這似乎是一個無解的矛盾：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，貨運量預(yù)計將增長40％。

貨運量的劇增將與環(huán)境壓力和政府相關(guān)立法迎頭相遇，相信身處貨運行業(yè)的卡車車隊運營商已看到這種劇烈變化的發(fā)生。他們該如何應(yīng)對這一迫在眉睫的挑戰(zhàn)？

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

影響卡車產(chǎn)業(yè)的三大技術(shù)趨勢

1、無人駕駛卡車

通過組合感應(yīng)輸入和機電系統(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：

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

►顯著降低燃料和勞動力成本；

►提高生產(chǎn)力并減少排放。

2、高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）

ADAS可幫助驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)自動化和無線連接。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的高級預(yù)測技能可更好地管理啟動和停止，并最大限度提高車輛動力以節(jié)省燃料。ADAS還可以為任何類型的動力傳動系統(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)動的電動車輛。

為了減少風阻并節(jié)省燃料，ADAS控制的卡車車隊行駛時可比人工控制的卡車車隊相隔間距更小，同時不降低行駛安全性。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力系統(tǒng)，在替代動力系統(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，燃料約占卡車運營商總成本的35%。由于駕駛員、燃料、維護和保險成本較低，自動電池電動/燃料電池動力卡車的運行成本比現(xiàn)在的柴油動力卡車便宜60-70％。雖然純電動動力系統(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使用的主要問題。

因此，貨運車輛最可行和最實用的動力類型是氫燃料電池。

燃料電池技術(shù)：重型、長距離零排放動力

對于貨運行業(yè)而言，燃料電池動力系統(tǒng)與鋰電池動力系統(tǒng)相比具備四個關(guān)鍵優(yōu)勢：更長的運行里程、更高的功率、更大的有效載荷能力和更短的燃料補充時間。

1、更長的運行里程

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)動的車輛可具備更長的里程范圍。

事實上，燃料電池卡車的里程范圍可媲美傳統(tǒng)的柴油動力卡車。對于貨運業(yè)而言，這是一場新革命，意味著零排放解決方案也可完成柴油動力車隊的運行路線。

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)還可用于輔助動力，例如為冷藏車中的冷卻系統(tǒng)供電。

3、更強的有效負載能力

氫燃料的重量能量密度越高意味著燃料電池動力卡車可以承載更多的貨物，車隊運營商不需要為克服電池動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

困擾純電動汽車的一個關(guān)鍵弱點是充電速度緩慢。對于時間就是金錢的商用車來說，緩慢的充電速度將導致車輛停止工作幾個小時。相比之下，燃料電池卡車可在5到15分鐘內(nèi)完成燃料補充。使用燃料電池卡車，車隊運營商可擁有與柴油動力相似的卡車出勤率。此外，集中式加氫和可擴展式加氫站也是其優(yōu)勢所在。

燃料電池卡車正在部署

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

肯沃斯零排放貨運卡車

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

上海重塑氫燃料商用車

兩個關(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輸應(yīng)用中得到驗證。然而，在貨運業(yè)廣泛使用燃料電池之前，仍需克服兩個挑戰(zhàn)：

1、繼續(xù)降低成本

商用重型車輛行業(yè)對成本非常敏感，總體擁有成本是運營商關(guān)注的核心問題。如果沒有財政補貼填補目前氫燃料電池系統(tǒng)與傳統(tǒng)發(fā)動機的價格差距，氫燃料電池系統(tǒng)的使用成本至少在早期將會很高。

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

2、提高車載燃料存儲容量

在長途貨運行業(yè)采用燃料電池之前，車載燃料存儲量必須提高。幸運的是，新一代技術(shù)有望在對車輛有效負載不產(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驗室（LLNL）正在研究最大化氫燃料密度的技術(shù)，目標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)動機成本的提高，縮小了重型車輛在傳統(tǒng)燃料動力和零排放選擇之間的價格差距。

►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％。

►成功的試點項目證明了可行性：如肯沃斯拖車項目，可能會加快燃料電池在貨運行業(yè)的應(yīng)用，并鼓勵私人車隊運營商對燃料電池解決方案進行投資。

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

結(jié)論

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

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