這似乎是一個(gè)無解的矛盾：為了地球，車輛的溫室氣體排放量必須大幅下降。然而，隨著全球貿(mào)易和電子商務(wù)的蓬勃發(fā)展，到2050年，貨運(yùn)量預(yù)計(jì)將增長40％。

貨運(yùn)量的劇增將與環(huán)境壓力和政府相關(guān)立法迎頭相遇，相信身處貨運(yùn)行業(yè)的卡車車隊(duì)運(yùn)營商已看到這種劇烈變化的發(fā)生。他們?cè)撊绾螒?yīng)對(duì)這一迫在眉睫的挑戰(zhàn)？

本文將探討一些可改善貨運(yùn)行業(yè)溫室氣體排放量的前沿技術(shù)，其中包括耐用的、經(jīng)過驗(yàn)證的氫燃料電池零排放重型運(yùn)輸解決方案。

影響卡車產(chǎn)業(yè)的三大技術(shù)趨勢(shì)

1、無人駕駛卡車

通過組合感應(yīng)輸入和機(jī)電系統(tǒng)，無人駕駛卡車可使用復(fù)雜的“多域控制器”來有效替換人類駕駛員，并可根據(jù)不同路況調(diào)整駕駛模式。

無人駕駛卡車可以：

?解決卡車運(yùn)輸長期面臨的問題，如駕駛員短缺和應(yīng)對(duì)各種新法規(guī)；

?顯著降低燃料和勞動(dòng)力成本；

?提高生產(chǎn)力并減少排放。

2、高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)

ADAS可幫助驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化和無線連接。雖然ADAS主要用于提高駕駛員安全性和道路安全性，但它與系統(tǒng)連接和燃油效率密切相連。

例如，ADAS的高級(jí)預(yù)測(cè)技能可更好地管理啟動(dòng)和停止，并最大限度提高車輛動(dòng)力以節(jié)省燃料。ADAS還可以為任何類型的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)帶來更高的效率，無論是傳統(tǒng)的柴油和天然氣卡車還是鋰電池或氫燃料電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車輛。

為了減少風(fēng)阻并節(jié)省燃料，ADAS控制的卡車車隊(duì)行駛時(shí)可比人工控制的卡車車隊(duì)相隔間距更小，同時(shí)不降低行駛安全性。通過相互連接的控制系統(tǒng)，兩到五輛車可緊湊成列行駛，首輛車輛將通過產(chǎn)生低阻力牽引氣流減少跟隨車輛的燃料消耗。

3、替代動(dòng)力系統(tǒng)

幾乎所有卡車行業(yè)的制造商和供應(yīng)商都在積極投資低排放和零排放動(dòng)力系統(tǒng)，在替代動(dòng)力系統(tǒng)方面有很多選擇，包括：

?天然氣

?生物柴油

?二甲醚

?鋰電池

?氫燃料電池

目前，燃料約占卡車運(yùn)營商總成本的35%。由于駕駛員、燃料、維護(hù)和保險(xiǎn)成本較低，自動(dòng)電池電動(dòng)/燃料電池動(dòng)力卡車的運(yùn)行成本比現(xiàn)在的柴油動(dòng)力卡車便宜60-70％。雖然純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)是目前城市和輕型車輛的主要零排放選擇，但其在里程范圍和重量方面的限制成為貨運(yùn)使用的主要問題。

因此，貨運(yùn)車輛最可行和最實(shí)用的動(dòng)力類型是氫燃料電池。

燃料電池技術(shù)：重型、長距離零排放動(dòng)力

對(duì)于貨運(yùn)行業(yè)而言，燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)與鋰電池動(dòng)力系統(tǒng)相比具備四個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)：更長的運(yùn)行里程、更高的功率、更大的有效載荷能力和更短的燃料補(bǔ)充時(shí)間。

1、更長的運(yùn)行里程

氫燃料具有比鋰電池更高的能量密度，這意味著與鋰電池相比，燃料電池驅(qū)動(dòng)的車輛可具備更長的里程范圍。

事實(shí)上，燃料電池卡車的里程范圍可媲美傳統(tǒng)的柴油動(dòng)力卡車。對(duì)于貨運(yùn)業(yè)而言，這是一場(chǎng)新革命，意味著零排放解決方案也可完成柴油動(dòng)力車隊(duì)的運(yùn)行路線。

2、更高的功率

與鋰電池相比，燃料電池技術(shù)為長距離行駛提供更高的功率。在具有挑戰(zhàn)性的地形上，燃料電池卡車可在負(fù)載且不影響速度的情況下越過長而陡的山坡。燃料電池系統(tǒng)還可用于輔助動(dòng)力，例如為冷藏車中的冷卻系統(tǒng)供電。

3、更強(qiáng)的有效負(fù)載能力

氫燃料的重量能量密度越高意味著燃料電池動(dòng)力卡車可以承載更多的貨物，車隊(duì)運(yùn)營商不需要為克服電池動(dòng)力車輛的重量限制而犧牲其有效載荷。

4、快速靈活的燃料優(yōu)化資產(chǎn)利用率

困擾純電動(dòng)汽車的一個(gè)關(guān)鍵弱點(diǎn)是充電速度緩慢。對(duì)于時(shí)間就是金錢的商用車來說，緩慢的充電速度將導(dǎo)致車輛停止工作幾個(gè)小時(shí)。相比之下，燃料電池卡車可在5到15分鐘內(nèi)完成燃料補(bǔ)充。使用燃料電池卡車，車隊(duì)運(yùn)營商可擁有與柴油動(dòng)力相似的卡車出勤率。此外，集中式加氫和可擴(kuò)展式加氫站也是其優(yōu)勢(shì)所在。

燃料電池卡車正在部署

巴拉德的燃料電池技術(shù)正在試點(diǎn)部署中接受檢驗(yàn)。在加利福尼亞州，肯沃斯公司采用巴拉德FCveloCity?HD模組驅(qū)動(dòng)的氫燃料電池拖車已在南加州港口及其周圍完成部署，并將長期負(fù)責(zé)貨物運(yùn)輸。

肯沃斯零排放貨運(yùn)卡車

2018年，由巴拉德燃料電池提供動(dòng)力的500輛卡車在中國上海完成部署，累計(jì)行駛里程達(dá)到500多萬公里。這是目前世界上最大的燃料電池動(dòng)力在營商用車車隊(duì)。

上海重塑氫燃料商用車

兩個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)仍有待解決

燃料電池技術(shù)已在從公交車到火車等多種重型運(yùn)輸應(yīng)用中得到驗(yàn)證。然而，在貨運(yùn)業(yè)廣泛使用燃料電池之前，仍需克服兩個(gè)挑戰(zhàn)：

1、繼續(xù)降低成本

商用重型車輛行業(yè)對(duì)成本非常敏感，總體擁有成本是運(yùn)營商關(guān)注的核心問題。如果沒有財(cái)政補(bǔ)貼填補(bǔ)目前氫燃料電池系統(tǒng)與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的價(jià)格差距，氫燃料電池系統(tǒng)的使用成本至少在早期將會(huì)很高。

隨著商業(yè)接受度的增長和應(yīng)用規(guī)模的增加，燃料電池的銷售價(jià)格會(huì)降低。因此對(duì)于燃料電池技術(shù)開發(fā)人員而言，與發(fā)動(dòng)機(jī)和車輛制造商密切合作以優(yōu)化氫動(dòng)力系統(tǒng)成本和工業(yè)化十分重要。

2、提高車載燃料存儲(chǔ)容量

在長途貨運(yùn)行業(yè)采用燃料電池之前，車載燃料存儲(chǔ)量必須提高。幸運(yùn)的是，新一代技術(shù)有望在對(duì)車輛有效負(fù)載不產(chǎn)生太大影響的情況下，增加車載氫燃料量。加利福尼亞州的勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)正在研究最大化氫燃料密度的技術(shù)，目標(biāo)是使車載攜帶的氫燃料量增加三倍。

燃料電池的采用正在加速，為什么？

促使燃料電池被快速采用的部分重要因素：

?化石燃料成本上升：柴油發(fā)動(dòng)機(jī)成本的提高，縮小了重型車輛在傳統(tǒng)燃料動(dòng)力和零排放選擇之間的價(jià)格差距。

?燃料電池技術(shù)正在發(fā)展：巴拉德一直在努力降低燃料電池電堆的生命周期成本。與以前的模組相比，巴拉德FCgen?-LCS電堆的總擁有成本降低了40％。

?成功的試點(diǎn)項(xiàng)目證明了可行性：如肯沃斯拖車項(xiàng)目，可能會(huì)加快燃料電池在貨運(yùn)行業(yè)的應(yīng)用，并鼓勵(lì)私人車隊(duì)運(yùn)營商對(duì)燃料電池解決方案進(jìn)行投資。

?法規(guī)支持促進(jìn)燃料電池的采用：加州和中國等法規(guī)將對(duì)原始設(shè)備制造商施加壓力，提倡生產(chǎn)更多的零排放商用車。這將為車隊(duì)運(yùn)營商帶來更多選擇，并增加生產(chǎn)商之間的競(jìng)爭(zhēng)。

結(jié)論

貨運(yùn)業(yè)急需零排放解決方案。好消息是，包括氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)開發(fā)在內(nèi)的新興技術(shù)趨勢(shì)正在幫助該行業(yè)減少溫室氣體的排放。

與純電池電動(dòng)解決方案相比，燃料電池技術(shù)提供更長的里程、更高的功率、更強(qiáng)的有效負(fù)載能力和更短的燃料補(bǔ)充時(shí)間。燃料電池技術(shù)在實(shí)際運(yùn)營方面毫不遜色，是減少排放、創(chuàng)造更清潔未來的最可行的解決方案。