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豐田氫汽車是未來還是錢坑?不甩國際大廠比拚電動車技術
不甩國際大廠比拚電動車技術

2017-04-14
作者: 哈丁、稻垣加奈(Robin Harding and Kana Inagaki)

▲(圖/資料室)

日本極力發展一個低碳運輸的美好社會,與電動車特斯拉所代表的願景截然不同, 全球第二大汽車廠豐田的氫汽車,將會是日本產業汽車的未來,還是拖垮產業的錢坑?

豐田汽車創辦人豐田喜一郎曾經表示:誰能發明一種電池,讓日本不再依賴進口石油,就給誰100萬日圓賞金。豐田喜一郎夢想,有朝一日汽車靠氫電上路,只需一個電池就能提供一輛重量不到225公斤、容量低於280公升的汽車一百馬力、連續馳騁36小時。

那是1925年,快一個世紀過去了,這個賞金還沒有人領取。豐田的工程師管這種極難創造的動力叫「喜一郎電池」,由於至今都只能望而興嘆,他們於是追逐起另一種動力──氫燃料。

這股精神在豐田總部附近的一座小工廠裡充分展現。一組高手正在手工打造一輛「未來」汽車,這輛車代表全球第二大汽車廠牌豐田手上的一場豪賭─這款車不是代表汽車的未來,便是一個科技深坑,會吞噬掉日本汽車產業的半壁江山。

燃料來源未解  布局尚未完整

大約每一小時,工人便從附屬於豐田研發中心的工廠推出兩個碳纖維黃細圓罐,將它們釘好就位。圓罐裡裝的是氫,燃料電池利用它製造電力發動汽車。「未來」(Mirai)款汽車代表的是豐田和日本低碳運輸的願景,與逐漸打入汽車主流的電動車特斯拉所代表的願景截然不同。

氫汽車阻礙重重,科技本身就昂貴。目前,豐田的生產線每60秒就能產出一輛燃油車,但卻要花72分鐘才能組合一輛「未來」。此外,氫燃料車需要全國性補充站網路,目前卻只聊備一格;而最大的問題是:廉價、無碳的氫燃料來源不確定下,就大肆發展氫汽車,無疑是一步險棋。

然而,基於工業策略、能源安全、物理學等理由,日本政府和這家日本最大的車廠重金押寶在氫燃料上,打算在2020年的東京奧運舉行時啟用燃料電池車運送選手造勢,然後進軍全球大眾市場。豐田的目標是在20年前後,每年賣出3萬輛氫汽車,也計畫奧運前夕在東京地區推出一百輛電池燃料巴士。

日本近年雖在消費性電子產品上失利,總理安倍晉三仍決定將氫汽車定位為日本創新力的象徵。他說:「能源安全、全球暖化的終極解決之道就是氫能源。日本會搶先建立國際性氫燃料車供應鏈,從生產延伸到運輸和消費。」

氫汽車要早一點失敗了那還事小,真正的風險是氫汽車若只是小勝,日本卻一頭熱栽進無法賣到別國的科技發展中,導致以豐田、本田為首的日本汽車業陷入自己一手造成的生態環境,將可能重蹈當年日本規格手機在全球市場鎩羽的覆轍。

豐田研發主管伊勢清貴說:「我們認為燃料電池汽車是終極的生態車。眾人都說電動車是未來,其實前面還有很長的路要走。電動車比燃料電池車容易製造多了,卻還有許多的嘗試與錯誤。」

電動車技術  取代性極高

豐田並不特別去凸顯這一點,但是做燃料電池的難度也正是它受注目的地方。電動車生意就像手機生意:簡單、模組、容易組裝、易招致中國和矽谷進場攪局;但燃料電池車必須具備車廠所有製造技術才能做。

日本經濟產業省相關部門官員片山博表示:「從產業策略觀點來看,燃料電池科技發展極其困難,它在化學世界裡,而不是機械世界。」汽車科技若走上氫燃料的路,日本就穩了,如若不然,東京就要扼腕。

日本對氫汽車的決心,從它不製造電動車一事便可完全理解。自發明油電混合車Prius之後的20年裡,豐田一直在製造全面電動車的最佳優勢地位上;它手中有電池、馬達及各種動力電子器材,卻選擇備而不用;理由是:電動車的行駛里程、充電時間和電池老化等都有其限制和風險。

豐田其實也曾宣布自己的電動車計畫,有心對特斯拉電動車打開的高端車市場分一杯羹,並期達到美國與中國設定的排放標準,然而卻也一直未打消對電動車的重大疑慮。

豐田喜一郎夢寐以求的電池,能儲存的能源密度與汽油中的化學鍵相同,也就是一公升1萬瓦時,裝滿一箱後,一輛家庭用車可以跑幾百公里。目前最佳電池的低能源密度是汽油的十二分之一,電動車能跑的里程有限,原因在此。

電池近期不太可能突破。基礎物理對今天任何一種電池、鋰離子電池的儲存有其限度,當前電動車行駛里程無法大幅改進原因也在此。理論上,鋰硫和鋰氧電池的效能有一天可以接近汽油,但是放眼看去目前沒有一家工廠考慮用在車內。

在「未來」車中使用的氫燃料能源密度接近1500瓦,約為今天電池效力的三倍,延長行駛里程不是問題,補充燃料簡單、快速,而且從排氣管排出的只是水。伊勢說:「氫汽車如同汽油車一樣方便。」

拚降低成本  實踐氫燃料社會

自一四年推出後,「未來」售出了2800輛,客戶大都是日本、美國企業,歐洲使用者則多為公家機關。但今年2月「未來」的軟體出了問題,整個車隊的燃料電池都必須撤回。問題後來解決了;但分析師說,消費者原本就擔心氫汽車的可靠性,安全顧慮上任何風吹草動都有殺傷力。

除了安全性外,豐田還必須提高產量、降低成本。燃料箱製造技術複雜、燃料電池的原材料如白金等價格昂貴;如找到替代物,有助於降低在美國的5萬7000美元和歐洲6萬6000歐元的「未來」售價。「未來」的首席工程師田中義和說:「我們若只能生產2000輛,那不是量產,降低成本很重要。」

離岩谷能源集團大阪總部不遠,有一個氫燃料補充站,岩谷集團一共經營了22座這樣的能源補充站。這裡與其他加油站一樣,有穿著整齊的工人服務,但門庭冷清。

岩谷會長兼執行長牧野明次說:「建立氫燃料社會第一階段是推出氫燃料站,免得駕駛人不方便。」但他和其他供應商都承認此事的兩難─在有車利用前很難建設基本設施、在有地方補充燃料前很少有人願意買車。

一座氫燃料補充站造價450萬美元,目前全日本約有80座。牧野打算每年增建10座,朝二○年全國160座的目標努力。日本政府願意提供補貼減輕公司負擔,但是怎樣補貼,建造補充站都不便宜。

牧野說:「過了一定的點,成長就會加速,我們若能越過那個關鍵點,朝向氫燃料社會的移動腳步就會一下子快起來。」日本政府估計,三○年時日本需要900處氫燃料補充站供全國80萬輛氫氣車之需,發展氫汽車的計畫也才有經濟效益可言。

日本周南市的岩谷化工廠則顯示發展氫燃料車的另一大問題。日本10%的氫氣在這裡生產,而為了生產氫氣,工廠要燃燒大量的天然氣。人們不免要問:環保在哪裡?

地球上沒有天然的氫儲藏,無法挖掘或採收,必須加以製造,而製造就要用到能源。特斯拉負責人馬斯克(Elon Musk)便曾因此嘲笑氫汽車「蠢得無以復加,是產業的死胡同」。

環保汽車製程  一點也不環保

富士通研究所的濱崎博說:「豐田做氫燃料電池車,卻不供應氫。究竟誰要來做氫燃料、附加誘因與承擔營運基本設施的成本,並沒有清楚的藍圖。」經產省產業策略專家也對透過電解製造氫綠能持疑,他們贊同向澳洲購買低等炭礦,從中分解出氫後,再從澳洲海運到日本。

在澳洲有一項涉及三項科技的母計畫正在測試中:從炭大量採氫、大量運送到千里之外、抓取與儲存二氧化碳。汽車不管是用電或用氫,問題都在於製造無碳的能源。

眼前豐田的優先考量是讓氫汽車上路、降低成本。支持者說,燃料電池車雖可能不能直接應付氣候變化問題,但不利用氫氣的較高能源密度,要做到大量、長程的無碳運輸幾乎是不可能的。

伊勢說:「如果未來規定二氧化碳必須零排放,那麼不管是電動車或是氫燃料車都難以達成,這兩種車必須並存。」回到豐田市,生產線吐出一輛新「未來」,等待前往加州,車中載滿了日本的希望。

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