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氫能車會是未來主流嗎?為什麼現代、豐田還在繼續耕耘?

一臺車身滑順,彷如水滴的房車在馬路上奔馳過你面前,原先你預期或多或少會聞到一些刺鼻的廢氣,沒想到,車子快速經過,完全沒有二氧化碳、氮、硫等化合物的排放,行進過程竟一點味道也沒有。沒錯,這臺彷如水滴的車,它的動力來自氫燃料電池,在行駛過程中,唯一會排放出來的物質,是水。

2014年,豐田汽車發表了全球第一款的氫燃料電池汽車,它加氫只要三到五分鐘、加氫後的行駛距離和傳統燃油車加油後的行駛距離相當,並且,除了水之外不會排放其他廢棄物。一推出便造成轟動,因為它揭示了一個新時代的來臨——世界已經張開雙手,準備迎接未來氫世代。

2018年,現代汽車緊接著推出了氫能電動休旅車,很快的,便在2019年至2023年連續擊敗豐田汽車,成為全球氫能電動車的銷售冠軍。工業技術研究院機械所所長饒達仁指出,現代汽車同時提前布局各類型的重型車輛,如,短途巴士ELEC CITY、長程巴士UNIVERSE、貨卡車XCIENT、曳引車XCIENT、特用工程車(H50、HW155H)、環衛車(垃圾車)等不同車型,是單一汽車品牌氫能電動車車型最多、銷量最大的產業領導者。

現代汽車如此布局,有其道理。

氫能車加氫快、更載重、跑更遠、不怕冷,適用重型車輛

為了達到全球 2050 淨零排放的目標,全世界都在找方法,饒達仁所長表示,「載具電動化已是全球載具的主流技術解決方案。」

在歐盟,重型車輛(heavy-duty vehicles, HDVs)包括卡車、城市公車及長途巴士,占歐盟的保有臺數僅 2%,卻占了歐盟陸運交通溫室氣體排放量 28% 以上,是高碳排的交通載具。為了達成淨零任務,歐盟執委會在2023 年公告,2030 年新型重型車輛之二氧化碳排放目標,將減排 45%。

要達成減排目標,必須仰賴的解決方案,便是載具電動化。

電動化載具好處眾多,沒有車輛尾氣的排放問題、能讓車輛操控更為精準,甚至有機會達成自動駕駛的目標。近來,鋰電池電動車發展非常快速,車商多從乘用車的電動化開始著手,以因應淨零排碳。

不過,重型車輛的使用特性為高每日長里程、高運轉率、高載重重量,因此需要重量輕、高能量、低能量密度的系統。而氫能車,便能符合此特性。此外,氫能車的加氫時間與現有的內燃機燃油車的加油時間差不多,對於車輛使用者來說不會有使用習慣的大改換,因此全球車廠如今發展的氫能車,都以長途、載重型的大型巴士、大型貨卡、拖車為主。

進一步比較,相較起純鋰電池電動車,氫能車加氫快、更載重、跑更遠、不怕冷,未來大有可期。

氫能車的加氫時間,可用 Tesla 第三代超級充電站做為比較案例,一般乘用型的電動車充飽電需要 15 分鐘,而豐田汽車的 Mirai 約 3~ 5 分鐘即可完成加氫。兩者補充能量的時間差了3倍,在乘用車的使用中,或許體感差異不大,但是當用於重型商用車,兩者的能量補充時間差,將是極為可觀的倍數差異。

單位能量、重量密度皆較純鋰電池電動車高的氫能車,也因而有更高的載重能力,且可行駛更長的里程,加倍貼近長途貨物運送的商用需求。

此外,氫能車不受低溫影響,寒流來襲也不怕。從電池結構來看,純鋰電池電動車,是讓鋰離子透過液體電解質流動進而產生電能,但當電解質變冷,鋰離子通過電解質的速度便會變慢、釋放的能力也減低。2024 年 1 月,美國遭遇極冷寒流來襲,電動車車廠特地在官網上提醒,一定要確保至少有 20%的電力再上路,然而在芝加哥,仍有數十輛的 Tesla 被遺棄在充電站,因為車主們發現不管再怎麼充電,電動車的電池就是無法充飽,而且充電的時間拖得很久、續航力也明顯降低。

邁向氫能車技術商業化,有待加氫環境完善

那麼,氫能車已經踏入技術商業化時期了嗎?

從新能源車輛銷售數量與年增率來看,氫能電動車在 2022 年銷售突破兩萬輛,較 2021 年同比增長 15%。不過,同期純鋰電池電動車則銷售了775萬輛,年增率高達 69%。饒達仁所長認為氫能車產品尚未迎來快速爆發的技術商業化時期,「主要原因,是因為過去開發氫能電動車的車廠,聚焦在乘用車的需求,但在缺少完善加氫站、沒那麼容易取得環保且便宜的氫氣供給的環境下,比較難吸引消費者使用與購買。」

日本、韓國、美國政府皆意識到了這項問題,近來積極透過政策推動,使氫能電動車產業應用出現轉機。過去五年,日本政府雖積極推動氫能社會家庭應用,但成效不彰,因而在2023 年,正式提出了產業發展方向的修正,強化綠氫生產、氫能產業投資保險制度、氫能商用車開發等面向。

而在氫能電動車全球銷售比超過五成的韓國,政府也祭出相關政策,包含提升燃電系統效率 15% 、設定電堆材料壽命達 80 萬公里的內燃機條件、補助商用車加氫站與液氫加氫站、完成年產量 3 萬噸液氫製備工廠。系列政策除了擴大氫能商用車的發展外,更是振興氫經濟的催化劑。

美國政府則著眼於重型商用車,提出將國內超過 500 萬輛的長途運輸重型商用車,改採用氫能電動車,藉以達到淨零目標。

為達淨零目標,美國政府提出將國內超過 500 萬輛的長途運輸重型商用車,改採用氫能電動車。

新能源載具各有所長,鋰電池電動車、氫能車商機處處

新能源車的使用,不只是能達到淨零目標的解決方案,對島國來說,更有減少化石燃料依賴的重要意義。日韓兩國與臺灣相似,電力結構超過 6 成來自進口化石燃料,而在有限的國土面積上,可開發的再生能源資源有限。因此,發展具永續性與儲存優勢的氫能源,將能減少對化石能源進口的依賴。

早在1990年代,日韓便已投入新能源的研發。日本豐田汽車即在1992年成立電池燃料事業部,而韓國現代汽車則於1998年成立燃料電池開發機構。迄今,日韓兩國車廠開發氫能電動車已超過 25 年。截至 2023 年,豐田汽車集團、現代汽車集團,已分別是全球第一及第二的汽車產業龍頭,除各自擁有量產車型、自主燃料電池系統與次系統供應鏈外,所具有的,更是領先全球汽車產業的指標型技術。

放眼當今新能源載具趨勢,鋰電池電動車與氫能車各有不同優勢及特性,使用者將依據自身需求而有不同選擇,市場瞬息萬變。而中國來勢洶洶,隨著中國自主汽車品牌因其鋰電池電動車技術崛起,日韓兩國所保有的氫能電動車技術領先,將是產業政策上的重要關鍵。

在可見的未來中,氫能產業發展結合汽車工業,將是龐大的國際商機。而對於注重環保的先進國家,次世代應用產品,也必將受到關注。

資料來源:科技魅影

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