800余辆氢燃料电池汽车服务冬奥会记者探访制氢运氢过程

2022-07-17 1

  新京报快讯(记者 张璐)氢能在助力北京冬奥会实现碳中和的过程中扮演了重要角色。新京报记者从北京市经信局获悉,北京冬奥大规模使用氢能等清洁能源,交通运输领域是“重头戏”。北京冬奥会共计投入使用816辆氢燃料电池汽车作为主运力开展示范运营服务,是迄今为止在重大国际赛事中投入规模最大的。

  氢气制取、储存和运输是如何进行的?氢燃料电池汽车如何在极寒天气中工作?为此,记者对相关企业进行了采访。

  此次服务冬奥会的氢燃料电池汽车包括丰田柯斯达中巴车(左)和丰田Mirai第二代乘用车(右)。新京报记者 张璐 摄

  氢被认为是21世纪理想的清洁能源。氢燃料电池汽车在行驶过程中只排放水,因此被称为“终极环保车”。

  北京市经济和信息化局汽车交通处副处长吴志全介绍,北京冬奥会共计投入使用816辆氢燃料电池汽车作为主运力开展示范运营服务,是迄今为止在重大国际赛事中投入规模最大的;其中大巴车数辆,创下有史以来氢燃料电池大型客车服务国际级运动赛事数量最多的纪录。北京市两个赛区投入312辆氢燃料电池汽车,自冬奥会2月4日开幕以来到2月14日,累计用氢约42.04吨。

  氢燃料电池汽车实现了交通活动中的零碳排放,丰田Mirai乘用车每百公里可减少排放二氧化碳大约18.79公斤,丰田柯斯达中巴车每百公里可减少排放二氧化碳大约47.01公斤,丰田-福田合作开发的12米大巴车,每百公里可减少排放二氧化碳大约57.86公斤。

  作为科技冬奥氢燃料电池汽车氢气供应保障单位,环宇京辉与京能集团合作,利用由光伏、风能等所产生的“绿电”进行氢气的制取工作,实现“绿电制绿氢”。

  氢气制取和储存是如何进行的?记者在位于房山区的北京环宇京辉京城气体科技有限公司氢能产业园看到,水电解制氢车间中的电解槽、纯化设备和提纯设备正在运行,这里每小时可以制取500立方米氢气。

  环宇京辉的水电解制氢车间中,电解槽、纯化设备和提纯设备等正在运行。新京报记者 张璐 摄

  “通过绿电电解水制氢,所生产的氢气纯度高达99.99999%。”环宇京辉京城气体科技有限公司副总经理张岩说,10度电电解1公斤水,可以得到2立方米氢气和1立方米氧气。

  氢气通过压缩机充装到氢气长管拖车,放置在储氢区域。一辆氢气长管拖车上有10个储氢罐,可以储存4000立方米(350公斤)氢气。张岩说,每辆车充满氢气大概需要两个小时,充满后将随时为加氢站运送氢气。这样的车公司共有一百多辆,每天为保障冬奥会运送1.5吨氢气。

  氢气在运输过程中如何保障安全?据张岩介绍,在冬奥会开始之前,环宇京辉选拔了30位技术水平过硬的驾驶员参与到氢能源运输保障工作,并制定了缜密的运输专项应急预案。

  产业园中还有一个指挥中心,车辆位置、行进路线、燃料电池状态等信息一目了然。记者了解到,氢气长管拖车上安装了传感器,指挥中心可以随时监测车辆压力和温度等,一旦遇到问题,指挥中心将收到报警,启动应急预案,把安全隐患扼杀在萌芽状态。

  此次冬奥会,福田欧辉为北京市内、延庆和张家口三个赛区提供了氢燃料客车。12米氢燃料电池客车上装配有8个70兆帕储氢瓶,共有46个座位,服务对象是运动员和冬奥会工作人员。

  冬奥会面临的是与夏季奥运会完全不同的工作环境,比如极寒气候下的启动客车、冰雪湿滑路面、山路爬坡等难题。

  据福田汽车欧辉客车事业部研发副总裁刘继红介绍,在极寒条件下,电动车因电池特性续航里程会缩短,相对而言,氢燃料客车更有优势。欧辉氢燃料客车配载全气候耐极寒动力电池、双电机无动力中断驱动系统,不会因外部环境温度降低导致续航里程下降。

  一辆客车加满氢气大概需要12分钟,续航里程可达600公里以上。同时客车采用电安全技术、氢安全技术、氢电耦合安全系统,保证了氢燃料电池客车整车安全性。客车在长距离续航、1700米高海拔、超长连续爬坡动力及干燥空气等各种环境工况下得到了有力证明。

  他透露,氢燃料客车通过了国内首次氢能客车侧撞试验。1.4吨的小车以每小时43公里的速度从侧面撞击氢燃料客车的氢系统,证明车辆在碰撞条件下也是非常安全的。

  张家口崇礼赛区气温低,风雪大,欧辉氢燃料客车可以实现零下30摄氏度极寒低温启动、零下40摄氏度极寒低温存放和停机自动保护。

  “我们还独家研发了‘U度’综合热管理技术,属于国内首创。”刘继红说,这项技术可以将氢燃料电池所产生的余热进行循环利用,为车内供暖、为前风窗除霜除雾。在燃料电池功率达到75%时即可实现全余热供暖,可使整车能耗降低7.6%,车厢内部温度维持在18至20摄氏度。

  欧辉氢燃料客车由于采用氢燃料为主要动力,因此碳排放数量源远低于传统客车。以欧辉BJ6122氢燃料客车为例,车辆每百公里可少排放约57.86公斤二氧化碳,每辆车每天行驶约200公里,可减少约115.72公斤碳排放。

  此次服务冬奥会的氢燃料电池汽车还包括丰田Mirai第二代乘用车和丰田柯斯达中巴车。据丰田汽车研发中心(中国)有限公司执行副总经理权藤宪治介绍,丰田Mirai乘用车应用高精尖技术,在动力单元小型化上下了很多功夫,氢燃料电池动力部分所占空间比较小,轿车可以乘坐五人,后备箱的空间也和其他车辆没有差异,续航里程可以达到850公里。

  “绿色”理念体现在北京冬奥会的方方面面,氢能成为绿色能源示范应用的主角之一。与往届奥运会大量使用液化天然气或丙烷等气体作为火炬燃料有所不同,北京冬奥会火炬“飞扬”是世界首套采用高压储氢火炬,亮点之一是采用氢作为唯一燃料,氢燃料可以保证火炬接力在低温环境下进行,而且更加环保,实现了零碳排放。

  吴志全介绍,北京举办的夏奥会与冬奥会都与氢能和氢燃料电池汽车结下缘分。2008年北京夏奥会期间,3辆氢燃料电池汽车运行,并建成我国首座车用加氢站,开启了氢燃料电池汽车“从0到1”的示范;2022年北京冬奥会,氢作为火炬唯一燃料,氢燃料电池汽车成为运输主力,实现了氢能和氢燃料电池汽车“从1到100”的规模化应用和产业化突破。

  北京冬奥推动完善了加氢站建设流程。“加氢站属于新生事物,安全等级要求较高,相关技术仍处于不断发展完善阶段。”吴志全表示,为确保加氢站安全稳定运行,北京明确了油氢合建站的审批流程,并创新了工作程序和工作方法,确保了服务于冬奥会的庆园街、王泉营、金龙和燕化兴隆4座加氢站合法投入运营,为今后加氢站的建设积累了丰富的经验。