Welcome博发开户网址为梦而年轻!

新闻快递

中文 > 新闻快递 > 新闻 > 攀业燃料电池新闻

欧洲城市清洁氢能项目概览-结论及展望

2017-05-04 16:47 出自 leon zhao

 一、巴士营运

燃料电池巴士的运营已经非常成功,它满足了公共交通日常运作十分苛刻的要求。

 1、CHIC所有的54辆燃料电池巴士运行数据汇总如下

  • 行驶里程超过900万公里,绕地球可达233圈。

  • 整个燃料电池系统工作约500,000小时,一些单独的燃料电池堆被记录的工作小时数超过20000,而且仍旧在继续运行。

  • 证实燃料电池巴士每天可以工作超过20个小时,并且拥有350千米的行驶里程。

  • 燃料效率高,一个12米的巴士行驶100千米仅消耗9千克的氢(相当于柴油30升),跟同等柴油巴士(平均每百公里消耗40.91升柴油)相比油耗降低26%。

  • 相比于传统柴油巴士,在其工作的整个生命周期内,二氧化碳排放量减小了85%,这是由于氢燃料是可再生能源;减小了6800吨二氧化碳当量。

 2、对于巴士运营的主要成就体现在如下几个方面

a、新一代节能技术

所有应用在CHIC上的燃料电池巴士都是新一代的型号,而不是之前的巴士型号。主要改进的地方是:

  • 与燃料电池巴士的动力系统相结合,利用电池或是超级电容器来保证巴士的峰值负荷缓冲、提高加速度以及实现制动能量的回收。

  • 混合动力系统使得燃料电池系统更小更便宜,这能够延长其使用寿命,保证更好的氢气利用率,从而在保证行驶里程的前提下减少储氢瓶的使用。

b、完全的市场化运营

运营商已经有能力让燃料电池巴士来提供每天的交通服务工作,而之前通常是由柴油或是压缩天然气巴士提供的。然而,燃料电池巴士作为一项创新技术,人们不指望它在一开始就拥有百分之百的可靠性。在初期,由于组件故障和备件交货时间长,所有的城市合作伙伴都得面对巴士的供应低于预期值这个问题。

随着新一代巴士的组件和控件问题的解决,以及维修人员学会了此类车辆的维修保养,巴士的供应会稳步上升。在项目结束时,整个车队的巴士基本上达到了供应目标的85%,一些巴士甚至达到了90%。巴士运营者一致认为,燃料电池巴士达不到与柴油车一样高的供应情况不是因为技术原因。相反,供应问题主要是由不成熟的供应链、相关专家的稀缺和拥有太少训练有素的维修技术人员导致的。随着供应链的规模越来越大,这些问题都将得到解决。因此,没有明显的技术问题来妨碍这一技术在下一阶段的大规模商业化。

c、新的维修理念

CHIC上另外一个改变是燃料电池巴士可以进行内部维修工作。之前的燃料电池巴士一直都是由来自于客车制造公司的专业技术人员维修的,但是现在,巴士运营人员对CHIC巴士进行了许多维修工作:这是将燃料电池技术纳入公交运营商政策商业运营环境的重要一步。

d、巴士运营的下一步计划 / 建议

  • 降低技术成本

虽然一个12米长的燃料电池公交车在项目开始时的成本远超过100万欧元,但预计到2017年的订单将降至650000欧元甚至更低。商业化需要进一步降低总服务成本。这将主要通过将规模和进一步的技术开发相结合来实现。

FCH JU的燃料电池公共汽车商业化研究后得出结论,300-400辆燃料电池公共汽车将是加速商业化的一个先决条件。因此,CHIC项目在欧洲各地通过联合采购大型燃料电池汽车,降低成本,释放燃料电池客车的市场潜力。并希望这些订单将刺激公共汽车制造商投资生产更大和更便宜的燃料电池大巴车队。

  • 提高可行性

运行可用性需要达到或超过柴油公共汽车。这些已经通过解决CHIC项目内新的动力系统的出现问题而得到部分解决。 在目前正在进行的下一代示范项目中,这些将进一步得到改进,其中供应链规模的增加将减少零件的等待时间,并确保更多的训练有素的专家能够判断和解决问题。这些改进创造的一个更成熟和更强大的供应链将是技术商业化的重要部分。

  • 燃料电池公共汽车10-15年寿命的策略

在试验期间已经证明了燃料电池巴士部件的寿命。事实上,之前预计持续6000小时的一些燃料电池巴士在20000小时后仍然运行。 然而,对于完全商业化的产品,燃料电池巴士供应商必须为巴士的整个10-15年的作寿命制定策略。这将涉及更长寿命的燃料电池堆或用于更换燃料电池的低成本程序。

  • 重视培训

政府应该为公共汽车司机的培训和进修课程分配足够的时间和财政资源,并为车场管理者,急救人员等提供培训。尽早开始培训是十分重要的。同时,对于那些与乘客保持联系的公共汽车司机和乘客,具有良好的技术知识将有助于提高公众的理解和接受度。

  • 协作方法和强有力的项目管理

鉴于其复杂性,燃料电池汽车部署试验需要强有力的规划(包括详细的基金策略)和项目管理。

  • 政策推动清洁空气法规

地方当局和国家监管机构将通过在某些区域(例如伦敦超低排放区)强制实行零排放公共交通,在引进这些技术方面发挥关键作用。

二、基础设施运营

 1、CHIC项目中的加氢站:

  • 高度可用性-所有加氢网点的97%。

  • 允许燃料电池汽车在服务一整天后在不到10分钟内完成加氢。

  • 很好地融入繁忙的公共汽车站当中。

  • 加氢能力超过200公斤/天,可为现有的燃料电池客车加注氢气。

  • 累计加注超过120万公斤氢气。

  • 加注次数接近62,000次。

  • 在欧洲站点平均每次加注约17kg,加拿大每次加注25kg

  • 节约使用超过430万升的柴油。

2、对于巴士运营的主要成就体现在:

 

a、加油站的很高的可用性

在整个项目的平均情况下,加氢站的可用性达到97%,数量达到超过99%,有效性超过94%,远优于早期试验。超过一半的停机时间是由氢气压缩机的问题引起的。备件供应时间长的问题可以通过并行安装备用单元,或者通过从外部源的高压氢气输送来解决。

b、较短的加氢时间

对于大型氢气公共汽车站来说,提高加氢速度非常重要,许多公共汽车需要夜间加氢。CHIC项目的加氢时间通常小于10分钟,一般为6至8分钟加注17kg实现加油。相比上一代用于公共汽车的加氢站有明显的改进。

c、加氢站运营的下一把计划 / 建议

  • 全面覆盖所有公共汽车站的加氢站网点

开发适合于对全部燃料电池巴士加注的加氢站,即每天100多辆。CHIC合作伙伴讨论了这些车站将需要满足什么要求的问题。虽然就定性标准达成了一致意见,但是,与这些标准中的一些相关的定量预期并不一致认可。

  • 扩大规模:使100辆公共汽车的加氢成为现实

公共汽车经营者不太可能在短期内(例如一年)将目前的加油站转换为加氢站。这种过程将主要基于现有柴油车辆的报废计划。因此,未来的站点需要可扩展(模块化和灵活的),以符合企业的增长,并避免巨大的初始投资,随后长期利用不足。

  • 加强合作

在整个示范期间,特别是早期阶段与各方的相互沟通至关重要。 在这方面的建议包括:与组织内部和当地合作伙伴定期举行进度会议;保持邻里,公众,决策者等知情;从一开始就涉及相关的许可机构,并建立合作的工作关系;与当地的急救人员(消防队和警察)一起工作,确保他们了解项目,并获得他们需要的信息和培训。

  • 全欧洲层面协调行业标准

由于其氢气加注基础设施的冗长许可程序,一些城市遇到延误。CHIC项目收集了最佳实践,将有助于在其他城市的燃料电池公交车部署。此外,欧洲范围进一步统一了法规,规范和标准(RCS)。

三、社会研究成果

公众和燃料电池技术

 1、理解影响人们对燃料电池公交车认知的关键因素

在CHIC项目之前,关于公众对燃料电池汽车的调查显示,大多数民众对此持积极态度。CHIC的目标是提高公众对氢燃料电池的认知,消除不同利益团体如环保组织,公职部门,工业企业以及决策者的分歧,并为他们提供必要的背景信息。

2、附加值的重要性

对巴士司机,相关利益者和公众的期望与经验分析之后得出结论,一方面他们对绿色运输的概念和技术以及科技潜力抱有希望,另一方面又对新技术的可靠性,昂贵的费用等问题持怀疑态度。此外,只要具体的个人利益与项目的投资环境之间存在不确定性,“物超所值”这四个字就会被怀疑。

CHIC的研究结果显示,物超所值是改变公众行为,以接受更昂贵新事物的有力动机。接受过程并不一定带来绝对的成本,因为附加值会抵消额外的开支。对于新技术的过渡阶段,它将有助于找到除了相关技术概念以外的附加值。例如,专为燃料电池巴士设计的快车道,更舒适或更吸引人的设计(包括座位)以及其他的一些提升都会有助于让公众接受更高的成本。总之,对环境有益这个论点,是使燃料电池“物超所值”的关键证据。

 3、与氢怀疑论者的交流

围绕氢气的有关问题,在北美和欧洲对50多个人进行了两轮的采访。这些人是政府,企业,说客,非政府组织以及研究机构的代表。他们是氢技术怀疑论者的主要组成部分。随后,一些有影响力的氢技术专家和这些人进行了一场圆桌会议,就一些关键问题和经常提出的疑问进行了讨论。其中一位与怀疑论的圆桌会议的参与者说:“我们应该意识到这一让人惊叹的事物。在我们生活的时代可以制造出没有任何污染的公共汽车。”最终,与会者认为,由于氢技术的环保特性,它将在未来的交通领域获得广泛的应用。但如果氢气想要成为一种有效的运输能源载体,那么它需要找到合适的商机。

怀疑论者和CHIC成员进行的为其两年的讨论,最终达成了如下的共识:

  • 氢的制备必须是可持续的,并且建立在可再生能源的基础上。

  • 氢运输业务必须是可信的,并且专注于有技术优势的地区。

  • 政策发展应该包括氢在更广泛能源系统中的应用。

  • 政府的扶持政策仍将对燃料电池汽车的商业化产生最显著的影响。

  • 氢能的制造成本和氢燃料电池汽车的制造成本应该持续显著的下降。

四、环境分析结果

 1、零排放

和柴油巴士相比,氢燃料电池巴士具有显著的优点:行驶时除了水蒸气没有其他排放,与之相对,即使是欧六标准的柴油车仍然会排放氮氧化物和颗粒物。比如,一个12米长的公交车,行驶每千米平均排放0.45克的氮氧化物和6毫克的颗粒物。除此之外,每燃烧1升柴油还会产生2.67千克的二氧化碳。氢燃料电池巴士避免了以上所述的全部排放。

 2、对寿命周期的评价

为了获得燃料电池汽车对环境的所有影响,CHIC通过量化燃料电池寿命周期来对其环境影响做进一步研究。该研究不仅包括行驶中的燃料电池汽车的排放,也包括了从原材料制备,汽车生产,氢能的生产和汽车的保养等一辆燃料电池汽车生命周期内的所有环节(如下图所示)。

假定所有评估车辆的配置信息都相同,采用CHIC中氢燃料电池巴士的平均值,车长12米并且每百公里消耗9千克氢气。这些氢气中有百分之72来自绿色能源,另外百分之28由传统能源制备。

对燃料电池生命周期的评估显示,其对环境的影响主要发生在氢气生产和车辆制造过程中。氢燃料电池汽车对气候变化的整体影响(全球气候变暖主要是由二氧化碳和其他温室气体排放造成的)被从氢气的两个来源,即绿色能源和传统能源两个方面详细评估。与一个12米长,每百公里消耗40.9升柴油的柴油巴士作比较。巴士的寿命被设定为720000公里。

从上图可以看出,即使氢燃料电池汽车使用的氢气百分之百来自绿色能源,虽然在行驶过程中不排放二氧化碳,但是燃料电池巴士在使用过程中仍然存在温室效应潜值。这是由于在电力制造,氢能生产以及巴士的维护保养过程中需要必要的设备和基础设施。这些设备的建造,运行和维护过程仍会产生温室气体。

对燃料电池公共汽车的全生命周期分析可以得出两个主要的经验:与相应国家最先进柴油公交车相比,应用混合来源的氢燃料电池可以降低43%的温室效应潜值。如果氢能全部来自清洁能源,那么温室效应潜值可以下降85%。

 3、燃料电池巴士的可持续性

应用LCA研究去来更广泛的评估燃料电池汽车的可持续性。可持续发展的定义如下:我们今天使用的东西,我们的后代在未来是否仍可以使用?我们使用的东西,是否会对环境和子孙在未来的生活质量产生消极影响?为此我们分析了燃料电池公交车的环境影响、经济可行性和社会接受度。其结果是,与柴油巴士相比,燃料电池巴士表现出极大的可持续发展优势。在检测过程中,没有明显的缺陷被检测出来。这当中,使用绿色能源制备的氢能,是降低公共交通碳排放的关键。

五、加快燃料电池汽车的商业化进程

燃料电池大巴技术在商业化进程的初期。想要实现燃料电池大巴的完全商业化目标需要攻克两方面的技术难题,燃料电池大巴本身和燃料添加设备技术。

一份基于事实的报告分析对比了以下三种的长期潜力:燃料电池大巴、年生产量为1500辆的多动力公交车和一种假定的可以广泛使用的燃料电池电动汽车。结果显示,燃料电池大巴是有商业竞争力的,尤其是在那些禁止柴油汽车的、环境脆弱的的路线里。另外,很多公共交通的经营者考虑到燃料电池巴士比起其他的极端追求低排放物的巴士有更多的技术优势。(例如:相较于传统柴油巴士,在相同路程中,有零尾气排放,零中途加油时间的优势)在进一步大范围的商业推广出现前,由CHIC项目所发现的技术性问题必须被解决(已在前文讨论)。同时,这个过程中也面临许多商业挑战(将在后续讨论)。

 1、燃料电池大巴的技术成本

CHIC的追踪调查证实了:自本世纪初燃料电池大巴技术的发布起,燃料电池大巴的操作性能在飞速发展。燃料电池大巴的发展面临的最大难题是车辆制造的成本太高。成本高的主要原因在于燃料电池大巴在最近的批量生产中,有一部分的零件是手工制作。柴油大巴的制造是在更优化更高效的连续生产线上。因此,现在被广泛接受的观点是,降低燃料电池大巴成本的下一个目标是通过优化和标准化来推进大批量生产的进程。只有大批量的订单才能让生产商达成这一目标。

FCH JU’S燃料电池大巴商业化研究组成的一部分——一个泛欧财团,目前正致力于与来自于不同国家的工业制造商和一些长时间开巴士的司机进行常规地交谈。这些人建立了共同的燃料电池大巴规范并使联合购买燃料电池大巴成为可能。到目前为止,在全部五个欧洲集群地区范围内,董事会第一级批准的指标已经达到了600辆燃料电池汽车,并且成功申请到了支持第一批140辆车发展的基金。第一次大规模的联合采购燃料电池大巴旨在通过目前最先进的技术使成本下降25%。(从今天的850,000欧元到650,000欧元)

最终,这个领域需要通过以下方式达到进一步的发展:技术的改革和越来越大的燃料电池巴士以及其他燃料电池车辆(如:轿车)成本降低至400,000欧元。 

2、支撑基础设施

近年来,制造工业在改进基础设施方面有很大的进步。例如,在全欧洲为CHIC部署的加氢站平均可以在十分钟之内加满一辆燃料电池巴士,同时可用性也大大提高了,平均97%的站点都能正常提供服务。

下一代的燃料电池大巴车队将会在每一个汽车站有更多的车但同时也需要相比于现状有更大的容量。由于大巴车的数量增加了,补充燃料的站点也必须百分之百地高效提供氢气。一个欧洲的课题叫做“NewBusFuel”,正致力于攻克设计能够支持燃料电池汽车商业化大容量加氢站的难题。该项目的成员正在研究如何将更多的氢气(>1,000kg/day)储存起来,同时保持高性能预期并确保足够灵活应对增量采购,即需求的增加。

对于巴士的操作者来说,一个可以衡量燃料电池大巴和柴油大巴的燃料消耗的度量衡是平均氢气消耗值(欧元/千克),它包含了所有的资源和运营成本。与柴油的价格等同,氢燃料价格€5-6每公斤是公认的工业目标,因为这个水平是折算成柴油后,与当今的大巴车油耗相等的价格。为了设计更大的加油设施,工业制造必须得益于经济规模。氢气供应商也需要寻找更低廉的主要氢气来源以达成目标价格水平。

六、CHIC 结论

城市清洁氢气项目(CHIC)是全世界努力十五年有余研发的成就,该项目提出了燃料电池汽车技术,可以用来解决目前城市所面临的问题,即消除街道空气污染及减少污染对气候变化的影响,且目前已有成功案例。CHIC项目已经向我们证明,与传统公车相比,燃料电池公交车能够为乘客提供更为舒适的驾驶体验。这种公交车操作灵活,即便是在最难走的城市道路上,驾驶员亦可用它替代柴油机车。

燃料电池公交车不仅实现了二氧化碳排放量的减少,同时也彻底避免了城市街道的有害尾气排放。通过CHIC项目目前已经确定了应从哪些方面来继续致力于燃料电池公交车的开发,从而增加其使用比例。这其中包括了公交车的可利用程度。在六年多的CHIC项目研发中,随着特定组件的升级和技术人员对于如何维持公车操作性能的了解,这种公交车的利用程度已取得了很大提高。

该项目在最后阶段所暴露出的利用程度不足的问题主要与维修服务供应链尚不成熟有关。开发更成熟的供应链则需要投入更大规模的公交车用量,从而将投资引入到供应链中。要进一步降低燃料电池车的采购和维修成本——在CHIC项目中,一辆燃料电池公车的主要成本降幅超过了50%。如果想要在大众市场中寻求突破,这些成本都需要继续降低。据期,这些可以在规模经济的条件下,通过增加需求量和提高技术(尤其是通过汽车行业的跨领域合作转型)来实现。

规模型加氢站— CHIC项目已经证明,加氢站能够为公车提供可靠的燃料。所以一旦公车用量实现了规模化,则加氢站的设计也必须规模化,这样才能应对公车的需求。必须从实质上证明所供燃料100%可靠,同时要降低项目中的氢气成本。

公交车效率—与第一代燃料电池公交车试验(2003年-2008年)相比,CHIC项目中的公交车在燃料经济效用上提升了两倍多。且这种公车还有提升空间,优化后的氢气燃料电池驱动系统有助于使这种车保持其经济又高效的优势。

绿色氢气的重要性——社会科学研究表明,如果希望氢气作为一种燃料在社会上得到统一认可,则相关行业必须清楚说明一种既洁净又可行的获取可持续使用氢气的途径,这是配置所有新燃料电池公交车的必要部分。CHIC项目的一个持续性任务就是增加公众对于燃料电池公交车的认知和兴趣。所以,欧洲项目区已经开始着手准备超过100辆的更大规模的公交车部署总量。这些都将有利于解决上述与部署规模相关的问题,同时,也能确保对于正在寻找方法消除公共交通尾气排放的城市而言,燃料电池公交车会继续成为它们的最佳选择。


返回