国际氢能 | 美国交通研究学会:氢燃料电池卡车是最环保长途货运车辆

近日,美国交通研究学会(简称ATRI)发布《零排放卡车碳排放评估》研究报告(以下简称《报告》),分析对比了纯电动、氢燃料电池以传统柴油卡车全生命周期的碳排放,并提出了降低三种车型碳排放的方法。《报告》认为,氢燃料电池卡车是最环保的长途运输车型。


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氢燃料电池卡车是长途货运环保最优选


2016年8月,美国环境保护署与美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)联合发布中重型车辆温室气体排放和燃油效率新标准,制定了到2027年实现减少二氧化碳排放11亿吨的目标,比之前的设定降低25%。同时,美国能源部(DOE)出重资启动了“超级卡车”项目,旨在鼓励开发和示范成本效益突出的技术,进一步提升重载货运效率。

《报告》认为,氢燃料电池卡车是未来长途货运领域环保运输的最优选择。尽管纯电汽车运行时不直接排放温室气体,但其使用的电力在生产过程中会排放大量二氧化碳,综合碳排放相比传统柴油卡车只减少了30%,锂离子电池的生产过程中产生的碳排放是传统柴油卡车的6倍。以全生命周期方式计算碳排放(全生命周期包括车辆生产、能源生产和消费以及车辆处理和回收),氢燃料电池卡车比其他车型更加环保。

在车辆生产环节,纯电动卡车锂离子电池在生产过程中产生大量碳排放。数据显示,以燃油卡车碳排放量作为基准,氢燃料电池卡车在生产过程中碳排放仅为纯电动汽车生产过程碳排放的24.2%。

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在能源生产和消费环节,《报告》综合考虑了美国电力来源结构和占比。以燃油卡车碳排放量作为基础,数据显示,纯电动卡车碳排放占比为56.9%,氢燃料电池卡车碳排放占比为53.3%。


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在车辆处理和回收环节,三种车辆处理所产生的碳排放相同,纯电动卡车与氢燃料电池卡车电池在回收时会产生碳排放。数据显示,纯电动卡车电池回收时碳排放远大于氢燃料电池。


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综合以上数据,全生命周期情境下,以燃油卡车碳排放量为基准,氢燃料电池卡车碳排放明显低于纯电动卡车。

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此外,《报告》还提出了降低三种车型碳排放的方法。其中,柴油卡车减少碳排放可通过生物柴油、可再生柴油和天然气替代传统柴油作为燃料来实现;纯电动卡车减少碳排放可通过提高清洁能源电力占比、改进电池技术和材料、延长电池寿命、减轻电池重量、储存更多电能等措施实现;氢燃料电池卡车可通过利用清洁能源电力电解制取绿氢替代化石能源制氢实现。

氢燃料电池重型应用已成共识


全球对于氢燃料电池在重型货运领域实现规模化应用已达成初步共识。美国能源部2019年12月发布燃料电池8级卡车发展目标,2030年燃料电池系统寿命、峰值效率达到25000小时和68%;2021年8月,美国加州燃料电池伙伴关系(CaFCP)发布《燃料电池卡车:加州及其他地区货运活动的愿景》,提出到2035年,美国加州将推广7万辆重型氢能卡车。


2021年2月,25家欧洲氢能行业企业和组织成立“StasHH”氢能联合体,推进重型燃料电池模块标准的制定;沃尔沃、戴姆勒于2020年4月宣布共同出资成立新的合资公司,研发生产重型载货车用燃料电池系统。


现代汽车于2020年7月交付10台XCIENT燃料电池重型载货车;丰田和日野(Hino)联合研发燃料电池重型载货车样车,计划2025年推出产品;英美资源推出的总功率为2兆瓦的世界最大燃料电池-锂电混合动力矿山运输卡车在南非Mogalakwena铂金矿正式启用。


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我国氢燃料电池重卡应用正在有序推进。《氢能中长期规划(2021-2035年)》中强调,立足本地氢能供应能力、产业环境和市场空间等基础条件,结合道路运输行业发展特点,重点推进氢燃料电池中重型车辆应用,有序拓展氢燃料电池等新能源客、货汽车市场应用空间,逐步建立燃料电池汽车电动汽车与锂电池纯电动汽车的互补发展模式。


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2017年7月,中国重汽推出了国内首台氢燃料电池重型载货车,用于港口物料运输;2019年11月,陕西重汽推出搭载潍柴氢燃料电池动力系统的49吨重型载货车X5000,已在河钢集团邯郸公司实现示范运营;2020年12月,中国宝武投运60辆氢能重卡;2021年10月,上汽红岩万辆级氢能重卡项目在内蒙古鄂尔多斯奠基;河钢集团氢能重卡运输线已正式投运;格罗夫鄂尔多斯氢能重卡基地已于2022年1月开工建设。图片

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图 | 49吨氢能重卡的商业化运营