从2014年前后国内新能源汽车正式拉开帷幕到今天,十年时间行业产生了翻天覆地般的变化,但续航焦虑始终是困扰消费者的痛点。
日常出行,尤其是在有家用充电桩的情况下,续航焦虑倒也不明显,可一旦需长途出行,纯电车续航低、补能慢的问题就会凸显出来。若是恰逢春节、五一、十一等节假日,亦或冬季天气寒冷的北方地区,开纯电车跑长途堪称折磨。而且在高速和低温状态下,纯电车的能耗也会剧增,导致出行成本上升。
正因如此,国内市场插电式混动汽车(包含增程式)才会得到广大消费者认可,增程器俨然成为了新能源汽车的核心竞争力之一。
不过并非所有企业都将纯电车“增程”的希望放到了油箱,专注于太阳能技术应用的GoSun公司,日前推出了一款可展开式太阳能充电盒,能够利用太阳能随时随地为汽车充电。国内太阳能(光伏)技术应用广泛,已有不少企业建设了光伏发电、储能、充电一体站。
如今越来越多车企将太阳能发电设备与纯电动车结合,利用太阳能发为纯电动车补能,似乎计要其打造成下一代增程器,但太阳能发电设备真的能承担起重任吗?
续航焦虑困扰用户,“油箱”才是核心竞争力
为了解决用户焦虑,车企和相关供应商提出了诸多方案,例如高端车型正在普及的大电池和超级快充。
通过大电池提升续航能力,再以5C快充缩短补能时间,确实是解决续航焦虑的不错方案,但该方案存在两个问题。首先,传统锂电池能量密度几乎达到了上限,提高容量就意味着需要增加电池的体积和重量,电池重量会影响到汽车的续航,体积太大也可能导致车内空间不足。因此,电池大小不能无限增加。
其次,大电池意味着更高的成本,难以下沉市场。如今搭载大电池和5C快充的车型并不少,但主要集中在20万元以上。作为参考,大多数车企的100度电池都不是标配,如果想从75度的“标准配置”升级至100度电池,选装价格基本在2万到到5万元不等。
供应链方面,国内外企业正致力于固态电池的开发,此类电池能量密度更高,能够有效解决大容量电池体积和重量的问题,但成本偏高,依然无法实现下沉市场。
蔚来、飞凡、睿蓝等部分品牌,则拿出了换电方案,意图通过补能时间更短的换电模式解决用户续航焦虑。然而换电站建设费时费力,大多数品牌换电站建设进度缓慢,唯有蔚来表现稍好。不过蔚来在售车型价格普遍偏贵,第二品牌乐道旗下的产品也在20万元以上。
许多解决续航焦虑的方案不是不能用,也不是不好用,只是由于成本偏高,难以惠及每一位新能源汽车用户。探索过多种解决方案后,车企和消费者都已明白,当下油箱才是解决续航焦虑的关键,热效率更高的增程器才是核心竞争力。
乘联会数据显示,2024年第二季度,国内新能源汽车销量约占全球市场的66.8%,插混车销量约占全球市场的77.8%。国内高端SUV市场,理想和问界凭借增程式技术占据了领导地位,原本专注纯电动车的阿维塔品牌,已转投混动技术怀抱,预计将于9月发布阿维塔11/12的增程式车型。
埃安、智己、极氪等品牌也传出了将推出增程式汽车的消息,其中埃安和极氪的增程式产品最快2025年上市。毫无疑问,增程器不但成了新能源汽车的核心竞争力,还是车企眼中提升销量的大杀器。
不过推动新能源汽车行业发展,目的本就是减少碳排放和对化石燃料的依赖。插混车型虽然能耗低一些,但很多时候依然需要消耗汽油,未能彻底摆脱燃油车的本质,如北京插混车型无法免摇号,待遇不如纯电动车。
更加环保的太阳能充电设备,给了新能源汽车企业新选择,但太阳能发电设备能够承担起重任,取代传统增程器吗?
发电效率提升,车载太阳能设备迎来曙光
关于车载太阳能发电设备能否取代传统增程器,若是在过去,小通肯定会说肯定不行,但今天小通却觉得有希望了。原因无他,过去丰田车载太阳能发电设备给小通的印象太差了,而GoSun的设备则给小通带来了惊喜。
丰田bZ4X(铂智4X)提供太阳能穹顶选装服务,价格高达2万元,官方称其一年可以提供1750公里续航。平均下来,bZ4X的太阳能穹顶每天发电可提供不到五公里续航,按照公共充电桩1.5元/kWh、bZ4X百公里能耗11.6kWh(官方数据)计算,大约需要六十多年才能回本。
丰田bZ4X的太阳能穹顶能量转化效率太低,丝毫没有选装价值。GoSun的太阳能充电盒则不同,官方介绍称该设备重约32kg,高仅12.7cm,折叠状态下顶部太阳能电池板发电功率可达200W,而且对于汽车的风阻系数基本没有影响,行驶过程中也能为汽车充电(拖着充电线感觉有点危险),可承受160km/h车速。
展开状态下,GoSun太阳能充电盒功率可达1200W,理想状态下每天可为纯电动车补充约50公里续航,实际使用中每天可提供约16-32公里续航。需要注意的是,该设备展开后会覆盖前后车窗,虽然展开状态下也能承受50km/h的车速,但会妨碍视线,最好停车后再展开充电。
该设备售价2999美元(约合人民币2.1万元),同样按照1.5元/kWh计算,续航取实际使用最高值32km,大约十年能够回本,一年可增加续航里程11000公里。
结合可增加续航里程、产品价格和回本时间等因素来看,GoSun太阳能充电盒是一款可以买,实用性还行的产品,但仍称不上优秀。太阳能发电设备使用寿命一般都比较长,而且可以安装在不同车辆上,未来换车后也能用,喜欢露营的纯电动车车主完全可以买,在野外不便充电的地区,太阳能发电板一天发电大约四五度,足够为娱乐设备供电。
但作为增程器,每天发电续航只能行驶数十公里还远远不够。按照长途一天驾车行驶1000公里计算,纯电动车本身能够提供大约五六百公里续航,太阳能充电设备可能需要提供三四百公里续航,才能达到增程器的作用。
滴水穿石,非一日之功。现阶段太阳能充电设备的确难以满足我们对增程器作用的期待,但从丰田到GoSun,车载太阳能充电设备的进步,让我们看到了此类设备成长为“下一代增程器”的希望。
不过期待何时能转化成现实,则要看汽车和光伏两大行业头部企业能否齐心协力研发技术,解决行业的种种难关。
重任在肩,全行业仍需努力
车载太阳能充电设备使用价值偏低主要有两大原因,第一,能量转化效率太低。目前普通的太阳能充电板将光能转化成电能的平均效率不足20%,大量光能被浪费了。第二,车身覆盖面积太小。无论是GoSun还是丰田bZ4X,行驶过程中能够接收光能的区域其实只有穹顶部位,若能用太阳能发电板覆盖整个车身,发电量肯定也能上升。
解决这些问题需要全行业共同努力,产业链方面,入局太阳能发电的车企不在少数,例如比亚迪2008年入局光伏产业,特斯拉和吉利2016年进军光伏行业,丰田、福特等车企也陆续进入了光伏行业,并纷纷瞄准了钙钛矿型太阳能电池(以下简称:钙钛矿电池)。
与传统硅基材料太阳能发电板相比,钙钛矿电池一方面成本更低,有利于降低产品价格,提高车载太阳能电池板的实用性,另一方面,钙钛矿电池可以作为车身涂层实现太阳能发电,甚至车窗玻璃内都可以嵌入钙钛矿电池。基于钙钛矿材料,汽车接收光能的区域能够大幅增加,从而提高发电功率。
能量转化效率方面,国内头部光伏企业通威量产的钙钛矿电池效率达到25.67%,超过了普通的钝化接触电池、钝化发射极和背面电池、铝背场电池的转化效率。
现阶段相关企业还没有完全开发出钙钛矿电池的潜力,理论上来说钙钛矿材料的转化效率能够超过30%。除此之外,有机类光伏材料凭借低成本、柔韧性强等优势,也有机会在汽车领域发挥出作用。
国内光伏产业非常发达,A股光伏板块的总市值约为14000亿元,在汽车领域,光伏的身影也越来越多,太阳能发电板更是几乎成了房车标配。只是在给纯电动车补能方面,因转换效率和覆盖面积限制,暂时未能表现出太大作用。
不过随着技术的进步与材料的突破,车载太阳能发电设备的功率将逐步提升,太阳能发电或许真的有一天能够承担起纯电动车增程器的作用。
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