一辆本田clarity燃料电池车约6万美元,折合人民币39.5万韩元左右。一台氢燃料电池板的现代ix35售价为1.5亿韩元,折合人民币85.5万韩元,约为普通燃料板ix35售价的6倍。
近年来,随着部分氢燃料电池车型的商业化应用,氢燃料电池汽车的成本问题越来越突显。
燃料电池成本为燃油机的10-20倍
从目前的情况看来,氢燃料电池汽车的成本仍然是传统燃油车的数倍乃至10倍。从氢燃料电池汽车动力系统成本构成来看,占比最大的是氢燃料电池系统,其造价约占总成本的三分之二,为汽油、柴油发动机成本的10-20倍。
导致氢燃料电池系统成本居高不下的原因,一方面是氢燃料电池相关技术要求较高,另一方面材料成本昂贵。在中国,由于关键零部件产品的自主研发和国产化程度不够,需要依赖进口,氢燃料电池系统的价格相对更高。
与此同时,中国工程院院士、中科院大连化学物理研究所研究员衣宝廉指出,由于当前国内氢燃料电池系统比功率(氢燃料电池的功率、体积比)低,仅为国际水平的三分之二,因此单位功率成本升高,并且相同功率要求下其体积偏大,不适于组装乘用车。
如何提比功率同时降低成本,成为摆在氢燃料电池汽车规模化运营面前一道难以逾越的障碍。
以技术创新带动系统成本问题解决
全国政协副主席、中国科学技术协会主席万钢指出,技术的持续创新突破是推动燃料电池汽车进入市场的核心动力,也是培育产业的首要任务。技术创新带来的成本方面的利好,不但会体现在某一部件上,更会引发氢燃料电池系统性的成本降低。
在本田新一代氢燃料电池车clarity上,盖瑞特(Garrett-Advancing Motion)为其配套的两级电动压缩机让本田首次实现了将氢燃料电池动力总成完整地装进普通轿车的机舱内。新一代clarity因此从上一代的四座轿车变成五座轿车。
当然,新一代clarity整车空间上的变化并不是重点,其背后燃料电池系统比功率提升所带来的单位功率成本降低才是关键。
据悉,想比同类产品,盖瑞特的这款两级电动压缩机转速更高、体积更小,因此使得新一代clarity氢燃料电池系统一方面体积相比前代产品缩小了1/3,大小相当于一套由V6发动机和变速箱组成的动力总成,从而间接提升了其比功率;另一方面增压压力大幅提升,从而直接导致氢燃料电池比功率的提高。因此,新一代clarity上的氢燃料电池系统相比上一代车型,其单位功率成本更低,在相同功率要求下,整个氢燃料电池系统的成本则会相应降低。
此外,据盖瑞特高级创新技术总监Rob Cadle透露,使用转速更高、体积更小的电动空气压缩机,可以让驱动电机的体积进一步缩小,从而减少高价格的磁性材料以及其他部件材料的使用;同时一体化集成控制器和压缩机,可以简化冷却系统和机械设计,降低高压电缆、连接器等高价附件的成本。由此,空气压缩机的成本也得到降低,从而进一步降低氢燃料电池系统的成本。
规模化协调生产是关键
盖瑞特动力系统高级总监Peter Davies在第三届国际氢能与燃料电池汽车大会现场接受本报采访时透露,通过技术和生产方面的综合解决方案,在2030年,预计氢燃料电动车达到10万台以上年产量后,氢燃料电池汽车用空气压缩机的成本将有望达到现在的1/10。
空气压缩机行业助力氢燃料电池汽车成本进一步降低,一方面需要继续采取采用高转速电机和一体化集成方案,从而大幅提升氢燃料电池的比功率,进而降低功率成本。另一方面,自动化生产和规模经济协调将会是下一步重点。
据悉,氢燃料电池汽车用空气压缩机的叶轮、空气箔片轴承、电子元件等不少部件,与与适用于混动汽车的电动涡轮增压器都具备可协同开发、生产的可能。如果能够找到合适的切入点,那么氢燃料电池汽车用空气压缩机的自动化水平将会得到大幅提高,从而使成本得到显著降低。
与此同时,随着氢燃料电池系统应用的产量提升,传统涡轮增压器行业将在汽车产业“电动化”趋势下,扩充适用于混动技术的电动增压产品线,并向着氢燃料电池电动空压机技术升级,推动新能源汽车产业迈向更远、更深处,推动零排放的早日到来。
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