氢燃料电池叉车的技术发展与市场应用
时间: 2024-10-19 13:53:26 | 作者: 内燃叉车
与传统内燃叉车和锂电叉车相比，氢燃料电池叉车具有诸多典型特点与优势，但其产业链成熟度仍相比来说较低，氢燃料电池叉车市场整体处于发展起步阶段，未来发展可期。
随着环境保护理念日益深入人心，各行各业都加快了应用绿色低碳技术的步伐。在国家积极推广绿色低碳技术的背景下，氢燃料电池作为一种新兴的清洁动力能源被大范围的应用于交通物流等领域。
在本次专题中，我们对来自全球知名叉车制造及供应链解决方案供应商凯傲集团的专家进行了采访。业内专家不仅向我们全面介绍了氢燃料电池叉车的技术发展和市场推广情况，分析了氢燃料电池叉车的特性和性能，并对其未来发展进行展望，希望可以为物流行业绿色发展提供有价值的参考与借鉴。
叉车是重要的物流搬运设备，传统内燃叉车主要使用柴油或汽油作为动力源，跟着社会进步和环保理念日益深入人心，为实现可持续发展目标，更加绿色环保的新能源叉车被大范围的应用，其中一类产品就是搭载氢燃料电池的新能源叉车。
氢燃料电池属于绿色能源技术，氢气、氧气在电化学反应作用下生成水，氢能转化为电能，整个转化过程具有高效率、零污染、长寿命等优势。与传统能源及其他新能源相比，氢燃料电池具备几点突出优势：一是氢燃料电池主要的燃料是氢气，氢元素在自然界中比较广泛，是目前地球储备量最多的元素之一，在宇宙物质构成中的占比为75%左右。在地球上，虽然氢气并非直接以游离态大量存在，但能够最终靠多种可再次生产的能源（如太阳能、风能）电解水制得，因此被视为一种几乎不会枯竭的清洁能源；二是在氢燃料电池在将氢能转化为电能的过程中，是通过电化学反应直接将化学能转化为电能，能量转化效率能够达到40%～60%，甚至更高，在某些先进系统中甚至有可能接近或超过70%，实现了较高的能量转化效率；三是氢能转化为电能后只生成水，实现了真正的零排放，完全无污染；四是氢能转换为电能过程中，主要工作原理是基于电化学反应，不涉及复杂的机械运动部件，因此运行时振动小、损耗低；五是相较于传统电池、氢燃料电池寿命更加长。由于其工作时的电化学过程相对温和，对材料的腐蚀性也较低，具备了更长的常规使用的寿命，也能更长时间地保持稳定地性能输出。正是由于氢燃料电池具备以上诸多优点，在很多国家和地区慢慢的开始应用搭载氢燃料电池技术的叉车和牵引设备。
据凯傲亚太战略业务拓展高级经理林剑健介绍，与内燃叉车相比，氢能叉车不仅仅具备环保优势，而且能量转化效率更高。这主要因为氢燃料电池能够将化学能直接转换为电能，这一过程避免了转换为别的形式能量（如热能）的损失。相比之下，传统的内燃机通过燃烧燃料产生热能，再将热能转换为机械能，这一系列转换过程中不可避免的存在能量损失。同时，由于存在燃烧不完全、热损失和机械摩擦等因素，内燃机的整体效率往往难以超过40%，甚至在某些情况下可能低于30%。而氢燃料电池没有复杂的物理运动系统和转动部件，减少了能量在物理运动过程中的损耗，进一步提升了其能量转化效率。与纯电动叉车相比，氢能叉车工作效率更高。这大多数表现在能量补充环节，氢燃料电池叉车可通过加氢迅速补充能量，加氢时间通常远少于充电时间，具体数值可能因加氢站的技术和设备而异，可以在几分钟到数十分钟内完成加氢过程；条件完善时，完整补氢一次仅需3～5分钟。而铅酸电池电动叉车常常要6～8小时才能完成一次完整的充电；即使是锂电叉车，一次完整的充电时间至少也需要1～2小时。相比而言，氢燃料电池叉车补能时间更短，可用于作业的时间更长，在需要高强度、高频率作业的应用场景中，如大型物流中心、仓储设施等，氢燃料电池叉车因其快速的能量补充能力而更具优势。其实际在做的工作能力甚至可与内燃叉车媲美，同时又能保持纯电动叉车的环保性能，成为未来物流行业绿色转型的重要选择之一。
作为一种新技术，氢燃料电池技术发展的成熟度如何？产业高质量发展是否已达到市场商业化应用的阶段？这样一些问题仍是当前公众最关注的问题。林剑健认为，氢燃料电池技术的成熟度现在处于市场化应用初期，并且稳步上升的一个阶段。
“之所以这样说，首先是因为氢燃料电池叉车在全世界内已有较为成熟的商业化应用案例。例如，在北美市场，氢燃料电池叉车的保有量已超越5万辆，目前应用情况较为稳定，市场发展也处于上涨的趋势。在国内市场，氢燃料电池叉车的市场应用也有所突破，但其市场应用价值有待进一步验证和开拓。单纯从技术角度看，氢燃料电池叉车在性能上表现也是不错的，载重能力、行驶速度和使用强度等指标基本能达到燃油叉车的水平，耗能水平也和锂电池差不多。”
但是林剑健经理也指出，从生产制造和产业链发展的角度看，氢燃料电池叉车的产业链成熟度要远低于内燃叉车和锂电叉车。“例如在国内，无论是凯傲旗下的林德还是国内其他主机厂，氢能源叉车的生产都处于小规模生产阶段，生产所带来的成本比较高。大部分氢燃料电池叉车关键零部件和配套设施，如氢燃料电池系统、储氢系统等，都要重新定制开发。由于氢能源叉车市场还处于起步阶段，相应的研发机构和配套制造商都不多，因此整个产品的研发周期比较长，生产效率也不可能很高，整个行业的标准化体系并不十分健全。”
林剑健还介绍说，进入氢能源产业本身也需要跨越一定的技术壁垒，因为部分先行企业已经积累和申请了一些技术专利。凯傲集团在这方面布局较早，具有一定的技术积累和先发优势。此外，氢燃料电池叉车的生产制造，与普通的氢能源汽车相比也有差异性。例如氢能源叉车的氢燃料电池系统，本身的技术集成度是比较高的，不仅要把燃料电池系统、锂电池系统、供氢系统集成在一起，还要考虑配重问题、燃料电池整体总成的热管理问题。因此，氢燃料电池叉车的整体结构设计、核心系统模块设计都具有一定特殊性、特异性。并非是将一套氢燃料电池动力系统直接塞进一辆叉车主体中那么简单。
将氢气作为一种动力燃料，在业界一直存有争论，因为使用电解水制氢，再将氢作为动力源，整体成本是比较高的。林剑健给记者算了一笔账，根据目前制氢的技术水平和运输成本，氢气售价在60～80元/公斤，而1公斤氢气能够产生16度电左右，由此算下来，氢电的价格高达4～5元/度，远高于通常的工业用电价格。部分地区对氢气有补贴政策，氢气的售价在35元/公斤，对应氢电价格仍然超过2元/度。未来，随技术进步、成本降低和市场需求的增加，氢气价格有望逐渐下降，那将使得氢能拥有更广泛的商业化应用前景。
“但在现阶段，有一种情况下将氢作为动力源是十分适合的，那是利用工业副产氢作为能源。例如，在钢铁、化工、煤业和气体制造等的生产的全部过程中，会产生副产品氢气。在这种情况下，把工业副产氢提纯储存，当作一种动力原料，就是十分环保的，成本也比较低。还有一种情况，如风电和光伏等新的电能生产往往具有波动性和间歇性，需要配套稳压电厂共同供电才能输入电网，保证电网的运行安全。为了处理风电和光伏产生的富余电力，也能够使用制氢储能的方式，将不易保存的富余电力转化为容易保存的高价值氢气。在这种情况下，氢气也能成为一种具有商业化应用价值的能源。无论工业副产氢，还是富余绿电制氢，如果制氢成本能降至20～25元/公斤，基本就能迈过市场化应用的门槛了。”林剑健表示。
他还谈道，由于氢在常温常压情况下是气态，单位体积内的包含的能量比较低，因此氢的存储和运输成本非常高。储氢和加氢站应该尽可能靠近制氢地，由此来降低整体使用成本。“因此，很多工业副产氢的工厂本身就是氢能源应用的潜在客户，就是这一个道理。”
欧美日国家对氢燃料电池的研发和应用时间较早，目前已经积累了一定应用经验。据林剑健介绍，凯傲集团早在1997年就开始氢燃料电池技术的研发，并在当年研制了第一台氢燃料叉车样机，这在整个业内都算得上是比较早的。随后经过近10年时间的打磨，凯傲集团在2008年的德国汉诺威CeMAT展会上正式展示了氢燃料叉车和牵引车。在市场推广方面，凯傲集团最初着重开发的是欧洲市场，如在宝马、德铁信可、戴姆勒、家乐福等公司都有应用。截至目前，凯傲集团在宝马公司的莱比锡工厂共投放了130多台林德氢燃料电池叉车，这也是欧洲目前最大的氢燃料电池叉车的应用案例。此外，目前凯傲集团为家乐福提供的氢燃料电池叉车也超过100台，已形成一个完整的车队规模。
林剑健继续介绍说，凯傲集团旗下的林德中国公司，其研发团队自2020年开始布局氢燃料叉车研究。针对国内市场，林德公司对氢燃料系统来进行了本土优化设计，如3吨的林德氢燃料叉车采用最新的电堆方案，结合林德精准氢电控制技术，定制开发了叉车专用的10～15kw氢燃料电池系统，内置氢电和锂电，结合控制，动力互补，实现稳定高效的性能输出；同时，具备多个氢浓度传感器，确保使用的过程安全无忧。另外，该车还配备35Mpa50L氢瓶，共计1.2公斤的氢气，加氢速度快，加满一次可运行4～6小时，全程零污染，有效助力能源转型。截至目前，林德中国已经开发出数款氢燃料电池叉车，并在国内市场进行推广应用。
由于氢燃料电池叉车的应用刚刚起步，林德对氢燃料电池叉车的销售模式，与传统叉车的销售不一样，主要是按照项目制的方式销售。很多时候需要给客户提供一套整体的解决方案，客户才可使用氢燃料电池叉车。林剑健表示：“有的客户本身已有加氢站或者加氢设备，并在运营着氢燃料车辆，如氢燃料重卡等。我们大家可以通过技术改造让叉车适用客户原有的平台，增加客户的氢能使用场景。而有的客户在氢能工业车辆应用方面的经验是零，绝对没相关的配套设备，那我们要帮助客户建立储氢和加氢方案。”
除国际叉车企业外，国内叉车企业也在加快开拓氢燃料电池叉车市场的脚步。据国金证券的研究报告预测，在2022～2025年间，燃料电池叉车的累计市场空间有望达到100亿元规模，累计销量近5.3万台，年复合增长率接近33%。这表明氢燃料电池叉车在国内市场具有巨大的发展的潜在能力和商业价值。
对于氢燃料电池叉车未来的市场发展，林剑健再次强调，降低氢气燃料成本至关重要。而大规模推动氢能源的应用，实现规模效益，是减少相关成本的关键。林剑健介绍说，目前国家推动建立五大氢能应用示范城市群，让产业界看到了行业加快速度进行发展的希望。在政策的引导下，相关行业和地区在氢的生产、运输、储存以及加氢站建设等方面都将加大力度，由此可实现氢燃料使用成本的大幅度降低。这些领域也是凯傲氢燃料叉车市场开拓的重点。凯傲集团期待与产业生态圈内氢能应用的相关企业、产业园有效结合，探索新的业务模式，逐步扩大氢燃料电池叉车的应用和市场规模。
随着环保事业进步和物流技术升级，相信氢燃料电池叉车能够开拓更多的应用场景，更好地实现用户应用需求。氢燃料电池叉车的发展，既符合国家提倡的绿色环保理念，又具备较高的市场应用价值与潜力，未来发展值得期待。
联系我们
地址：唐山市路南区复兴路与吉祥路交叉口
乐鱼app官网下载入口苹果版主营业务：叉车以旧换新、叉车租赁、环保叉车、杭州叉车、二手叉车等
联系人：李女士
电 话：86-0315-2960986 传 真：86-0315-2973111
销售电话：13315587155
关注微信公众号