氢 ： 卡车未来的替代燃料

VIEWPOINT 氢：卡车ING的替代燃料 未来 的潜力 氢动力卡车AUTHORS JonnaSvensson 氢动力卡车提供了 一个有吸引力的替代电池电动（BEV）应对脱碳挑战的卡车 重型和长途卡车运输。作为氢气的生产成本降低， 对相关基础设施的投资增长，氢燃料电池将成为一种商业 可行的绿色替代品，将胜过化石 燃料。在这个观点中，我们探索了未来的氢卡车运输。 大卫奥森希尔姆丹尼尔·约翰内森NiklasBrundin DominiqueTrancart克劳斯·施密茨AmauryKlossa VIEWPOINTARTHURD.LITTLE 氢卡车: 一种替代 选定的应用程序 对绿色卡车和网络的需求增加- 零企业野心带来了压力在运输业脱碳。 约三分之一的温室气体公路运输产生的排放来了 从重型车辆。虽然这些车辆仅占所有车辆的一小部分 在道路上，整个经济取决于他们运输食品，原材料，制造 货物等等。亚瑟·D·利特尔(ADL)有审查了氢卡车运输的优点 以及它需要导航到的路障成为商业上可行的。 事态发展改善了电气化 动力系统，提供了一个具有成本竞争力的许多卡车用例的选项，特别是 轻型车辆(12吨以下)和短距离 运输（150公里以下）。然而，大有效载荷和范围要求重- 用于长途的dutytranks(超过12吨)运输（超过150公里）使他们贫穷电池电动解决方案的候选人。 图1.按范围、重量和应用划分的卡车类别 卡车类型 重型卡车电池的尺寸和重量将导致有效载荷量的限制。 图1显示了一种组织卡车的方法与体重相关的类别。 氢基 燃料电池POWERTRAINSPOSEANATTRACTIVE 绿色替代 将是V型卡车 他AVY-DUTY，长- HAUL卡车 虽然预计大量投资 提高BEV卡车的性能，如特斯拉半，挑战可能还会继续苛刻的卡车运输应用。氢- 基于燃料电池的动力系统提出了一个有吸引力的绿色替代重型BEV卡车， 长途卡车运输。船上高效存储，氢动力卡车承诺快速加油和长距离。 Weight1 <3.5吨 3.5-7.5吨 7.5-12吨 >12吨 插图 应用程序 快递服务，按需 市区交货 内轻型货物的交付 城市和短距离 区域交付 重型货物 国家和 国际交付 常规范围 短距离（<50km） 城市和区域交通 区域交通(50-150km) 长途交通(>150公里) 驱动器类型 柴油 燃料电池/混合动力 CNG2/LNG3 Battery 柴油 燃料电池/混合动力 CNG/LNG Battery 柴油 燃料电池/混合动力 CNG/LNG Battery 柴油 燃料电池/混合动力 CNG/LNG 蓄电池/接触网线 氢动力卡车的研究重点 注:1)车辆总重;2)压缩天然气;3)液化天然气来源：ArthurD.Little，ifeu VIEWPOINT Thecasefor 长距离氢卡车 氢卡车运输所需的技术发展迅速；一些原创 ARTHURD.LITTLE 设备制造商(OEM)已经 车队服务中的氢重型卡车(例如，瑞士和德国的现代)。目前， 氢动力卡车的数量很少， 但预计到2030年将迅速增加。性能和成本受到严格审查， 因为它们是整体成功的基础。 氢气卡车在车辆范围内显示出希望以及相关的重型、长途充电 应用。 性能：更快的充电时间，距离范围 长途卡车有大量的能量要求，并且必须在 管制驾驶时间表；充电站可用性和距离范围很重要 考虑因素。与BEV相比，氢卡车的加油时间更短 比充电时间和可比 与当前的柴油车型(15分钟氢气卡车与BEV90分钟卡车)。预计长途氢 卡车的操作范围将介于 1,000和1,500公里，这是可比的 tocurrentdieselmodels.Theserangewill 支持更高的卡车利用率 与当前和未来的BEV替代品相比以及它们300到800公里的范围。 成本：检查节省的潜力尽管行业专家同意竞争 情景、不确定性围绕未来投资 以及它们对氢气卡车成本的影响。今天，一个重型BEV卡车的成本高出两到三倍 比它的柴油同行。 AHEAVY-DUTYBEV 卡车成本TWO 到三次比它更 柴油柜台部分 一辆类似的氢气卡车可能会增加一个 与BEV相比，额外的10%-20%，使得燃料电池卡车的初始购买成本很高。零售氢燃料卡车的价格预计 到2030年大幅下降，达到水平比可比柴油型号高出40%-60% （这不考虑潜在的补贴）。直接制造成本和 燃料电池单元额定功率和储氢罐大小会驱动车辆：价格下降。 绿色氢气的生产成本为 目前每公斤6美元左右，有一个泵的价格约为每公斤8-10美元。然而，预计燃料成本会下降， 可再生氢气成本预计为 到2030年达到每公斤1.4至2.3美元的水平。反过来，预计这将产生一个价格为 每公斤3-5美元之间的泵，创造重型氢气卡车的成本空间 竞争。此外，燃料电池系统是比电池轻，所以需要更少的燃料与BEV卡车相比，提供相同的有效载荷。 BEV的维护和维修(M&R)费用卡车比柴油卡车低 并预计将继续下降。对于 氢动力卡车，M&R成本预计为与同类柴油卡车相似。 然而，未来的发展和学习曲线效应有望推动并购成本氢气卡车的水平与 BEV卡车。 VIEWPOINTARTHURD.LITTLE 图2突出显示了一个可能的成本方案在可比的柴油、BEV和氢气之间重型卡车的具体成本参数。 比较不包括完整的总数 拥有成本(TCO)分析。例如，美国运输研究所 估计许多承运人的司机工资构成20%-40%之间的边际 每英里的成本。因此，快速充电时间提供降低TCO的额外潜力 氢气卡车。 克服障碍 氢气卡车比BEV卡车更受青睐 用于长途应用程序。但是，正在进行需要基础设施发展来解决 成本和燃料生产。同时，原始设备制造商需要扩大生产以制造氢气 卡车更广泛可用。 落后于它的电力对手。例如，欧洲只有几个加氢站 可以容纳卡车。根据欧洲汽车制造商协会 （ACEA），欧盟和英国将需要300氢气 到2025年的加油站和到2030年的1000个加油站以满足需求。 实现这些目标需要有重点 投资和具有约束力的监管协议 与欧盟成员国。飞利浦66和H2能源欧洲联手打造氢气零售 到2026年，超过250个站点的加油网络德国、奥地利和丹麦。此外， 欧盟委员会最近批准 52亿欧元(约58亿美元)的公共资金用于支持研究、部署和建设 氢基础设施的重点是可再生和低碳氢。资金 可以额外解锁70亿欧元(约75亿美元)私营部门的投资。 建设加油基础设施加油技术的范围介于 液态和气态（350或700bar）氢气 在未来的情况下，双分配器氢气 加油站每天可以为200辆卡车提供服务，与快速充电器的车站相比 每小时维修一辆BEV卡车。氢气卡车具有比BEV卡车更长的距离范围和加油时间短，因此加油站较少 与车站数量相比需要 需要为BEV卡车充电，但创造支持氢卡车运输的基础设施 和标准预计将出现更多氢气灌装站的开发和制造运营，这将推动 资本支出和促进商业 卷展栏。重用现有填充的元素车站基础设施，如紧凑型设计计划和通用组件，首都 每个加氢站的支出是 预计到2030年将下降约50%。 图2.柴油、BEV和氢重型卡车的成本开发方案1 今天 今天 Purchase 价格2 X€ ~2.5x 2030 ~1.4x 今天 ~2.8x 2030 ~1.5x 燃料 经济学3 X€/km ~1.5x ~0.3-0.5x ~1.5x ~0.3-0.5x Maintenance4 X€/km ~0.8x ~0.7x ~1x ~0.75x 柴油BEV氢气 注：1）金额仅为估计；ADL不对基于分析的决策负责；2）不考虑购买补贴； 3）基于19吨参考有效载荷的估计平均燃料价格和燃料消耗；4）假定轮胎成本与柴油卡车相同来源：ArthurD.Little，ICCT，欧盟委员会，STEPS+ VIEWPOINTARTHURD.LITTLE 捕获规模效益以制造氢气商用卡车 具有有限数量氢气的项目 燃料电池卡车目前正在驾驶。来自H2Accelerate的独立计划合作，HyTrucks和现代 预计将额外投入4,000个氢气 到2025年在欧洲道路上行驶的卡车。 以每年10,000辆的规模生产预计到本世纪末，这很可能 在欧洲造成100,000个长奥特克 到2030年，道路不到整个卡车车队的2%。关键设备的批量生产，包括 燃料电池和坦克，对原始设备制造商至关重要；有些是与供应商合作以提高可用性 (例如,QuantronwithBallard,HylikowithPlasticOmnium,ManwithForvia),oraregettinginvolved在供应方面(例如，戴姆勒和沃尔沃创造了 以细胞为中心生产氢基燃料电池)。 虽然购买价格可能会成为最初的障碍对于氢气卡车的广泛采用， 终生燃料成本无疑将是最大的财务考虑。随着生产的增长和成本下降，氢气卡车将比较与泵价格的柴油卡车有利 每公斤3.5欧元至5欧元（〜$3.75-$5.35） 根据国际理事会的说法，氢清洁运输(ICCT)。 根据ADL和 其他，氢动力重型发动机的总拥有成本- 预计值班卡车将低于 到2030年可比柴油车型的总拥有成本。 图3.部分欧洲国家的氢气卡车补贴示例 然而，领先的原始设备制造商声称，潜在的节省燃料和维护可以使 氢动力卡车最便宜到2027年。 鼓励对氢气卡车的投资政府政策和补贴支持 氢卡车运输技术是必要的 进一步发展。欧洲国家需要推动氢开发与补贴驱动 氢基础设施投资和 采用该技术。初步开发 然后会产生规模效应，这将支持进一步扩张。多个欧洲国家 已经通过提供支持这一发展专门为氢气购买补贴 卡车（见图3）。在欧洲一级，一个例如IPCEIon氢气计划，该计划 旨在覆盖和支持清洁的氢值 chain.IPCEIHy2Tech，例如，涵盖了广泛的氢技术价值链的一部分， 包括最终用户应用程序，特别是在流动性部门，在融资支持下 在15个欧盟国家的40多个项目，有54亿欧元。运输排放交易系统，通行费 减少，并增加二氧化碳的外部成本其他相关政策和补贴是否会 有利于投资绿色卡车运输替代品。根据ICCT，考虑潜力 政府氢气补贴将进一步影响成本平价时间表。 占卡车购置成本相对于同等柴油卡车的差异的80%* 提供6,000英镑的卡车购买补贴*（前250个订单最多16,000英镑） 占卡车购置成本相对于同等柴油卡车的差异的65%* 提供24,000欧元的卡车购买补贴；*已投资100亿欧元以满足国家氢渗透需求目标 提供高达15,000欧元*和500,000欧元*的卡车购买补贴，以建设可持续车辆的基础设施 提供4,500欧元的卡车购买补贴* 相对于同等柴油卡车，涵盖卡车购置成本差异的30%* 相对于同等柴油卡车，卡车购置成本差异的20%-40%* *特定市场条件适用 来源：亚瑟·D·利特尔，ICCT，ACEA VIEWPOINT 满足氢气需求 全球氢气供应将需要增加 六倍，与2020年的水平相比，为了满足预测的氢气需求。 根据国际能源署 ARTHURD.LITTLE (IEA)，运输将构成约40%的 到2050年的消费量（见图4）。 电解能力规模的部署 以及廉价可再生电力的可用性满足这一需要的两个关键因素低碳氢的需求。 现场电解槽正在安装 加油站，虽然基础设施还设计用于容纳氢气 通过管式拖车和中央提供在未来的工业中心生产炼油厂、氨厂或甲醇厂。 当前可操作的电解槽范围从1到每个20兆瓦，已经面临技术困难，如可用性低、低于标准预期性能等，而30+到 需要增加100兆瓦的项目氢经济。预计全 技术成熟度，由技术表示 准备水平为10(TRL10)，将由这十年的中期。 图4.预计到2050年全球氢消费量（公吨） 预计 那完全的技术到期日将是RE由 这十年的中期 2021年，30+吉瓦的可再生能源签订了采购协议(PPA) 全世界。然而，大多数这些项目目标公司(例如，科