通往零排放卡车的不平坦之路

平坦之路 零排放卡车的转型为行业在动力系统、服务和车辆数字化等领域带来了机遇和挑战。实现这一转型需要更紧密的合作。 本文是Anders Suneson、Anna Herlt、Malte Hans以及Christian Begon和Henrik Becker的协作成果，代表麦肯锡汽车与装配实践以及麦肯锡未来移动中心的观点。 随着主要卡车运输公司实现车队脱碳，他们目前通常优先考虑使用天然气和生物燃料等低碳燃料，而不是零排放卡车。采用这些燃料标志着向可持续商业移动的积极一步，但仅代表向商业领域零排放移动的中间步骤。与此同时，以电动或氢为基础的真正零排放卡车移动似乎陷入了交通拥堵，因为巨大的挑战延迟了其采用。 至2030年销售中的MHDT要求达到43%，2040年达到90%，对未达标者将实施高额罚款。1额外法规重点关注基础设施扩建（AFIR）。2建议对零排放卡车尺寸标准的例外情况，以及旨在促进过渡的基于距离的公路通行费折扣。3这些措施通过补贴计划得到补充，例如德国一项计划覆盖高达40%的充电基础设施成本，鼓励零排放卡车的部署。4 零排放卡车的转型不仅涉及更换动力系统。整个生态系统都可能出现中断：原始设备制造商正在投入大量研发、生产和销售资源，以开发新型动力系统和更高的数字化程度。一个数十亿美元的基建挑战即将到来，公用事业公司面临着对电网的新需求浪潮。除了这些供给侧问题之外，车队在面临从资本支出预算紧张到难以管理的商业案例再到运营障碍等一系列挑战时，犹豫不决是否要承诺转型。 在美国，环境保护署提出的国家级目标要求到2030年逐步但仍具有显著意义的零排放卡车部署。5根据卡车细分市场，预计到2032年，零排放动力系统将占新年度销售的25%至60%。6然而，加利福尼亚州和其他各州7那些已采纳加州空气资源委员会的先进清洁卡车规定的地区，旨在到2030年实现30%至50%的更严格目标。8此外，联邦通货膨胀减少法案为制造商和车队运营商提供零排放卡车销售、电池、充电基础设施以及氢生产和分配的税收抵免。9 冲击监管目标：这将需要什么？ 零排放动力系统的转型主要受监管干预推动，并得到各行业脱碳努力的支撑。为了与长期目标一致，中重型卡车（MHDTs）必须实现零排放以实现交通部门的脱碳。为了实现这一转变，欧盟和北美的监管机构正在采取双管齐下的方法：首先，他们正在推动卡车原始设备制造商（OEMs）实现产品组合的脱碳，其次，他们正在创建补贴计划，以弥补总拥有成本（TCO）的差距并减轻基础设施部署中的资本支出负担。 这些激励措施对于鼓励美国和欧盟的船队运营商实现运营脱碳至关重要。运营商面临着来自监管机构、货运买家和投资者的增加压力，要求他们实现车队脱碳，同时看到客户在支付过渡费用方面的明确意愿不足。例如，从2024年开始，加利福尼亚州的先进清洁车队法规为像拖车运营这样的优先车队以及拥有50辆以上车辆的车队运营商设定了零排放汽车的要求。10在欧洲联盟，德国引入了CO - 基于内燃机卡车的收费相当于每排放1吨二氧化碳200欧元。11欧盟也计划于2027年启动欧盟排放交易系统2。碳- 法规和激励措施 欧洲联盟拥有世界上最严格的一些排放法规，其中包括减排措施。 （FCEVs）——占比不到2%12美国和欧盟的新MHDT销售额，其中最大销售额集中在重型卡车在区域和城市应用的使用案例中。13 交易方案涵盖了建筑、道路运输以及其他如小型工业等行业燃料供应商的排放。该系统旨在帮助欧盟成员国实现减排目标，并在2050年实现气候中和。 这些发展表明，监管压力，尤其是在OEMs方面，正在加剧，关于动力系统和研发重点转移的公开声明可以被视为行业接受监管目标的迹象（见图1）。但为了实现这些雄心勃勃的目标，生态系统需要发生什么变化？ 纯粹的监管压力极不可能成功引导这样一个由众多不同参与者组成的复杂生态系统实现如此高的目标。正如一位作者曾经写道，14你们无法达到你野心的高度；你们会跌落到你体系的水平。虽然野心很高，但相关的体系并不总是以需要的方式运作。 为了达到监管目标，麦肯锡估计，到2030年，在美国和欧盟销售的新MHDT卡车中，超过三分之一的车辆将不得不使用零排放动力系统。这种销售增长将在2035年后转化为超过10%的零排放车场份额。鉴于零排放卡车——包括电池电动车（BEVs）和燃料电池电动车——这看起来似乎是一项艰巨的任务。 最终，所需要的是一个功能正常的市场和不需要依赖监管执行或补贴的生态系统。车队所有者必须愿意购买零排放卡车，而不是因为不存在替代方案或因为补贴推动了决策而被迫购买它们。为了实现这一点，生态系统必须在车队所有者的两个主要购买标准上做出改进：即“基础设施车辆系统”的可靠性，以及与当前动力系统的总拥有成本（TCO）相当。 网络 <2024> <MCK2499099 零排放卡车 1>附 美国和欧盟的新货车销量将录1 麦肯锡公司 需要哪些措施才能实现大规模的零排放卡车？ 降低产品成本。今天，麦肯锡的分析表明，零排放卡车在总拥有成本上存在高达40%的劣势，特别是在重载长途运输领域。补贴和更适合电动汽车（EV）动力系统的应用场景（如短途和中载）可以减少这种差异，但降低产品成本将是推动采用的关键。未来几年，实现关键动力系统组件重大成本改进的竞争将加剧：对于电池组，麦肯锡的分析显示，为了在长途运输领域提供具有竞争力的产品，需要将成本降低到每千瓦时大约105美元或更低。为了实现这一点，需要进一步扩大规模和改进包装。麦肯锡估计，为了实现总拥有成本的平衡，燃料电池系统需要实现超过50%的成本降低。规模、协同作用以及与关键供应商和其他合作伙伴的有效合作对于成功至关重要。 实现预期的快速过渡到零排放卡车将需要整个生态系统协同行动，每个参与者都要投入前所未有的努力，同时应对多个挑战（展示2）。然而，在当前形式下，零排放卡车的市场运作不正常，导致过渡期延迟。 原始英文：OEMs and suppliers have a tough task ahead. They need to create a comprehensive zero-emission-vehicle (ZEV)portfolio, build a new supply chain catering to this portfolio, scale up production capacities, and drive a real step change in product cost. 开发和提供产品及解决方案。原始英文内容：OEMs must rethink product designs and develop new lines of products and solutions optimized for the zero- emission-truck market. Theyshould include new platform strategies featuring prioritized powertrain offerings and specifications (for example, power ranges, battery sizes,and payload). OEMs must balance the offeringof a new competitive product portfolio across relevant market segments against keeping development costs and operational complexity under control.中文翻译：原始设备制造商（OEMs）和供应商面临艰巨的任务。他们需要创建一个全面的零排放汽车（ZEV）产品组合，构建一个新的供应链以适应该产品组合，扩大生产能力，并推动产品成本的真实性飞跃。 扩大生产。当前的零排放汽车（ZEV）生产系统无法实现与传统动力总成架构产生的相同规模效应。只有将生产规模扩大到新的体积水平，才能使制造成本降低与上述所述的产品成本降低相匹配。 网络 <2024> 重型干线卡车（40吨拖车）；每日行驶范围350公里（每年行驶90,000公里）；350千瓦发动机功率 麦肯锡公司 实现预期的快速过渡到零排放卡车将需要整个生态系统协同行动，每个参与者都必须投入前所未有的努力，同时解决多个挑战。 转向新的冠军供应链。动力总成供应商格局面临重大颠覆，因为需求从内燃机部件转向新、高价值的组件，如电池和燃料电池，这些组件需要完全不同的能力。新的差异化点和不同的供应商格局将要求原始设备制造商（OEMs）制定新的采购策略。 对技术中断的应对。同时，柴油动力系统组合需要进一步开发以满足新的欧Ⅶ标准。15因此，原始设备制造商需要采取一种新的、更具弹性的方法来管理资本支出、投资组合规划和零部件采购，以有效地应对技术中断和需求变化的意外波动。 成功策略的关键要素包括敏捷的产品更新周期，以便快速响应用户反馈和竞争性产品，具有平衡地域供应商组合的弹性供应链，清晰的降低产品成本路径，以及包括数字化服务和针对车队运营商的交钥匙解决方案的升级市场推广方法。产品更新的速度对于玩家保持领先地位尤为重要：随着创新周期缩短，产品周期也需要相应缩短以保持竞争力，因为客户非常愿意为了更好的成本定位而切换品牌。 推动从产品到解决方案的转型。新的市场推广模式是必要的，以支持客户向零排放卡车过渡。目标是提供定制化的生态系统服务（例如，融资、保险和充电基础设施），并降低车队运营商的停机风险和残值风险。随着原始设备制造商（OEMs）超越车辆销售，将需要新的合作伙伴关系来提供全套服务。 准备迎接新竞争对手。新的竞争者将以攻击海外市场如中国和韩国的原设备制造商（OEMs）以及仅生产电动卡车的初创企业的形式进入市场。麦肯锡的分析表明，新进入者已经占据了零排放卡车早期市场的大量份额；现有企业需要推动市场定位以成功竞争。 充电和氢能源加注基础设施领域的企业 充电基础设施和氢燃料加注基础设施是大规模推广零排放卡车的必要条件，但麦肯锡研究估计，仅充电基础设施将在2035年前需要美国和欧洲的投资总额达到300亿美元，到2040年前将达到600亿美元。16仅有一小部分已获承诺。尽管采用率低，这些投资现在必须获得承诺。 所有上述内容都必须在变化中的监管和补贴环境、波动性电池市场以及仍处于成熟阶段且因此容易出错的技术（如电池和燃料电池系统）的高度不确定环境中进行优化。 因此，由于对成本、可靠性和运营适配性的重大担忧和不确定性，车队运营商犹豫不决地转向零排放卡车。根据麦肯锡对车队运营商的调查，电动商用车的主要痛点是续航焦虑和实用性，而成本和可用性则是燃料电池车的主要关注点（见图3）。但客户可以通过采用以下关键变革成为解决方案的一部分： 相应的车辆，需要一种经过计算的冒险方法和对于市场的承诺。 对于电动卡车，我们的研究显示城市和区域配送路线将首先通过私人仓库充电站实现电气化。然而，为了在欧美实现长途路线的电气化，需要公共高速充电基础设施。 突破动力系统混乱局面。动力系统选项对于卡车车队已经显著增加，并且有强有力的证据表明，对于许多使用案例，现在已存在最优的动力系统。例如，燃料电池汽车（FCEVs）在中型卡车车队或短途应用中可能不太相关，但在长途运输情况下却很有意义；而纯电动汽车（BEVs）在重型长途运输应用中竞争力较弱，但在本地固定路线应用中却可以很好地工作。因此，车队应评估其驾驶模式，以确定今天哪些最佳技术选择是可行的。 推动公共场所充电设施的部署。投资者在基础设施推广初期面临一个“先有鸡还是先有蛋”的困境：充电桩太多而零排放卡车不足，或者反过来。与此同时，快速的技术和市场发展——如兆瓦级充电系统标准和液氢与压缩氢的比较——使得商业案例具有挑战性，特别是在考虑到资本成本增加的情况下。因此，基础设施运营商需要与大型运输提供商建立伙伴关系模式，以寻找核心