淺談燃料電池汽車(FCEV)的未來

自從2050碳中和變成是全球環境的主要目標之後,在汽車方面除了大家所熟知的鋰離子電池汽車之外,還有就是採取了燃料電池汽車 (Fuel Cell Electrical Vehicle) 的方式,目前為市場最熟知的市售車輛就是Toyota的Mirai。從2014 上市發售以來,目前已經是第二代的產品,2020年12月在日本發佈的售價為710萬日圓,在政府的補助之後消費者可以用570萬元日圓左右購買。而且Mirai在2021年8月底在南加州更創下了1360公里(845英里)單趟行駛的世界紀錄。

燃料電池汽車之所以沒有像目前鋰離子電池汽車這麼普及,最主要有兩個因素,第一個因素就是成本很難有效降低,不只是燃料電池車的製造成本,還有加氫站的建造成本; 第二個因素就是氫原子在液態低溫 (零下負253度) 儲槽儲存的安全性一直都有顧慮。Mercedes-Benz在2020年4月就是因為成本無法有效下降決定停止燃料電池汽車的開發,而只專注在大卡車的部分。目前仍持續在投入燃料電池乘用車的傳統車廠只剩下Toyota/ Hyundai/GM/BMW/Renault等等。

相對於鋰離子電動汽車所使用的電池及傳動齒輪箱都與現在傳統燃油汽車完全不同的情況,燃料電池汽車因為在相關燃料電池組合/儲液態氫槽跟供氫管路以及冷卻系統/進氣系統零組件安排都與目前的傳統車廠的油電車輛相關零組件安排雷同,只是原本燃油車輛的引擎燃燒過程在燃料電池汽車變成氫氣及氧氣經由質子交換膜 (PEM) 的觸媒分解為電子跟質子,之後電子經由電路供電驅動馬達,然後氫氧電離子結合後產生水蒸氣由排氣管排出。更重要的是燃料電池車的重量維持與目前的燃油車輛差不多,不像鋰離子電池汽車的重量至少都比目前燃油車重多三分之一以上。再加上氫氣本身單位重量的能量密度非常高(每公斤142百萬焦耳),所以在單趟的行駛里程中可以輕易達成1000公里以上的目標!這對消費者而言,如果在未來氫燃料電池車輛售價方面能達成跟目前燃油車輛相差不多的價格,將會對消費者有很大的吸引力!

有鑑於此,日本政府在2017年12月就推出了2025氫能源戰略,其中就明確規劃在2025年燃料電池汽車與一般燃油車輛的售價差異將從目前的3百萬日元降低到2025年的70萬日元,並計畫在2025年銷售20萬台的燃料電池汽車。日本全國加氫站的數量,也計畫要倍增到320座。並且輔導每座加氫站的建造費用能從3.5億日元降低到2025年的2億日元。因為日本政府把氫能源發展當作日本能擺脫石油世紀走向能源自主的非常重要的一個關鍵策略,台灣政府也在2022年三月由國發會發表2050年淨零排放路徑及策略總說明中的12項關鍵戰略明確指出氫能源供給為台灣淨零碳排主要選項之一,但在運輸工具上,台灣並沒有如日本政府有明確的目標以及做法來達成推廣燃料電池車輛,這是未來需要再加強的地方。

如果以目前的競爭態勢而言,燃料電池電動車在這場淨零碳排的動力來源選項上,是否就像特斯拉的執行長馬斯克所言十分愚蠢而且完全沒有機會了嗎?筆者深深不以為然,在此試著從消費者體驗的兩個觀點來闡述燃料電池汽車的存在優勢如下:

1. 燃料電池汽車充填氫燃料時間約在五分鐘左右,與目前燃油車輛幾乎相同,而且單趟行駛里程是目前燃油車輛或鋰離子電池電動車2倍以上!這對消費者而言不僅是充電時間的減省,更是對於解決里程焦慮問題的最好選擇。

2. 消費者目前所有的用車習慣及設施都不用更改,不用為了在家裏的停車位裝充電樁跟居住的管委會來回溝通討論各項安全及用電問題,更不用思考將來二手車價因為鋰離子電池衰竭而造成可能的售出困難度。

至於氫能源儲存不易以及生產氫氣所產生的灰氫(用非綠能方式生產氫氣)疑慮,筆者認為如日本政府於2017年所推出的2025氫能源戰略,在公部門端給予明確的預算支援以及政策賦稅上的支持,對於液態氫儲存工具的安全性以及成本的下降將會有很大的幫助。再加上各地的風電以及太陽能電池日漸普及之後所產生的儲能裝置需求,綠氫的來源,將會越來越普及,世界最大的風力發電公司沃旭能源,就已經在2021年初於丹麥投資「H2RES」示範計畫,將利用離岸風電生產再生氫能源,增加綠色能源的永續利用就是一個很好的例子。

再者就是氫燃料電池汽車成本居高不下,難以跟鋰離子電池汽車競爭的問題。筆者認為隨著氫能源開發資源投放的穩定發展,帶出各項技術及數量提升所形成的經濟規模,在未來五年內將能更有效率降低氫能源燃料電池汽車關鍵零組件的成本,更何況站在能源缺乏的國家立場,如日本及歐盟國家,不管是燃油或者是鋰離子電池的鋰原料都必須從外地進口,無法有效掌握能源的自主性; 相較之下,氫能源的隨時隨地即可取得更能顯出它的優越性。

筆者最後還是要強調,在這個百年一遇的零碳排電動汽車改變浪潮之下,未來五到十年之內的傳統汽車廠商與全新電動汽車廠商之間生存競爭態勢的合縱連橫,將演變與各國政府產經及賦稅政策的走向導引消費民眾的購買方向,這一切的最後一哩路的成敗,只有是在植基於消費者真正需求跟高CP值的前提下進行生產的汽車產品,才能真正得到消費市場的認同成為真正的贏家。這就如同20世紀初汽車產品剛剛面市時百家爭鳴的競爭過程中,最後能在電池汽車,蒸汽汽車三強鼎立之中勝出的燃油汽車一般。

作者簡介-Kenny Liu 劉宸志(金豊)

1988年在成大航太系畢業,當了兩年空軍機工長之後,就在1990年7月開始進入汽車產業服務直到現在,從一開始在達亞汽車擔任服務工程師,並曾在服務廠現場擔任技師三個月,接著在羽田機械擔任Peugeot/Daihatsu產品專員,1992年3月至慶眾汽車VW T4擔任行銷及通路專員,1994年2月到台灣通用汽車(GMT)擔任地區經理,1998年9月到福特六和汽車擔任營銷及服務/零件各部門主管,2019年5月福特六和退休後自當年8月擔任JLR Taiwan經銷商營銷及服務主管及人員的專任顧問講師,並於2021年4月應聘擔任SUZUKI億和汽車公司總經理職務到2022年4月為止。