鋰電世界 隨著成本的降低和基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展,燃料電池公交巴士正逐步融入人們的生活。
世界各國正努力減少公共交通的溫室氣體(GHG)排放量來改善氣候的不穩(wěn)定性,提高城市地區(qū)的空氣質(zhì)量和解決相應(yīng)的健康問題。其中歐盟正力求到2050年時(shí)將GHG排放量降低至1990年水平的80%,并于2008年頒布了嚴(yán)格的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),以對(duì)具體區(qū)域不達(dá)標(biāo)的成員國執(zhí)行罰款。目前對(duì)公交巴士普遍采取的減排措施是逐步增加生物燃料燃機(jī)巴士、壓縮天然氣(CNG)燃料巴士和柴油-電池混合動(dòng)力巴士。其中最具代表性的“新倫敦巴士”是繼20世紀(jì)50年代標(biāo)志性雙層Routemaster之后的第一輛專為城市交通打造的公共巴士,它擁有一種串聯(lián)式混合動(dòng)力的電力傳動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)能量回收系統(tǒng),而柴油發(fā)動(dòng)機(jī)僅當(dāng)電池需要充電時(shí)才運(yùn)行。而燃料電池與氫能聯(lián)合事業(yè)部(FCH-JU)所作的報(bào)告指出,站充式電動(dòng)巴士和氫燃料電池巴士是最有前途的零排放公交動(dòng)力系統(tǒng)。然而目前這兩種技術(shù)仍各有限制。
站充式電動(dòng)巴士依靠相對(duì)較小的電池組和/或超級(jí)電容器,在其運(yùn)行線路上的一些站點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)便的充電。這使其電池成本相比于夜充式電動(dòng)巴士的通宵充電式大型電池組更加便宜。然而,其缺點(diǎn)是快速充電基礎(chǔ)設(shè)施的安裝和維護(hù)的成本很高且充電站的設(shè)置不靈活。
所有零排放巴士中,氫燃料電池巴士在運(yùn)營上是與常規(guī)公交巴士最有可比性的,除較高的駕駛性能之外,還由于既可在車站又能在加氫站加注燃料,使其具有很大的線路靈活性。在減少溫室氣體排放方面氫燃料電池巴士潛力很大,根據(jù)不同的氫燃料混合程度可減排75%-100%。所有運(yùn)輸用燃料電池動(dòng)力的最主要障礙在于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),需在后勤和財(cái)政兩方面予以克服。盡管如此,F(xiàn)CH-JU報(bào)告預(yù)計(jì)在2030年相比于傳統(tǒng)柴油巴士,氫燃料電池巴士的溢價(jià)僅為€0.3-0.6/km。
美國能源部(DOE)在2012年11月出版的“2012年美國交運(yùn)燃料電池客車現(xiàn)狀”報(bào)告中揭示,燃料電池巴士的燃料經(jīng)濟(jì)性為7.41 mi/DGE,相比于傳統(tǒng)巴士要高出1.8至2.4倍,已經(jīng)十分接近聯(lián)邦運(yùn)輸管理局(FTA)為燃料電池巴士制定的燃料經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)(8 mi/DGE)。
下表比較了CNG柴油混合動(dòng)力和燃料電池車預(yù)期的進(jìn)展情況。(MBRC為兩次保修之間的運(yùn)行里程,是測(cè)量可靠性的標(biāo)準(zhǔn)之一。)
TRL開發(fā)進(jìn)度表(引自《2012年美國交運(yùn)燃料電池客車現(xiàn)狀》)
從表格中可以看出,雖然燃料電池巴士MBRC值比較低,但其無可比擬的燃料經(jīng)濟(jì)性抵消了這一點(diǎn)。因而燃料電池巴士,不僅具有顯著的減排潛力,而且在全球公共汽車市場(chǎng)給出了一個(gè)真正有吸引力的解決方案,成功的燃料電池項(xiàng)目也屢見不鮮。
目前主流燃料電池巴士都采用了添加一個(gè)儲(chǔ)能電池并在其與燃料電池堆之間取得混合動(dòng)力輸出平衡的設(shè)計(jì)。通用電氣(GE)在12月示范了采用電池作主動(dòng)力而燃料電池作增程器的動(dòng)力配備,證明了在目前燃料電池的成本居高不下以及氫能基礎(chǔ)設(shè)施稀缺的現(xiàn)實(shí)情況下這種設(shè)計(jì)理念可能更加經(jīng)濟(jì)。GE稱其專有的能源管理系統(tǒng)有望降低50%的巴士燃料電池成本,并證實(shí)了對(duì)集成模塊和輔助系統(tǒng)的優(yōu)化才是降低燃料電池巴士成本的關(guān)鍵。
通過美國國家燃料電池巴士計(jì)劃和歐洲的CHIC等項(xiàng)目,燃料電池巴士作為重要的展品已經(jīng)呈現(xiàn)給廣大市民。在未來幾周,倫敦著名的RV1路線上的燃料電池士又將增加3輛,使RV1成為世界上少數(shù)的100%燃料電池巴士服役的線路之一。這不僅僅是一個(gè)示范,依賴公共交通服務(wù)的倫敦人每天都在使用這種巴士。從2011年初開始運(yùn)作以來,RV1上的燃料電池巴士已累計(jì)行駛10萬公里。
然而,燃料電池巴士的使用目前仍有一些困難亟待克服。除明顯又不可低估的基礎(chǔ)設(shè)施難題之外,組件的集成與成本也同樣重要。催化劑鉑的負(fù)載已被公認(rèn)是燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)成本居高不下的一個(gè)關(guān)鍵因素,而輔助系統(tǒng)及系統(tǒng)的整車集成的成本也是相當(dāng)大的障礙。這幾方面到目前為止仍需大幅的優(yōu)化,但有望隨著產(chǎn)量的增加和越來越多的客車制造商應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)而得以解決。