於推動電動車仍停留在政策宣示階段，不但步調過慢，也缺乏明確的推動方向。隨著溫室效應對地球影響加劇，電動車對於抑減二氧化碳具有很大助益。當前電動車面臨4個最主要的挑戰是：昂貴的使用成本、有限的續航里程、充電基礎設施的匱乏和人們對於電動汽車的接受程度。電池組的費用占到了一輛電動汽車總車價的80%，隨著技術的不斷發展和電池供應商產能的增加，電池的總體價格還是會明顯下降。總的來看，電動車的整體成本會繼續下降，讓其面對傳統汽車的競爭力大幅上升。近幾年，感應充電技術的發展也同樣不可小視，這種新技術可以讓電動汽車摒棄沉重的充電線纜，汽車將通過無線技術進行充電。

新能源汽車，實際上是新能源革命，包括動力電氣化革命、能源低碳化革命和係統智能化革命。電動車其實有三種動力，油電混合動力、純電動動力、氫能燃料電池動力。油電混合液可以是可充電的，純電動動力是電池和燃料電池的混合。台灣目前空氣污染嚴重亟待徹底解決，事實上交通車輛排出的廢氣是很重要的污染源。交通全面電動化是解決空污及石油風險的方法。輕軌建設其實不是前瞻性政策，英國政府宣布自2035年起禁止銷售汽柴油車，全球許多國家也加快緊縮汽柴油車監管，台灣雖訂出2040年汽車產業全面電動化的政策目標但被經濟部喊卡，台灣電動車產業發展速度雖慢，但潛力無窮，除了已擁有多家世界級的電動車零組件廠商，加上電動車需要充電站等後勤建置配套，國內業者有實力也有機會和國外廠商一搏。發展電動車不僅有助產業發展，也能改善空氣污染問題，政府必須儘速推動電動車產業發展。電動車必須累積電動汽車四大核心部件：底盤、電池、電機、電池控制系統關鍵核心技術，真正的挑戰在於如何掌握電池控制系統以及車輛底盤設計，而這涉及到造車的核心--車身安全。