黄河氢内燃机牵引列车技术及应用前景分析

月光宝盒出车2024-10-10 09:20:46  128

12年前,在2012年汉诺威商用车展上,MAN展示了一款超低风阻的节能列车,成为那届车展当中的明星车型,但它仅是一辆概念车,用来展示MAN在空气动力学方面的先进理念;12年后,在2024年汉诺威商用车展上,重汽展示了一款黄河氢内燃机低风阻牵引列车,在惊艳亮相之后,很多资深观众会发现这两款车型有诸多异曲同工之妙。例如:仿生学的外部轮廓、楔形前脸、电子后视镜等等。但这两款车型最大的差异就是:前者是概念车,最终并没有实现量产;后者是一款可以实现量产的车型,其柴油版本牵引车已经上市销售,氢内燃机车型也具备量产条件。

黄河氢内燃机牵引列车?

?MAN低风阻概念列车

黄河氢内燃机低风阻牵引列车具有哪些核心技术优势?最适合应用在哪些场景?市场前景究竟如何?商车邦通过现场观摩,结合厂家公布的数据,对上述问题进行了全面分析。

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技术优势分析

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第一,超低风阻。根据厂家公布的数据,其风阻系数为0.286;相比之下,目前中国主流的平头重卡半挂列车风阻系数在0.57—0.59(配普通集装箱,车挂间隙1.3米)。重汽黄河超低风阻列车比普通半挂列车的风阻降低了50.2%,对降低能耗的贡献度为15%,这是其取得的一项重大技术突破。

采用了多项低风阻设计

第二,零排放。氢能源是目前行业公认的新能源商用车未来发展趋势,目前有两条技术路线:一是氢燃料电池技术,即用氢气与氧气发生化学反应进行发电,再用电能驱动车辆;二是氢内燃机,即将氢气作为燃料直接喷射进入气缸进行燃烧从而推动活塞做功,与现有的柴油、天然气发动机工作原理一致。由于是氢气在气缸内直接燃烧,最后形成水蒸气,所以氢内燃机也可实现零排放。

潍柴15升灵活燃料内燃机平台

在动力性能方面,其搭载了一台潍柴最新开发的WP15-H2-ICE氢内燃机。这是基于WP15DI灵活燃料发动机平台开发的氢内燃机,即模块化更改缸盖、涡轮增压、燃料滤芯等少数硬件,更改燃烧模型、电控程序等软件,即可满足柴油、LNG、CNG、氢气、甲醇等多种燃料的需求。这款氢内燃机的排量为14.6升,最大功率为530马力,最大扭矩为2700牛米,与目前主流的13升柴油发动机数据保持一致,可以满足总重36吨、4轴半挂列车100km/h高速行驶的动力需求。

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应用场景及市场竞争力分析

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黄河氢内燃机低风阻牵引列车的货厢受到外廓造型影响,后部的高度有所降低,其货厢容量会比同等长度的货厢低20%左右,不太适用于轻抛货物运输,例如快递。但是这款货厢非常适和高附加值、高密度、高时效的货物运输,例如快运、冷链等场景。针对快运场景,建议将两侧改为布帘,从侧面用叉车进行装卸货物,则装卸效率远高于目前传统后门装卸;针对冷链场景,后部车门的高度在2米左右,不影响小型叉车的装卸工作,其容积可以满足22吨冷冻货物码放。

在时效性方面,这款牵引车的最大功率为530马力,最大扭矩为2700牛米,后桥速比可选2.71,由于是4轴半挂列车,总重为36吨,则最高速度可达到110km/h,平均速度可达到90—100km/h,满足600公里8小时到达的时效性要求。

评价这款黄河氢内燃机低风阻牵引列车的市场竞争力有两个关键指标:1、车辆价格;2、使用成本。

在牵引车价格方面,由于这款车型采用的氢内燃机,是基于潍柴WP15DI灵活燃料发动机而开发,硬件方面只是模块化更改缸盖、涡轮增压、燃料滤芯等少数零部件,这些成本理论上不超过发动机价格的30%;软件方面则需要更改燃烧模型、电控程序等,相当于全新开发,会增加大量的研发成本。但只要年产量提升到1万台之后,即可平摊研发成本。

这款车型成本增加最大的部分是储氢装置,目前行业价格为0.3万元/公斤。这款车型安装了8个氢气罐,每个氢气罐可装载8公斤氢气,总共64公斤,即氢气罐的价格就要增加19.2万元。假设这款黄河氢内燃机牵引车价格控制在70万元左右,而相同功率和规格的氢燃料电池车型的价格在150万元,在没有政策补贴的情况下,前者更有市场竞争优势。

在使用成本方面,根据重汽官方数据:这款车型装载64公斤氢气可续航800公里,相当于百公里气耗8公斤。

氢气的价格与纯度强相关。氢燃料电池内部有很多贵金属薄膜,杂质会导致其使用寿命降低,因此需要使用纯度为99.99%的氢气。用电解水制造的氢气纯度可以达到99.99%,大约55度电制造1公斤氢气。目前氢气出厂价为50元/公斤左右,各地经过补贴后的价格为25元/公斤(重庆)、30元/公斤(成都),总重49吨6轴氢燃料电池半挂列车的气耗为11—12公斤/百公里,其燃料费用达到了3元/公里左右,远高于LNG重卡和柴油重卡,这是制约氢燃料电池车型发展最大的障碍。

氢内燃机重卡相对于氢燃料电池产品的优势是对氢气纯度的要求有所下降,加氢的价格也会随之大幅下降,在燃料成本方面和柴油及燃气相比具备了竞争优势。

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