Pila de combustible VS baterías de litio, ¿quién es mejor?

La gente cree que las dos tecnologías, pilas de combustible y pilas de litio, pueden coexistir durante mucho tiempo en el futuro y no existe una relación alternativa completa. Dado que la tecnología de pila de combustible y pila de litio tiene defectos técnicos complementarios, las necesidades y la experiencia del usuario se complementan entre sí. Por otro lado, el funcionamiento conjunto de pilas de combustible y pilas de litio puede prolongar la vida útil de las pilas de combustible. Las fuentes explicaron que los vehículos de pila de combustible actualmente en el mercado están equipados básicamente con pilas de combustible y baterías de litio, es decir, pilas de combustible de hidrógeno equipadas con pequeñas baterías de litio / baterías de hidrógeno de níquel-metal. La presencia de pilas de hidruro metálico de litio / níquel puede hacer que la potencia operativa de las pilas de combustible se mantenga estable durante un largo período de tiempo, lo que favorece la ampliación de la vida útil de las pilas de combustible.

Solo se necesitan de 3 a 5 minutos para agregar gas. El kilometraje es comparable al de un camión de combustible y no afectará el kilometraje a bajas temperaturas. Los vehículos de pila de combustible tienen muchas ventajas de rendimiento que los vehículos de batería de litio no pueden lograr. La gente parece ver una mejor opción que los vehículos eléctricos y de combustible. Más importante aún, la política estatal también ha comenzado a favorecer las pilas de combustible. En 2018 se implementó formalmente la versión oficial de la nueva política de subsidios a la energía. En el contexto de la paulatina reducción de los subsidios estatales a los vehículos eléctricos, no se han reducido los subsidios a los autobuses de pila de combustible y los vehículos logísticos. Varias ciudades locales también confirmaron los subsidios locales para las pilas de combustible en junio, y se espera que la ciudad intensifique la introducción e implementación de los subsidios locales para las pilas de combustible.

¿Cuánto tiempo estará la era del automóvil de pila de combustible bajo el continuo estímulo positivo de la política? Zhengjieying, analista senior de capital cambiante, cree que las dos tecnologías, celdas de combustible y celdas de litio, pueden coexistir durante mucho tiempo en el futuro y no existe una relación alternativa completa. Dado que la tecnología de pila de combustible y pila de litio tiene defectos técnicos complementarios, las necesidades y la experiencia del usuario se complementan entre sí. Por otro lado, el funcionamiento conjunto de pilas de combustible y pilas de litio puede prolongar la vida útil de las pilas de combustible. Zhengjieying explicó que los vehículos de pila de combustible actualmente en el mercado están equipados básicamente con pilas de combustible y baterías de litio, es decir, pilas de combustible de hidrógeno equipadas con pequeñas baterías de litio / baterías de hidruro metálico de níquel. La presencia de pilas de hidruro metálico de litio / níquel puede hacer que la potencia operativa de las pilas de combustible se mantenga estable durante un largo período de tiempo, lo que favorece la ampliación de la vida útil de las pilas de combustible.

En la actualidad, hay 30 empresas cotizadas en China que han realizado un diseño en la cadena de la industria del automóvil con pilas de combustible. Entre ellos, PetroChina y Sinopec ya han declarado que el diseño de la construcción de la estación de hidrógeno es resolver el mayor obstáculo para el desarrollo de vehículos de celda de combustible. El número de gasolineras es insuficiente. En la construcción de estaciones de repostaje de hidrógeno, las principales ventajas de los "dos barriles de petróleo" provienen de los recursos y terminales de venta. Sobre la base de la cantidad de 20.000 PetroChina y 30.000 estaciones de repostaje (gas) de Sinopec, se espera que aumente la construcción de estaciones de repostaje de hidrógeno en China en el futuro. Acelerar.

Se espera que el tamaño del mercado de pilas de combustible alcance los 100 mil millones

Las pilas de combustible son dispositivos que convierten la energía química de las energías renovables como el hidrógeno y el oxígeno en energía eléctrica. Entre ellos, el reactor eléctrico es la fuente de energía de la pila de combustible, y la diferencia en el rendimiento del reactor eléctrico determina directamente la potencia de salida de la pila de combustible.

Para las baterías de nueva energía, las baterías de litio ingresan / emiten energía eléctrica; de hecho, la energía eléctrica de entrada se almacena primero y, cuando se usa, se emite a través del dispositivo de salida.

Por tanto, las pilas de combustible son generadores de energía y las pilas de litio son dispositivos de almacenamiento de energía.

A juzgar por la cantidad de megavatios enviados desde varias regiones del mundo, el mercado de celdas de combustible en América del Norte y Asia se encuentra actualmente en una situación competitiva. En 17 años, el envío de megavatios de América del Norte es incluso mayor que en Asia (América del Norte: 325,5 MW frente a Asia: 303 MW).

Aunque los envíos de pilas de combustible de América del Norte son mucho más bajos que los de Asia, debido a que las pilas de combustible de América del Norte se utilizan principalmente en la generación de energía a gran escala, la potencia del monómero es mayor.

Al mismo tiempo, en términos de envíos desde todas las regiones del mundo, Asia representó alrededor del 78% de los envíos mundiales de pilas de combustible en 17 años, alcanzando las 57.000 unidades.

Los envíos asiáticos son impulsados principalmente por Japón y Corea del Sur. La Toyota japonesa aún mantiene su objetivo de envío de vehículos de celda de combustible para 2020 de 30.000 vehículos; Honda y Hyundai también han comenzado a vender modelos de pila de combustible a pequeña escala, pero puede ser difícil alcanzar la producción en masa para 2020.

Las pilas de combustible de uso común se pueden dividir en pilas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC), pilas de combustible de óxido sólido (SOFC), pilas de combustible de carbonato fundido (MCFC), pilas de combustible de fosfato (PAFC) y pilas de combustible alcalinas según sus electrolitos. (AFC).

La celda de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC) tiene una variedad de ventajas de rendimiento, que incluyen una temperatura de funcionamiento de la batería baja y una velocidad de arranque rápida; Al mismo tiempo, se utiliza ampliamente en los campos del transporte y la telefonía móvil, por lo que el envío mundial de celdas de combustible de membrana de intercambio de protones y el número de gigavatios enviados ocupan una posición dominante.

Desde el punto de vista de los envíos, dado que PEMFC se utiliza principalmente en el campo de la automoción, es difícil lanzar varios modelos importantes de pilas de combustible en el futuro a corto plazo. Por lo tanto, los envíos de PEMFC en 17 años son básicamente lo mismo que en 16 años.

A juzgar por la cantidad de megavatios enviados, la generación de energía única de PEMFC ha aumentado significativamente desde 2012, de 1,7 KW / set durante 12 años a 10,7 KW / set durante 17 años.

Descripción general de varios indicadores de pilas de combustible y áreas de aplicación

Entonces, ¿cuántos coches de pila de combustible hay en China?

Según los datos, en 2017, un total de 22 vehículos comerciales de celdas de combustible de 10 compañías automotrices ingresaron al catálogo recomendado del año recién lanzado, y el número máximo de modelos fueron automóviles de pasajeros urbanos.

En 2017, la producción de vehículos comerciales de pila de combustible en China fue de 1.226 vehículos, de los cuales el modelo de producción más grande fue un vehículo logístico, y la empresa de producción más grande de vehículos logísticos fue Dongfeng Company. La mayor empresa de producción de automóviles de pasajeros ordinarios fue SAIC Chase, y la mayor empresa de producción de autobuses fue Foshan.

Las personas interesadas creen que el gobierno y las empresas de autobuses, como el mayor comprador de vehículos con batería de litio en los últimos tres años, es poco probable que paguen por la promoción de los autobuses de pila de combustible de inmediato. Por lo tanto, en el futuro, el campo de los vehículos de pila de combustible todavía se basa en la producción de vehículos logísticos. Conviértete en dominante.

Al mismo tiempo, con el aumento de la producción de vehículos de pila de combustible y de potencia única, se espera que el tamaño del mercado alcance los 100.000 millones.

Las suposiciones se basan en lo siguiente: de acuerdo con la "Hoja de ruta para la conservación de energía y tecnologías de vehículos de nueva energía" emitida en noviembre de 2017, el objetivo de desarrollo de vehículos de celda de combustible de nuestro país para 2020/2025/2030 es de 5,000 / 50,000 / 1,000,000 vehículos, respectivamente.

Según la visita, la potencia monomérica del sistema de combustión y energía eléctrica de nuestro país se mantiene básicamente en el nivel de 30KW en la actualidad. Cada compañía de sistemas de combustión y energía eléctrica se ha centrado en el desarrollo de un sistema de 60KW y está comprometida con los próximos 2-3 años de cotización y popularización. Chuangfeng Capital espera que en 2025, la potencia del sistema de combustible chino alcance el nivel actual del sistema de combustible cargado por Toyota Mirai, alcanzando los 100KW; En 2030, todavía habrá un pequeño aumento en la tecnología, llegando a 120KW.

El costo actual del sistema de combustible y electricidad de nuestro país se mantiene en 1,15-15 millones de yuanes / KW, y Chuangfeng Capital espera que el costo unitario del sistema de combustible y electricidad caiga a 0,9 / 0,5 / 0,2 millones de yuanes en 2020/2025 / 2030.

Pila de combustible vs pilas de litio: el futuro puede coexistir durante mucho tiempo y no existe una relación de sustitución completa

Entonces, ¿cuáles son los principales incentivos que ya están frenando los cientos de miles de millones de dólares de mercados de celdas de combustible del tamaño de un mercado que están a punto de subir?

En la actualidad, los factores impulsores del desarrollo de la industria de las pilas de combustible incluyen principalmente: el apoyo a las políticas, los subsidios estatales no van cuesta abajo y los subsidios locales dan seguimiento; El kilometraje es básicamente comparable al de un camión de combustible; Tiempo de carga corto (3-5 minutos); La baja temperatura no afecta su kilometraje.

Otros requisitos técnicos de la política anterior incluyen: la potencia nominal del sistema de celda de combustible del vehículo de pasajeros no es menor a 10KW, y la potencia nominal del sistema de celda de combustible del vehículo comercial no es menor a 30KW. Los vehículos de pila de combustible tienen una autonomía puramente eléctrica de no menos de 300 kilómetros.

Si bien la política estatal de subsidios es clara, también se están siguiendo los estándares de subsidios locales. Varias ciudades locales han confirmado las políticas de subvenciones locales para las pilas de combustible en junio. Chuangfeng Capital cree que con la implementación formal del New Deal de subsidio de 18 años, la ciudad también intensificará la introducción e implementación de políticas de subsidio local para celdas de combustible.

Después de la política nacional, volvemos a las ventajas de los coches de pila de combustible.

El primero es el kilometraje. De acuerdo con los parámetros actuales de FCV principales en el mundo, el rango actual de FCV es básicamente estable entre 300 y 700 km; Toyota Mirai, como representante técnico de pilas de combustible, tiene un alcance de más de 600 km a 650 km, que es básicamente comparable a los camiones de combustible. La gama de vehículos eléctricos puros instalados en baterías de fosfato de hierro y litio es básicamente estable entre 100 y 300 km; Los modelos Tesla tienen un alcance máximo de 480 km.

La mejora de la densidad de energía de la batería de litio se ha enfrentado a un cuello de botella técnico, el rango del espacio de actualización es muy limitado.

Verifique el tiempo de carga nuevamente. Tome TeslaModels como ejemplo de tecnología de batería ternaria, y se necesitan 75 minutos para llenarlo. Este método de carga daña más la batería, lo que puede acortar la vida útil de la batería y requerir una corriente de hasta 192 A (los primeros 40 minutos se llenan con 192 A 80% y los siguientes 35 minutos requieren el uso de baterías de retención de baja corriente) . Si el vehículo eléctrico se populariza a gran escala y se tiene en cuenta la velocidad de carga, la red eléctrica soportará una mayor presión.

Por el contrario, el tiempo de inflado de la celda de combustible es básicamente el mismo que el tiempo de repostaje del camión de combustible, lo que elimina la experiencia del usuario de esperar mucho tiempo para cargar.

Sin embargo, las pilas de combustible también utilizan placas cortas, que no se pueden "recargar" en casa y solo pueden ir a la estación de hidrogenación por gas.

Y finalmente, baja temperatura. El rendimiento de la batería de litio se ve muy afectado por la baja temperatura / alta temperatura. El kilometraje promedio de las baterías de litio es de 169 km a 23 ° C, pero cuando la temperatura desciende a menos 6 ° C, el kilometraje promedio disminuye en un 60% a 68 km, y el kilometraje promedio disminuye en un 33% cuando la temperatura sube a 35 ° C . A 113km.

La pila de combustible garantiza esencialmente el rendimiento de la batería en un entorno de baja temperatura, de modo que el rango de resistencia básicamente no se ve afectado por la temperatura fuera de los límites.

Y finalmente, baja temperatura. El rendimiento de la batería de litio se ve muy afectado por la baja temperatura / alta temperatura. El kilometraje promedio de las baterías de litio es de 169 km a 23 ° C, pero cuando la temperatura desciende a menos 6 ° C, el kilometraje promedio disminuye en un 60% a 68 km, y el kilometraje promedio disminuye en un 33% cuando la temperatura sube a 35 ° C . A 113km.

La pila de combustible garantiza esencialmente el rendimiento de la batería en un entorno de baja temperatura, de modo que el rango de resistencia básicamente no se ve afectado por la temperatura fuera de los límites.

En la actualidad, los principales obstáculos para el desarrollo de pilas de combustible en China son los siguientes:

Primero, los modelos de pila de combustible lanzados por la marca japonesa tienen ventajas obvias sobre otras marcas nacionales en términos de kilometraje, principalmente porque:

1) Alta potencia del reactor eléctrico de pila de combustible; 2) Almacenamiento de hidrógeno de mayor calidad; 3) Peso ligero del coche.

La ruta de la pila de combustible en China comenzó tarde y no tiene ninguna ventaja sobre Japón, Corea del Sur y Europa en acumulación de tecnología y pavimentación de cadenas industriales. Según la visita, la potencia del reactor eléctrico de pila de combustible en China es baja y actualmente se encuentra entre 30 y 60 kW.

En segundo lugar, es difícil compartir el alto costo de la vida real de las pilas de combustible domésticas, que se ha convertido en uno de los factores importantes que restringen la comercialización de los vehículos de pila de combustible.

Se espera que los sistemas de pilas de combustible alcancen su objetivo de esperanza de vida de 5000 horas para 2020, según datos publicados por la Agencia de Energía de EE. UU. Con una alta pureza de aire, Toyota ha probado con éxito la vida útil de su reactor eléctrico de celda de combustible de 10,000 horas.

De vuelta en China, el sistema de pila de combustible del automóvil ahora tiene una vida útil de solo 1000-2500 horas. Al mismo tiempo, el costo de nuestro sistema de pila de combustible es de aproximadamente 1-1,5 millones de yuanes / kw; Para un vehículo de 30 kw, el costo de su sistema de celda de combustible es tan alto como 30-450, 000 yuanes, y el costo total del vehículo es de casi un millón.

El coche está en la carretera, es un problema inevitable que se ventile. El número insuficiente de estaciones de hidrogenación de China y, a corto plazo, es difícil aumentar rápidamente el número, lo que también provocó enormes obstáculos para el desarrollo de la industria.

En mayo de 2018, el número de estaciones de hidrogenación en funcionamiento en China había llegado a 12, un aumento de cuatro desde finales de 2017. Aunque actualmente se están planificando otras 19 estaciones de hidrógeno, la densidad actual de las estaciones de hidrógeno todavía no es suficiente para soportar la comercialización de vehículos de pila de combustible. Los altos costos de construcción y operación y la falta de equipos centrales domésticos dificultan el aumento del número de estaciones de hidrogenación en el corto plazo.

La baja densidad de las estaciones de hidrógeno en China convierte a los vehículos comerciales en la principal ruta de promoción de las pilas de combustible, pero es difícil para el gobierno y las empresas de autobuses volver a pagar por los autobuses de pila de combustible a corto plazo.

Finalmente, la falta de soporte de la cadena industrial y la baja tasa de localización de equipos / componentes clave hacen que los sistemas de pilas de combustible y las estaciones de hidrógeno sean costosos. En general, el costo de los reactores eléctricos representa alrededor del 60% del costo del sistema eléctrico. Dado que muchos componentes de los sistemas de pilas de combustible (como los compresores de aire) no se pueden fabricar en el país, Ballard necesita importar para completar la producción de los sistemas de pilas de combustible que se venden en China. El alto costo de importación de los reactores de potencia comprimidos representa solo el 30% del costo. En la actualidad, el costo de nuestro sistema es tan alto como 1-15, 000 / kW.

En resumen, las dos tecnologías, pilas de combustible y pilas de litio, pueden coexistir durante mucho tiempo en el futuro y no existe una relación alternativa completa. Dado que la tecnología de pila de combustible y pila de litio tiene defectos técnicos complementarios, las necesidades y la experiencia del usuario se complementan entre sí. Por otro lado, el funcionamiento conjunto de pilas de combustible y pilas de litio puede prolongar la vida útil de las pilas de combustible. Zhengjieying explicó que los vehículos de pila de combustible actualmente en el mercado están equipados básicamente con pilas de combustible y baterías de litio, es decir, pilas de combustible de hidrógeno equipadas con pequeñas baterías de litio / baterías de hidruro metálico de níquel. La presencia de celdas de hidruro metálico de litio / níquel puede hacer que la potencia operativa de las celdas de combustible se mantenga estable durante un largo período de tiempo, lo que favorece la prolongación de la vida útil de las celdas de combustible.

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