豐田Mirai

(資料圖片僅供參考)

Mirai是豐田在2014年底推出的量產(chǎn)型氫能源車(chē)，被當(dāng)作接棒混動(dòng)車(chē)普銳斯的主力產(chǎn)品。由于氫燃料電池車(chē)在行駛中只排出水，因此被視為新能源車(chē)的“終極方案”。

不過(guò)，馬斯克顯然不認(rèn)同這一點(diǎn)，Mirai公布后，他將“燃料電池（Fuel Cell）”諷刺為“傻子電池（Fool Cell）”。并稱，“氫燃料適合火箭，但不適合汽車(chē)”。

放在2014年，Mirai其實(shí)是個(gè)技術(shù)杰作，不僅在續(xù)航里程（500公里）上超過(guò)當(dāng)時(shí)的Model S（470公里），售價(jià)（58000美元）也遠(yuǎn)低于后者（91000美元），并且加氫速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)充電?？紤]到當(dāng)時(shí)特斯拉飽受質(zhì)疑，氫能源車(chē)是個(gè)極具競(jìng)爭(zhēng)力的方案。

2015年10月21日，Mirai在美國(guó)加州開(kāi)售，豐田專(zhuān)門(mén)把時(shí)間選在了電影《回到未來(lái)2》中30年后“未來(lái)”的時(shí)間點(diǎn)，但Mirai和整個(gè)氫能源車(chē)的走向卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)能達(dá)到豐田的預(yù)期。

2018年5月，特斯拉（上海）有限公司在上海成立，中國(guó)產(chǎn)Model 3在次年1月拿到了“中國(guó)綠卡”。整個(gè)2019年，特斯拉在中國(guó)交付了3.4萬(wàn)輛Model 3，純電車(chē)在中國(guó)市場(chǎng)賣(mài)出了73萬(wàn)輛。

而直到今天，全球所有氫能源乘用車(chē)銷(xiāo)量還不到5萬(wàn)輛[1]。

兩種技術(shù)路線膠著時(shí)期，很多公司都布局了氫能源車(chē)，豐田和日本人是走的最快的，最激進(jìn)的，也是后來(lái)摔得最慘的。

技術(shù)的陷阱

氫能源車(chē)不僅是豐田的豪賭，也是日本的豪賭。

日本對(duì)氫燃料電池車(chē)的系統(tǒng)性探索始于2008年前后，并在2013年通過(guò)《日本再?gòu)?fù)興戰(zhàn)略》確立了氫能源車(chē)的地位。后續(xù)的一系列政策表明，日本把氫能源車(chē)視作燃油車(chē)唯一的替代方案，并力圖在2050年實(shí)現(xiàn)氫能源車(chē)的全面普及。

在當(dāng)時(shí)看，氫是最適合日本的一條技術(shù)路線。

日本國(guó)內(nèi)資源極度匱乏，其中就包括鋰電池的關(guān)鍵材料鋰、鎳和鈷。氫能源車(chē)雖然也需要稀有金屬，但主要消耗的是電，日本彼時(shí)大力發(fā)展的核能可以解決這個(gè)問(wèn)題。在日本政府的構(gòu)想中，氫會(huì)幫助日本實(shí)現(xiàn)能源自主。

氫能源車(chē)是撬動(dòng)它的杠桿，豐田則是開(kāi)路先鋒。Mirai是個(gè)昂貴的賭注，它要么成為汽車(chē)業(yè)的未來(lái)，要么成為反噬日本汽車(chē)工業(yè)的技術(shù)陷阱。

2014年底，Mirai正式開(kāi)售，僅1個(gè)月訂單就達(dá)到1500輛左右。日本政府的補(bǔ)貼政策非常激進(jìn)，單車(chē)補(bǔ)貼高達(dá)10萬(wàn)元人民幣。但Mirai的最大市場(chǎng)其實(shí)在美國(guó)，2015年進(jìn)入美國(guó)市場(chǎng)后，Mirai一度“形勢(shì)一片大好”，2017年，Mirai在美國(guó)賣(mài)出了接近2000輛，但此后逐年下滑。2019年，韓國(guó)現(xiàn)代的氫能源車(chē)Nexo在美國(guó)上市，年銷(xiāo)數(shù)百輛。

考慮到售價(jià)貴得多的特斯拉Model S在2015年就賣(mài)出了25000多輛，Mirai的成績(jī)實(shí)在有些微不足道。

Mirai的氫氣罐

和純電車(chē)相比，Mirai使用的氫能量密度更高，加氫也非?？?，但氫能源車(chē)依然有很多技術(shù)問(wèn)題：

首當(dāng)其沖的是氫的轉(zhuǎn)化效率：從電解水制氫，到氫的壓縮儲(chǔ)運(yùn)，再到轉(zhuǎn)化為電能驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，這個(gè)過(guò)程中的損耗高達(dá)72%，而鋰電池的損耗只有20%[2]。

按照寶馬的說(shuō)法，氫能源車(chē)的能量利用效率只有純電車(chē)的一半[3]。而如果用蒸汽重整（steam reforming）方式制氫，由于原料來(lái)自石油，反而會(huì)排放大量二氧化碳。

圖片來(lái)源：the conversation

而在實(shí)際運(yùn)行中，加氫站滿街都是，3-5分鐘加滿氫只存在于想象中，原因是太貴了。

日本計(jì)劃到2020/2030年建設(shè)160/1000個(gè)加氫站，截至2021年底，已建成的有160個(gè)，集中在東京、大阪、名古屋等大城市。日本加氫站的建設(shè)成本約為5億日元（2600萬(wàn)人民幣），2020年之前，日本政府會(huì)報(bào)銷(xiāo)一半的建設(shè)費(fèi)用[4]，但成本還是太高。

氫氣此前多用作工業(yè)氣體，其監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)幾乎是為大型化工廠量身打造的，放在加氫站上就是高成本問(wèn)題[4]。

比如，加氫站周邊必須有足夠的空曠地帶，帶來(lái)了額外的土地成本。由于氫的物理屬性，加氫站必須用一種特定鋼材。站點(diǎn)主管必須有處理氫氣或其他高壓氣體的工作經(jīng)驗(yàn)，還要負(fù)責(zé)保存購(gòu)買(mǎi)燃料的記錄，離自助式的加油站差的很遠(yuǎn)。

按照測(cè)算，在日本，每個(gè)加氫站每年需要給900輛車(chē)服務(wù)才能盈利。按照日本政府原本的規(guī)劃，2020年日本的氫能源車(chē)數(shù)量會(huì)達(dá)到4萬(wàn)輛，但實(shí)際上只有4000多輛[5]，加氫站盈利希望渺茫。

在美國(guó)，氫能源車(chē)遇到了同樣的問(wèn)題。

美國(guó)對(duì)氫能源的探索其實(shí)非常早，2004年，主政加州的施瓦辛格在任內(nèi)推動(dòng)加氫站建設(shè)，但在奧巴馬政府時(shí)期又開(kāi)始下滑。2015年Mirai進(jìn)入美國(guó)市場(chǎng)，加氫站建設(shè)再次起步。但直到現(xiàn)在，美國(guó)的加氫站也沒(méi)有超過(guò)100個(gè)，而且?guī)缀跞荚诩又荨?/p>

2013年接任加州州長(zhǎng)的杰里·布朗曾制定了一個(gè)2020年-100座的目標(biāo)，至今也未實(shí)現(xiàn)。

圖片來(lái)源：美國(guó)能源部

寶馬公司官方的一篇文章中說(shuō)：我們?cè)跉淙剂想姵胤矫娲嬖谙扔须u還是先有蛋的問(wèn)題。加氫站網(wǎng)絡(luò)密度不夠，就無(wú)法帶動(dòng)氫能源車(chē)的大規(guī)模生產(chǎn)和銷(xiāo)售。但沒(méi)有產(chǎn)量和銷(xiāo)量，加氫站運(yùn)營(yíng)商也沒(méi)有擴(kuò)張的動(dòng)力[3]。

純電車(chē)似乎也會(huì)遇到充電樁密度的問(wèn)題，但即使是在電動(dòng)車(chē)滲透率非常低的美國(guó)，充電樁的建設(shè)速度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了加氫站。

圖片來(lái)源：美國(guó)能源部

孤獨(dú)的冒險(xiǎn)

無(wú)論氫能源車(chē)本身有多么環(huán)保，以儲(chǔ)存和運(yùn)輸構(gòu)成的氫能供應(yīng)鏈都非常脆弱。

2005年，和石油業(yè)聯(lián)系緊密的布什政府曾推出了一個(gè)雄心勃勃的氫能供應(yīng)基建計(jì)劃——由制氫工廠、運(yùn)輸樞紐和加氫站組成的網(wǎng)絡(luò)遍及全美。但時(shí)至今日，這個(gè)計(jì)劃的完成度甚至不到10%，屬于典型的邏輯性感，結(jié)果骨感。

圖片來(lái)源：NREL

由于氫的物理特性，氫必須高壓儲(chǔ)存，但即便如此，每次運(yùn)載量也非常有限。考慮到氫氣的沸點(diǎn)是-252.87 ℃，讓液化氫大規(guī)模運(yùn)輸顯然不太可能。相比充電樁的就地取電，直到現(xiàn)在，儲(chǔ)存和運(yùn)輸依然是氫能源車(chē)產(chǎn)業(yè)化的最大問(wèn)題。

種種因素導(dǎo)致，即便氫能源車(chē)和加氫站可以依靠財(cái)政補(bǔ)貼強(qiáng)行拉低成本，但脆弱的供應(yīng)鏈讓綜合成本依然居高不下。

2021年，磷酸鐵鋰電池成本大概為0.65元/Wh,，三元鋰電池則為0.9元/Wh，而氫燃料的平均成本依然在2元/Wh以上。至于使用成本，即便是補(bǔ)貼后的價(jià)格，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電費(fèi)。

氫能源車(chē)使用的PEMFC電池非常依賴稀有金屬鉑，再度拉高了成本。直到今天，很多公司還在探索材料和工藝上的替代方案，但進(jìn)展寥寥。

2009年，諾獎(jiǎng)得主朱棣文執(zhí)掌美國(guó)能源部，他本人當(dāng)時(shí)極度不看好氫能源車(chē)，大幅度削減了對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)化的扶持力度，把工作重點(diǎn)放在了和中國(guó)拼光伏上，導(dǎo)致美國(guó)氫能建設(shè)出現(xiàn)了近十年的空白。

2015年，Mirai進(jìn)入美國(guó)市場(chǎng)后，一度讓氫能源車(chē)重燃希望，但依然無(wú)法解決成本問(wèn)題。

美國(guó)已經(jīng)是Mirai的最大市場(chǎng)，到現(xiàn)在銷(xiāo)量還不到一萬(wàn)輛。2019年，美國(guó)加州一家名叫Air Product的化工廠發(fā)生氫燃料爆炸，一時(shí)間造成了加州氫供給短缺。同一年挪威和韓國(guó)也發(fā)生了類(lèi)似事故，Mirai本來(lái)就不多的銷(xiāo)量急轉(zhuǎn)直下。

同一時(shí)間，純電車(chē)卻在飛速滲透。

2014年6月，特斯拉官方宣布將開(kāi)放大量專(zhuān)利，這常被認(rèn)為是純電路線普及速度快的重要原因。但事實(shí)上，“專(zhuān)利開(kāi)放”只是讓其它企業(yè)不會(huì)被訴訟，而不是公開(kāi)某項(xiàng)技術(shù)的know-how。2015年，豐田也公開(kāi)了5680項(xiàng)燃料電池車(chē)的相關(guān)專(zhuān)利，沒(méi)掀起太大波瀾。

一項(xiàng)新技術(shù)的普及必然需要足夠低的成本，財(cái)政補(bǔ)貼只是一種方法，最終還得依靠大規(guī)模的量產(chǎn)降低供應(yīng)鏈成本。

純電路線能夠勝出，一方面是對(duì)終端產(chǎn)品的補(bǔ)貼，一方面在于大量資本投向了產(chǎn)業(yè)上游，誕生了一大批百億千億市值的零部件和供應(yīng)鏈企業(yè)，比如LG化學(xué)和寧德時(shí)代。

伴隨電動(dòng)車(chē)的滲透，上游供應(yīng)鏈也會(huì)在產(chǎn)能擴(kuò)張的同時(shí)大幅降低成本，2014-2018年間，國(guó)內(nèi)鋰電池價(jià)格從3元/Wh降低到了1元/Wh，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氫。

而Mirai的問(wèn)題是，它的供應(yīng)鏈實(shí)在太封閉了。

Mirai的燃料電池系統(tǒng)零部件供應(yīng)商幾乎完全來(lái)自日本，甚至不少公司就是豐田的子公司。汽車(chē)業(yè)往往有復(fù)雜的客戶認(rèn)證過(guò)程，成為認(rèn)證供應(yīng)商基本需要2到3年時(shí)間。正是由于過(guò)程繁瑣，車(chē)企選定了供應(yīng)商就不會(huì)輕易更換，新企業(yè)入行成本很高。

相比特斯拉對(duì)供應(yīng)鏈的開(kāi)放程度，豐田只是號(hào)召大家一起修一條高速公路，但他自己先建好了10個(gè)收費(fèi)站。

在這種情況下，除了本田、日產(chǎn)、現(xiàn)代幾家車(chē)企，幾乎沒(méi)有人愿意和豐田一起賭博。美國(guó)車(chē)企在朱棣文掌舵能源部期間就暫停了大規(guī)模的研發(fā)，歐洲公司嘗試過(guò)小規(guī)模的合作研究，但沒(méi)多少上市產(chǎn)品。缺乏終端產(chǎn)品作為開(kāi)路先鋒，氫能源供應(yīng)鏈的投資就止步于政府在碳中和目標(biāo)下的形象工程。

正如特斯拉在公開(kāi)專(zhuān)利的通稿中描述：我們真正的對(duì)手不是特斯拉以外的電動(dòng)車(chē)，而是從世界各地工廠駛出的燃油車(chē)。特斯拉不可能依靠自己的生產(chǎn)速度，單槍匹馬解決碳排放問(wèn)題。

2021年6月，豐田的親密戰(zhàn)友本田宣布停產(chǎn)氫能源車(chē)CLARITY。這款車(chē)在2016年上市，全球累計(jì)銷(xiāo)量不到2000輛。本田從2013年開(kāi)始與通用合作，成立了生產(chǎn)燃料電池系統(tǒng)的合資公司。隨著CLARITY停產(chǎn)，本田將全面倒戈純電車(chē)。

在聲明中，本田說(shuō)：我們對(duì)現(xiàn)有的每一種可能性進(jìn)行了研究，我們認(rèn)為氫能源存在一些困難的技術(shù)挑戰(zhàn)，大約10年內(nèi)，氫能源車(chē)不會(huì)成為主流[6]。

渺小的成功

氫能源車(chē)的另一個(gè)旗手是韓國(guó)現(xiàn)代，現(xiàn)代的氫能源車(chē)型Nexo已經(jīng)連續(xù)三年問(wèn)鼎氫能源車(chē)“銷(xiāo)冠”——加起來(lái)不到15000輛。

韓國(guó)氫能源車(chē)遇到的問(wèn)題是一樣的，加氫站的建設(shè)成本雖然比日本便宜，但也高達(dá)人民幣1500萬(wàn)元，這讓韓國(guó)政府的補(bǔ)貼顯得杯水車(chē)薪。韓國(guó)曾定下2020年114座加氫站的目標(biāo)，但至今只有不到100座。

2021年，豐田推出了新款Mirai，并再次強(qiáng)調(diào)了自己在氫能源車(chē)領(lǐng)域的野心，但豐田已經(jīng)在事實(shí)上倒向了純電路線。

2019年4月，豐田宣布將公開(kāi)兩萬(wàn)多項(xiàng)專(zhuān)利，包括包括混動(dòng)車(chē)、燃料電池車(chē)，唯獨(dú)沒(méi)有純電車(chē)。豐田普銳斯是迄今最暢銷(xiāo)的混動(dòng)車(chē)車(chē)型，但由于混動(dòng)車(chē)有兩套動(dòng)力系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂，加上豐田嚴(yán)格控制專(zhuān)利，大多數(shù)車(chē)企只將其視為過(guò)渡技術(shù)。

對(duì)此有媒體評(píng)論說(shuō)：豐田想讓大家繼續(xù)研究混動(dòng)車(chē)，延緩純電動(dòng)車(chē)的發(fā)展速度。

寶馬的iX5 Hydrogen

2019年4月，豐田章男來(lái)中國(guó)走了一圈，去清華大學(xué)做了個(gè)演講，成為數(shù)不多在清華講過(guò)話的汽車(chē)業(yè)人士，上一個(gè)來(lái)清華演講的還是以越獄著稱的日產(chǎn)前CEO戈恩。

在演講中，豐田章男說(shuō)了很多自己的中國(guó)情結(jié)，并稱2025年前，豐田將在中國(guó)推出10款純電動(dòng)車(chē)型。

《金融時(shí)報(bào)》在報(bào)道中說(shuō)：豐田在80年代拒絕了中國(guó)的“技術(shù)換市場(chǎng)”，把中國(guó)白白讓給了大眾。而在新能源車(chē)時(shí)代，中國(guó)變成了培育新技術(shù)的沃土——比如駕駛行為和路況數(shù)據(jù)，這對(duì)于未來(lái)開(kāi)發(fā)自動(dòng)駕駛汽車(chē)至關(guān)重要[9]。

相比馬斯克在紫光閣的神來(lái)之筆，豐田章男中國(guó)行的成色明顯不足。經(jīng)過(guò)了產(chǎn)業(yè)政策引導(dǎo)下的大規(guī)模投資，中國(guó)公司在新能源車(chē)上下游的多個(gè)核心環(huán)節(jié)都卡住了身位，豐田并沒(méi)有太多優(yōu)勢(shì)。

氫能源車(chē)并沒(méi)有死亡，在長(zhǎng)途運(yùn)輸和重型運(yùn)輸上維持著前進(jìn)腳步，但這個(gè)牌桌跟豐田沒(méi)什么關(guān)系。

在載重貨車(chē)這個(gè)子類(lèi)里，氫能源較電動(dòng)反而有比較大的優(yōu)勢(shì)，比如更長(zhǎng)的續(xù)航，更高的載重量，對(duì)成本的敏感度也更低，而且卡車(chē)可以長(zhǎng)期租用不用購(gòu)買(mǎi)。戴姆勒在終止和本田研發(fā)氫能源乘用車(chē)的同時(shí)，就把重心轉(zhuǎn)移到了重型車(chē)輛的開(kāi)發(fā)。

而在這個(gè)語(yǔ)境下，會(huì)發(fā)現(xiàn)日本人并沒(méi)有領(lǐng)先太多。

在純電車(chē)逐漸退補(bǔ)后，中國(guó)的補(bǔ)貼方向也轉(zhuǎn)向了氫能源，《關(guān)于開(kāi)展燃料電池汽車(chē)示范應(yīng)用的通知》中對(duì)氫燃料電池補(bǔ)貼做了全面調(diào)整，輕型和中型貨車(chē)大幅下降，重型貨車(chē)大幅上升，氫能源重卡也在多地試點(diǎn)投放。

美國(guó)的戰(zhàn)略導(dǎo)向則集中在上游環(huán)節(jié)，并提出了明確的目標(biāo)：到2030年使可再生能源、核能和熱能轉(zhuǎn)化制造清潔氫能的價(jià)格降低?80%?至?1?美元/千克（目前為?5?美元/千克），增加?5?倍清潔氫能生產(chǎn)的產(chǎn)量。

中國(guó)和美國(guó)都有足夠大的單一市場(chǎng)規(guī)模，也有足夠的財(cái)政能力和民間資本去扶持上下游的創(chuàng)新主體，在面對(duì)新技術(shù)時(shí)可以針對(duì)多條技術(shù)路線全面卡位，哪個(gè)路線容易成熟就集中扶持哪個(gè)。

但對(duì)財(cái)政力量不足的經(jīng)濟(jì)體來(lái)說(shuō)，產(chǎn)業(yè)政策往往面臨二選一的困難，每一次押注尚且風(fēng)險(xiǎn)巨大，就更不用說(shuō)多賽道多次下注。

這是日本的困境：試水純電，淺嘗輒止；發(fā)展混動(dòng)，歐美不理；押注氫能源，未來(lái)遙遙無(wú)期。

而汽車(chē)工業(yè)是日本絕對(duì)的支柱產(chǎn)業(yè)，占制造業(yè)銷(xiāo)售額的20%上下，在上下游帶動(dòng)了8.2%的就業(yè)。放在30年前，日本還有DRAM、面板、消費(fèi)電子這些足夠多的產(chǎn)業(yè)可以失去，但今天，不惜一切代價(jià)的成本越來(lái)越高了。

氫能源是個(gè)充滿理想主義的技術(shù)路線，它的問(wèn)題不是失敗了，而是只成功了一點(diǎn)點(diǎn)。

參考資料：

[1] Global Market for Passenger Hydrogen Fuel Cell Vehicles 2021

[2] Hydrogen cars won’t overtake electric vehicles because they’re hampered by the laws of science，the conversation

[3] hydrogen fuel cell cars：everything you need to know，寶馬

[4] Japan gambles on Toyota’s hydrogen powered car，金融時(shí)報(bào)

[5] Japan is betting future cars will use hydrogen fuel cells，金融時(shí)報(bào)

[6] Honda CEO says Toyota’s strategy to pursue hydrogen combustion ‘doesn’t seem feasible’，Electerk

[7] Hydrogen fuel cells are not as ‘dumb’ as Elon Musk says. Here’s how they could improve the EV market，F(xiàn)ortune

[8] Toyota"s New 2021 Mirai Still Won"t Make Hydrogen Fuel Cell Cars Relevant，F(xiàn)orbes

[9] Toyota’s rethink on China reflects new realities，金融時(shí)報(bào)

[10] 美國(guó)氫能戰(zhàn)略對(duì)我們有何啟示，中國(guó)科學(xué)院

作者：李墨天

編輯：羅松松