丰田氢汽车是未来还是钱坑?不甩国际大厂比拚电动车技术
丰田汽车创办人丰田喜一郎曾经表示:谁能发明一种电池,让日本不再依赖进口石油,就给谁100万日圆赏金。丰田喜一郎梦想,有朝一日汽车靠氢电上路,只需一个电池就能提供一辆重量不到225公斤、容量低于280公升的汽车一百马力、连续驰骋36小时。
那是1925年,快一个世纪过去了,这个赏金还没有人领取。丰田的工程师管这种极难创造的动力叫「喜一郎电池」,由于至今都只能望而兴叹,他们于是追逐起另一种动力──氢燃料。
这股精神在丰田总部附近的一座小工厂里充分展现。一组高手正在手工打造一辆「未来」汽车,这辆车代表全球第二大汽车厂牌丰田手上的一场豪赌─这款车不是代表汽车的未来,便是一个科技深坑,会吞噬掉日本汽车产业的半壁江山。
燃料来源未解 布局尚未完整
大约每一小时,工人便从附属于丰田研发中心的工厂推出两个碳纤维黄细圆罐,将它们钉好就位。圆罐里装的是氢,燃料电池利用它製造电力发动汽车。「未来」款汽车代表的是丰田和日本低碳运输的愿景,与逐渐打入汽车主流的电动车特斯拉所代表的愿景截然不同。
氢汽车阻碍重重,科技本身就昂贵。目前,丰田的生产线每60秒就能产出一辆燃油车,但却要花72分钟才能组合一辆「未来」。此外,氢燃料车需要全国性补充站网路,目前却只聊备一格;而最大的问题是:廉价、无碳的氢燃料来源不确定下,就大肆发展氢汽车,无疑是一步险棋。
然而,基于工业策略、能源安全、物理学等理由,日本政府和这家日本最大的车厂重金押宝在氢燃料上,打算在2020年的东京奥运举行时启用燃料电池车运送选手造势,然后进军全球大众市场。丰田的目标是在20年前后,每年卖出3万辆氢汽车,也计画奥运前夕在东京地区推出一百辆电池燃料巴士。
日本近年虽在消费性电子产品上失利,总理安倍晋三仍决定将氢汽车定位为日本创新力的象徵。他说:「能源安全、全球暖化的终极解决之道就是氢能源。日本会抢先建立国际性氢燃料车供应链,从生产延伸到运输和消费。」
氢汽车要早一点失败了那还事小,真正的风险是氢汽车若只是小胜,日本却一头热栽进无法卖到别国的科技发展中,导致以丰田、本田为首的日本汽车业陷入自己一手造成的生态环境,将可能重蹈当年日本规格手机在全球市场铩羽的覆辙。
丰田研发主管伊势清贵说:「我们认为燃料电池汽车是终极的生态车。众人都说电动车是未来,其实前面还有很长的路要走。电动车比燃料电池车容易製造多了,却还有许多的尝试与错误。」
电动车技术 取代性极高
丰田并不特别去凸显这一点,但是做燃料电池的难度也正是它受注目的地方。电动车生意就像手机生意:简单、模组、容易组装、易招致中国和硅谷进场搅局;但燃料电池车必须具备车厂所有製造技术才能做。
日本经济产业省相关部门官员片山博表示:「从产业策略观点来看,燃料电池科技发展极其困难,它在化学世界里,而不是机械世界。」汽车科技若走上氢燃料的路,日本就稳了,如若不然,东京就要扼腕。
日本对氢汽车的决心,从它不製造电动车一事便可完全理解。自发明油电混合车Prius之后的20年里,丰田一直在製造全面电动车的最佳优势地位上;它手中有电池、马达及各种动力电子器材,却选择备而不用;理由是:电动车的行驶里程、充电时间和电池老化等都有其限制和风险。
丰田其实也曾宣布自己的电动车计画,有心对特斯拉电动车打开的高端车市场分一杯羹,并期达到美国与中国设定的排放标準,然而却也一直未打消对电动车的重大疑虑。
丰田喜一郎梦寐以求的电池,能储存的能源密度与汽油中的化学键相同,也就是一公升1万瓦时,装满一箱后,一辆家庭用车可以跑几百公里。目前最佳电池的低能源密度是汽油的十二分之一,电动车能跑的里程有限,原因在此。
电池近期不太可能突破。基础物理对今天任何一种电池、锂离子电池的储存有其限度,当前电动车行驶里程无法大幅改进原因也在此。理论上,锂硫和锂氧电池的效能有一天可以接近汽油,但是放眼看去目前没有一家工厂考虑用在车内。
在「未来」车中使用的氢燃料能源密度接近1500瓦,约为今天电池效力的三倍,延长行驶里程不是问题,补充燃料简单、快速,而且从排气管排出的只是水。伊势说:「氢汽车如同汽油车一样方便。」
拚降低成本 实践氢燃料社会
自一四年推出后,「未来」售出了2800辆,客户大都是日本、美国企业,欧洲使用者则多为公家机关。但今年2月「未来」的软体出了问题,整个车队的燃料电池都必须撤回。问题后来解决了;但分析师说,消费者原本就担心氢汽车的可靠性,安全顾虑上任何风吹草动都有杀伤力。
除了安全性外,丰田还必须提高产量、降低成本。燃料箱製造技术複杂、燃料电池的原材料如白金等价格昂贵;如找到替代物,有助于降低在美国的5万7000美元和欧洲6万6000欧元的「未来」售价。「未来」的首席工程师田中义和说:「我们若只能生产2000辆,那不是量产,降低成本很重要。」
离岩谷能源集团大阪总部不远,有一个氢燃料补充站,岩谷集团一共经营了22座这样的能源补充站。这里与其他加油站一样,有穿着整齐的工人服务,但门庭冷清。
岩谷会长兼执行长牧野明次说:「建立氢燃料社会第一阶段是推出氢燃料站,免得驾驶人不方便。」但他和其他供应商都承认此事的两难─在有车利用前很难建设基本设施、在有地方补充燃料前很少有人愿意买车。
一座氢燃料补充站造价450万美元,目前全日本约有80座。牧野打算每年增建10座,朝二○年全国160座的目标努力。日本政府愿意提供补贴减轻公司负担,但是怎样补贴,建造补充站都不便宜。
牧野说:「过了一定的点,成长就会加速,我们若能越过那个关键点,朝向氢燃料社会的移动脚步就会一下子快起来。」日本政府估计,三○年时日本需要900处氢燃料补充站供全国80万辆氢气车之需,发展氢汽车的计画也才有经济效益可言。
日本周南市的岩谷化工厂则显示发展氢燃料车的另一大问题。日本10%的氢气在这里生产,而为了生产氢气,工厂要燃烧大量的天然气。人们不免要问:环保在哪里?
地球上没有天然的氢储藏,无法挖掘或採收,必须加以製造,而製造就要用到能源。特斯拉负责人马斯克便曾因此嘲笑氢汽车「蠢得无以复加,是产业的死胡同」。
环保汽车製程 一点也不环保
富士通研究所的滨崎博说:「丰田做氢燃料电池车,却不供应氢。究竟谁要来做氢燃料、附加诱因与承担营运基本设施的成本,并没有清楚的蓝图。」经产省产业策略专家也对透过电解製造氢绿能持疑,他们赞同向澳洲购买低等炭矿,从中分解出氢后,再从澳洲海运到日本。
在澳洲有一项涉及三项科技的母计画正在测试中:从炭大量採氢、大量运送到千里之外、抓取与储存二氧化碳。汽车不管是用电或用氢,问题都在于製造无碳的能源。
眼前丰田的优先考量是让氢汽车上路、降低成本。支持者说,燃料电池车虽可能不能直接应付气候变化问题,但不利用氢气的较高能源密度,要做到大量、长程的无碳运输几乎是不可能的。
伊势说:「如果未来规定二氧化碳必须零排放,那幺不管是电动车或是氢燃料车都难以达成,这两种车必须并存。」回到丰田市,生产线吐出一辆新「未来」,等待前往加州,车中载满了日本的希望。
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