轩讲:马斯克口中的“智商税”——燃料电池还有戏吗?

大家好,我是在观网陪你看世界的谷智轩。本月初,我国氢燃料电池行业的“国家队”——国氢科技,一口气发布了7款高端自主产品。宝马和博世两大德国巨头,也同期公布氢燃料电池开发计划。对燃料电池车这个争议的概念,吃瓜群众印象最深的,是特斯拉CEO马斯克屡次公开嘲讽是“智商税”、用来造车是“最愚蠢的选择”。靠氢能源的燃料电池车,与用锂电池的纯电动车是一对“冤家”,马斯克这话也许有私心。但众所周知,过去10年的电动车热潮中,只见中美企业乘风破浪,深耕燃料电池车多年的日本公司,却根本拿不出成绩。当年的“先行者”丰田,干脆“真香定律”,转而搞锂电池车了。燃料电池与锂电池之争,似乎已分出输赢。

本期《轩讲》就来聊聊,我们该怎么看待燃料电池车,它的出路又在何方?

今天聊的主角——燃料电池车(FCV),用电驱动引擎,也算电动车的一种,但离不开二次能源氢能。所谓的“燃料电池”,实际上是一个能源转换器,通过原料氢与氧化剂结合,将化学能转化为电能,即中学化学知识里的逆向“电解水”。与用锂电池的纯电动车相比,燃料电池车充的是氢能,上路后“边开边发电”,多了电化学反应那一步。这是两者最大的区别。对消费者来说,燃料电池车优势独特。氢气的能量密度远高于锂电池,一公斤氢气,供能相当于3.3升柴油。

所谓“充电5分钟,续航1000公里”,让锂电池车望尘莫及。其次,电化学反应属于静态发电,而不是机械发电,产生的噪音极低,大概相当于台式电脑运行的声音,乘车体验杠杠的。最后,氢能的获取途径多样,各种工业生产会产生大量氢气,取之不尽用之不竭。燃料电池车的运作,只排放水蒸气与热空气,既不像燃油车有碳排放,又不像锂电车需要担心重金属污染。充到车里的氢能,可分五种方式制取。如果是出自清洁能源,既所谓的“绿氢”,那么整辆车就真正实现了环保无污染。不论是制备“绿氢”,还是发展燃料电池车,日本都属于先行者,政府花大力气搞产业扶持,技术上提前布局。即便这十年来锂电池车大火,日企依然顽固地押宝氢能,以至于一条路走到黑。要理解燃料电池车的沉浮,日本是最有代表性的研究案例。

首先,日本发展氢能的动机十分明确:一方面要甩掉依赖石油的枷锁,实现能源自主;一方面有助于节能减排。日本作为一个岛国,要啥没啥,资源高度依赖进口。98%的原油消费,都用来填国内汽车的油箱。1973年爆发第一次石油危机后,日本痛定思痛,决定成立氢能源协会,依托高校和企业,研究提取储存氢能的技术,探索制造氢能源车。1981年,日本通商产业省启动“月光计划”,开始研发燃料电池。40年来,日本在氢能利用与造车领域,积累了大量经验。在燃料电池车的关键部件——电堆和高压储氢罐制造上,处于世界领先水平。从生产、运输到消费,也建立了一套完善的车用氢能产业链。

日本经济产业省曾预测,未来氢能和燃料电池领域,将有一万亿美元市值,创造3000万就业机会。有了技术积累,又能解决能源需求,日本政府靠各种补贴与规划,全面下注氢燃料电池车的市场化:2014年,日本公布“氢能与燃料电池路线图”,打算在6年后的东京奥运会上,实现“氢能社会”。2017年,日本又发布“氢能基本战略”,计划2030年氢能产量达30万吨,发电装机规模100万千瓦,全日本加氢站900所,氢燃料电池汽车80万辆。去年,日本政府又加码宣布,未来10年投入3700亿日元,扶植氢能产业,还计划2030年氢能年供应量达300万吨,比4年前定的目标翻了10倍。也正是2014年,丰田造出了第一代氢能源实验车,并在两年后,向市场投入第一代氢能源车Mirai。Mirai当时价格约合46万元人民币,政府补贴20万。算上各种税费,个人实际支付约30万人民币。氢气罐充能只需3分钟,每次花费约300元。本田很快也推出了Clarity,两款燃料电池车航程都超过了500公里。然而日本借燃料电池车打入全球市场的野心,很快遭遇滑铁卢。2020年,日本国内一共卖出去791辆燃料电池车,全国保有量总共不超过4000辆。Mirai上市四年,销量惨淡,在日本、美欧加起来只卖了1.6万辆。而那一年,特斯拉全球销量接近50万。面对如此悬殊的差距,在丰田、本田牵头的燃料电池造车群里,有企业开始打退堂鼓。2021年初,日产尼桑率先宣布,退出氢能源汽车研制。本田随后也终止了Clarity车型的生产。本田CEO三部敏宏放起了“马后炮”,说10年前就看出来,氢燃料技术不会成为主流。他劝丰田,一起搞纯电动车吧!一向看不上纯电动车的丰田,也不得不向市场妥协。在去年年底,一口气发布了15款电动车型,还斥资700亿美元,计划2030年在全球推出30款电动车。当初,最早将氢能源汽车推向市场的,就是丰田和本田,如今却纷纷“真香定律”了。

在我看来,日本燃料电池车卖不动的原因,一是缺少加氢站。结合纯电动车的案例,加氢站、充电桩这类基础设施的普及,直接影响车卖得好不好。截至今年5月,全日本运作中的加氢站,一共只有161座,而且三分之一集中在东京都市圈。东京以外的地区,充能十分不方便。而一个加氢站,仅仅是各项设备,就需要5亿日元,约合2500万人民币,这还没算地价与工程费用。加上氢气不稳定的特性,对储存的安全要求很高,后期维护成本,远高于加油站和充电站。今年以来,日本各地建设加氢站的速度一再延缓,照这样下去,到2030年,恐怕只能完成三分之一的目标。就算消费者中意燃料电池车,“充能难”的现实,也足以劝退他们。

另一方面,目前燃料电池车价格过高。前面提的Mirai,售价大约是混合动力车的两倍。日本政府希望到2025年,把燃料电池车的价格拉到混合动力车一个水平,也就是300万日元以内。侧面说明,燃料电池车的溢价还很严重。其实成本问题,在大洋彼岸的美国也一样。加州一辆氢燃料巴士,价格约120万美元,是老式柴油巴士的五倍、混合动力巴士的两倍。燃料电池车成本的大头,是燃料电池系统。其中的核心——电堆,往往占整车成本的一半以上。而电堆六成的成本,又花在了铂金这种催化剂上。这部分成本压不下去,燃料电池车在价格战中,只会节节败退。

而影响日本燃料电池车成本的决定性因素,恰恰是一件与市场和技术无关的事——2011年福岛大地震与核泄漏事件。由于日本政府企业拖延瞒报,这场“天灾+人祸”损失超乎想象,直接导致全日本核电站关闭。清洁、稳定且高产的核能,原本是企业提取氢能、发展燃料电池车的一条“大腿”,如今这条腿却“说折就折”。作为替代,日企只好在澳大利亚投资煤制氢,千里迢迢从海上运回国。一方面,煤制氢的过程会产生碳排放,“绿氢”降级成“褐氢”,戳破了日本燃料电池车“绝对环保”的牛皮。另一方面,走海运意味着,日本只能选择液态氢的储运方案。氢气的液化过程有三分之一的损耗率,全程需要零下253度的超低温环境,运输成本高昂。加上日本选择了固体高分子型燃料电池,整个流程下来,转换发电的效率仅40%。这进一步拉低了燃料电池车的性价比。卖不动车,就无法摊薄成本。日企靠环保的噱头做宣传,瞄准的市场,也仅限日本国内、美国加州和欧洲部分发达地区。摆明是要让燃料电池车,成为有钱有闲人群的“玩物”,炒作“花钱支持环保”的概念。由此可见,马斯克喷燃料电池车是“智商税”,虽然私心难免,但也不无道理。

其实,日本凭可再生能源制氢的技术积累,用太阳能、风能制氢,也算一条出路。但地理环境决定了,日本这些能源并不丰富。而且搞氢能发电,动了国内电力集团的蛋糕,比如福岛事故的责任方东电公司。在他们反对下,日本规划的光伏制氢基地,直到2020年才建成投产。地点就在当年的灾区福岛,距离事故核电站只有20公里的浪江町。这确实不会抢其它发电厂的生意了。但大把的时间被浪费了,整个燃料电池车行业的发展也被拖延。这个基地目前的年产能,只能供应一万辆燃料电池车上路。按日本政府规划,8年后全国要上路80万辆燃料电池车,真不知道他们接下来该如何完成这个目标。

日企造燃料电池车失利,有成本、技术、基础设施等多方面原因。但应该分清楚,哪些是燃料电池车的问题,哪些是日本自身的问题。用不上核电,加氢站太少,就可以归到后一类。在技术专利的问题上,日本也玩起了“小九九”。作为“行业带头人”,日企手握大把燃料电池汽车专利,涉及软硬件各种核心技术,却打算坐拥专利,回头来卡“后进生”的脖子。别的企业想学造车,就等着打专利官司吧。按照日本的设想,全世界只有我一家能造燃料电池车,躺着收专利费,美滋滋。没想到,中美两国开辟新赛道,在纯电动车领域风生水起。丰田迫于无奈,公开了近6000项制造燃料电池车的专利。假如没有纯电动车的挑战,日企何至于如此“慷慨”?因为路径依赖与私心,日本押错了宝,既赔掉了市场,又没赚到吆喝,纯粹是“聪明反被聪明误”。

当然,责任也不全在日本身上。大众CEO赫伯特·迪斯认为,十年内,氢能源的乘用车都不可能大规模应用,因为“物理学逻辑就不合理”。前面说过,就凭多出电化学反应这一步,加上电解制氢、储运氢气的损耗,同等技术水平下,燃料电池车的能量转化效率,必然不如纯电动车。奔驰母公司戴姆勒,2020年就停止了乘用车氢燃料电池的研发计划。但要注意,德国人不看好的,都是燃料电池乘用车——这恰恰点出了关键。乘用车市场庞大,以跑短途为主,要求随时充能。燃料电池车的优势无从发挥,成本劣势却暴露无遗。它真正的用武之地,其实在商用车领域,最典型的例子就是干线物流的重载卡车。这类车型跑长途运输,往返站点固定,也就不需要广撒网建加氢站。目前,我国的商用车主力是柴油车,高能耗高排放。如果用纯电动车代替,为了保证续航,电池将更大更重,充电时间也要延长,得不偿失。而燃料电池车续航远,充能快,只需要在固定路线两头建加氢站,甚至可以就地取材,配套光伏风电制氢,降低能量转运过程中的损耗,是最理想的替代方案。

正如戴姆勒卡车公司CEO马丁·道姆所说,电池驱动和氢燃料电池之间,平衡才是关键。两种技术都有适合发挥的场景。也就是说,彼此并非“零和竞争”。面对锂电池的发展上限、燃料电池的成本之痛,真正的大国、大市场,理应齐头并进,不做选择题——“我全都要”。盲目死守一条路线,只会增加风险、白白错失机遇。我国在发展燃料电池车的同时,就总结了日本造氢能源车的教训。去年,国家发改委、能源局联合印发了《氢能产业发展中长期规划》。其中强调,发展氢能产业前,先要解决好“氢从哪里来”的问题。摆明了,我们不能被“釜底抽薪”,不能让燃料电池车产业变成“无米之炊”。

我国已是世界上最大的制氢国,但主要来源是工业副产制氢,工艺成熟、成本低,只是还不能实现零碳排。节能减排和发展氢能源技术,注定是一场持久战。《规划》制定的“三步走”发展战略,并没有像日本那样“冒进”。这种实事求是,恰恰体现了我国对低碳转型、汽车产业升级的承诺与重视。不管多先进的技术,没有经过市场的检验、消费者的认可,注定只能停留在PPT上。只要有越来越多像国氢科技这样的中国企业攻坚克难,我国燃料电池的大规模生产与运用,将指日可待。我想这样的发展趋势,才是马斯克们,真正需要关注的事情了。

全部专栏