船舶电动化加速,氢电、锂电谁将赢在最后?
锂电和氢电两条技术路线在船舶应用的起点差距不大,各有适用的场景;车用氢燃料电池产业化拐点临近,技术扩散正在加速;环保法规日趋严厉,船舶排放污染治理迫在眉睫。这三个因素叠加后将大概率加速氢燃料电池上船和电动船示范应用的时间表,进而缩短产业化落地时间,有望在5-8年内实现产业化。
氢电和锂电谁更胜一筹
在充电时间、污染程度、充电范围、充电站成本、电池成本等方面各有优势。
例如,氢燃料动力电池只要几分钟就可以补充燃料,而锂离子电池一般要一个多小时就可以使用一次超级充电,比如特斯拉V3超级充电,虽然它可以充电非常快,但它并不代表一般情况。更不用提氢燃料动力电池的污染程度和范围了。锂离子电池一直难以突破其续航能力的瓶颈,而且还会造成污染。
但由于锂离子电池比较成熟,它们的充电站成本、电池成本,都比氢燃料动力电池低得多。根据一项研究,一个加气站可能要5个锂离子充电站(不包括维护)。
值得重点分析的是氢燃料电池船与LNG动力船有一定的相似性,都是新能源船舶、都是危化品属性的燃料,LNG动力船在推广过程中遇到的制造/运营成本高、基础设施少、技术有待发展、政策法规缺位、人员培训不足等问题,在燃料电池船舶推广过程中也将再次出现。考虑到国内LNG船舶推广经验与氢燃料电池汽车产业化基础,基础设施、技术、政策法规和安全标准仍将是燃料电池船舶示范推广中亟待解决的难题。
氢能技术难点亟待突破
大功率燃料电池系统平衡难。万吨级船舶的动力需求将达到MW级别,比车用系统功率100KW级别需求高很多。在目前市场上单个电堆功率有限情况下,需要将多个电堆组成系统才能满足船舶的动力需求。这对于动力系统技术而言并非多个低功率电堆简单叠加的线性关系,如何保持多个堆栈间的系统平衡十分重要。
氢气存储、加注难。以中船重工设计的燃料电池试点船舶为例,该船采用了35MPa高压氢气瓶组储存氢气,未来一段时间内燃料电池船舶大概率还将采用高压氢气这种相对成熟的存储方式。由于船-岸间有一定的距离,车与船的加注场景也有所区别,需要对车用氢气加注技术进行改进才能保证船用氢气加注顺利,甚至需要考虑改变船上氢气的存储方式。若采用液氢、固体储氢或液体储氢的方式,氢气的存储、加注的安全性将大有改善,但也需要花费时间精力进行技术和标准的研发。
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