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氢能应用典范:欧洲城市清洁氢能项目(CHIC)

作者:中国储能网新闻中心 来源:中欧区域经济合作中心 发布时间:2018-09-28 浏览:

中国储能网讯:世界当前对于氢能的应用主要体现在氢燃料电池产业上。欧盟作为最早涉及氢能源的地区之一,把燃料电池和氢能源技术发展成为能源领域的一项战略高新技术,使欧盟在燃料电池和氢能源技术方面处于世界领先地位。为了更好地应对能源和气候变化的挑战,帮助欧盟实现其2020年的减排目标,为此欧盟出台一系列扶持政策。

其中最重要的政策,莫过于欧洲城市清洁氢能项目CHIC(Clean Hydrogen in European Cities project)。这个项目是欧盟向全球展示零排放公交车的大型项目,已经成为氢能源实际应用的全球典范。

该项目在欧洲许多城市以及加拿大一个地区设立了燃料电池公交车车队及加氢站。CHIC项目总预算为8180万欧元,项目2010年启动,2016年12月结束,共示范54辆燃料电池公交车,分别运行于瑞士阿尔高州小镇、意大利东北部城市博尔扎诺、英国伦敦、意大利米兰、挪威的奥斯陆,德国的柏林、科隆和汉堡,此外还包括加拿大的惠斯勒。

(欧洲CHIC项目可再生能源制氢示范城市汇总表)

 CHIC示范城市概览

❶、阿尔高州-Postbus:

瑞士北部的阿尔高州是该国人口最密集的地区之一,该城采取了相应的能源战略来减少当地的碳排放。为了达到这些目标,阿尔高州开展了包括燃料电池客车和柴油混合动力车的部署。负责运营该项目的瑞士邮政巴士(PostBus)CEO Daniel Landolf对燃料电池技术评价积极:“PostBus对项目非常乐观。燃料电池巴士为乘客提供安静而平稳的出行,受到乘客和司机的广泛关注和欢迎。”

❷、博尔扎诺-SASA:

意大利南蒂罗尔州博尔扎诺自治省正在为气候保护采取行动。随着“能源南蒂罗尔2050”气候计划的推进,南蒂罗尔希望在2030年之前定位为可持续绿色出行的示范区。自治省的运输部部长Florian Mussner如此评价:“南蒂罗尔州博尔扎诺自治省将通过实施各种措施来减少运输领域的二氧化碳排放量。这包括进一步扩大全省的公共交通,鼓励减少个人交通使用,增加多式联运,从长期看用可再生能源代替化石燃料,以扩大电动汽车在个人和公共交通出行的比例。”

随着2013年巴士运营商SASA在城市路线上推出前五辆燃料电池客车,南蒂罗尔州博尔扎诺自治省已然给出了强有力的政治信号。未来几年的目标是在城市和郊区公共交通部署更多的无排放公共汽车。

❸、伦敦-Buses :

伦敦已经开始发展清洁大巴技术以应对城市空气质量恶化的问题。到2019年,伦敦中心地区将成为极低排放区(ULEZ)。在该区域运营的所有双层巴士必须符合欧盟VI标准,并且所有的单层巴士都应该达到零排放。

伦敦市分管交通的副市长Valerie Shawcross :“净化有毒气体是伦敦面对的最大环境挑战,并且对于一个低碳城市,氢能源技术起到一个至关重要的作用。在这个项目的帮助下,伦敦已经成为首批在车队中使用氢燃料电池大巴的城市之一。我们正与这个产业合作来构造一个美好的愿景。”伦敦市市长还建议从2018年起只有柴油混合动力或者零排放的双层大巴能够加入巴士车队(Buses)。

❹、米兰-ATM:

米兰正在寻找改善城市空气质量的方法。米兰的巴士运营商Azienda TrasportiMilanesi(ATM)正在寻找能够实现成本与清洁效果平衡的清洁能源技术。除了燃料电池大巴,ATM也在考虑混合动力等潜在技术。

ATM巴士司机教练Pacillo Tommaso:“燃料电池车辆驾驶性能十分优越,并且没有振动与噪声。巴士司机们非常喜欢它们的外观和机动性。教练可以非常简单地教会巴士司机如何驾驶以及使用这些巴士。司机们被乘客的热情打动,特别注重提高服务质量并且乐于解答乘客的问题。”

❺、奥斯陆和阿克斯胡斯-Ruter :

位于北欧的挪威奥斯陆以及阿克斯胡斯周边地区设置的环境改善目标非常宏大。奥斯陆方面宣布到2020年,城市的碳排放将减少50%,而阿克斯胡斯的目标是到2030年减少50%的碳排放。Ruter作为该地区的公共交通机构正努力确保所有公共交通工具在2020年底之前将只使用可再生能源。

Ruter的CEO Bernt Reitan Jenssen:“在参与CHIC项目的过程中,我们收获了关于测试运行中的燃料电池公交车的宝贵经验。这为我们今后加速实现公共交通零排放的商业化和战略部署提供了很大的帮助。”

❻、柏林-Total:

德国首都柏林的交通计划包括了一些关键措施,它的目的在于更多的使用公共交通工具,利用可再生能源发电。德国Total公司的运营总监Guillaume Larroque说到:“作为氢气运输网的领导者,Total独自运营德国22个公共加氢站中的9个,我们确信像柏林这样的主要城市,燃料电池公交车可以在减少排放方面发挥重要作用,并且还将有助于增加现有加氢站的容量。在柏林,我们使用的是来自风电场的100%绿色氢气,经过与合作伙伴的共同努力,我们能够通过Schönefeld的专业设备生产绿色能源。”

❼、科隆-RVK :

2013年,北莱茵威斯特法伦州通过了一项气候保护法,其目标是到2020年将该地区的温室气体排放量减少至少25%。通过CHIC项目,科隆地区的公共交通运营商RegionalverkehrKöln(RVK)制定目标,用替代动力总成取代其整个柴油车队。 从2030年起,RVK将只购买零排放公共汽车。

RVK运营总监CarstenBußjaeger提到:“从区域公共交通运营商的角度来看,如果你正在寻找零排放解决方案,燃料电池客车是最好的选择,因为它们加氢时间短,最重要的是它们的续航里程和灵活性。 此外,向我们的车队引入燃料电池巴士时,我们不需要改变或调整我们的操作程序。 并且,他们不排放有害气体,这是他们最大的优点。”

❽、汉堡-Hochbahn :

汉堡,德国第二大最大的城市,是可持续发展和气候保护的典范。这个城市的目标是在2050年减少80%二氧化碳排放量。燃料电池客车的公交车不排放空气污染物,因此从2020年起,HOCHBAHN将只购买零排放汽车。

HOCHBAHN董事会Ulrike Riedel:“城市交通量的增长以及相应的污染和噪声排放对我们所有人都构成了巨大的挑战。 然而,HOCHBAHN的目标是进一步改善他们的服务,以保护气候和改善空气质量。 因此,从2003年起,我们已经开始经营燃料电池客车。”

9、惠斯勒-Whistler Transit Ltd.:

惠斯勒位于加拿大的不列颠哥伦比亚省,是一个山区度假胜地。不列颠哥伦比亚省运输署是负责协调该地区公共运输的省级官方办事处,十多年来,它一直参与燃料电池巴士的部署工作。

惠斯勒交通运输责任有限公司Juan Carlos Gomez:“Whistler Transit Ltd. 是太平洋西部交通的一个部门,它一直是世界上最大的燃料电池巴士运营和维护的主管机构。运营车队确实有一些挑战,但是我们合作伙伴及赞助者的技术支持、强大的团队合作、承诺和好的领导层帮助我们坚持了下去。该项目的结果是惊人的:该重型车辆可乘坐60名乘客,零排放,而且在恶劣天气下表现良好。”

项目成果

巴士运营篇

燃料电池巴士的运营已经非常成功,它满足了公共交通日常运作十分苛刻的要求。

➀. CHIC所有的54辆燃料电池巴士运行数据汇总如下:

■行驶里程超过900万公里,绕地球可达233圈。

■整个燃料电池系统工作约500,000小时

■证实燃料电池巴士每天可以工作超过20个小时,并且拥有350千米的行驶里程。

■燃料效率高,相比油耗降低26%。

■相比于传统柴油巴士,二氧化碳排放量减小了85%,减小了6800吨二氧化碳当量。

➁. 巴士运营的主要成就体现在如下几个方面:

(1)新一代的节能技术

混合动力系统使得燃料电池系统更小更便宜,这能够延长其使用寿命,保证更好的氢气利用率。

(2)完全的市场化运营

运营商已经有能力让燃料电池巴士来提供每天的交通服务工作。在项目结束时,整个车队的巴士基本上达到了供应目标的85%。

(3)新的维修理念

燃料电池巴士运营人员可以进行内部维修工作:这是将燃料电池技术纳入公交运营商政策商业运营环境的重要一步。

(4)巴士运营的优秀经验

降低技术成本

CHIC项目在欧洲各地通过联合采购大型燃料电池汽车,降低了成本,释放燃料电池客车的市场潜力。

提高可行性

运行可用性需要达到或超过柴油公共汽车,形成技术商业化更为成熟和更完善的供应链。

燃料电池公共汽车10-15年寿命的策略

在项目中试验的燃料电池巴士的寿命表现优秀,然而对于完全商业化的产品,燃料电池巴士供应商须为巴士的整个10-15年的寿命制定策略,这涉及更长寿命的燃料电池堆或用于更换燃料电池的低成本程序。

重视培训

政府应该为公共汽车司机的培训和进修课程分配足够的时间和财政资源,并为车场管理者、急救人员等提供培训。

政策推动清洁空气法规

地方当局和国家监管机构将通过在某些区域(例如伦敦超低排放区)强制实行零排放公共交通,在引进这些技术方面上发挥关键作用。

基础设施建设篇

➀、CHIC项目中的加氢站数据

■高度可用性:在整个项目的平均使用情况中,加氢站的可用性达到97%

■支持燃料电池汽车在服务一整天后在不到10分钟内完成加氢

■加氢能力超过200公斤/天,可为现有的燃料电池客车加注氢气。

■累计加注超过120万公斤氢气,加注次数接近62,000次。

■在欧洲站点平均每次加注约17kg,加拿大每次加注25kg

■节约使用超过430万升的柴油。

➁、加氢站运营的经验和建议

(1)全面覆盖所有公共汽车站的加氢站网点

开发适合于对全部燃料电池巴士加注的加氢站,即每天100多辆。要制定统一的行业标准,在统一的标准下实现对加氢站的统一管控。

(2)全欧洲层面协调行业标准

CHIC项目收集了政府参与燃料电池车经营的实践信息,这将有助于在其他城市的燃料电池公交车部署。欧洲范围进一步统一了法规,规范和标准(routine checking standard,RCS),防止因氢气加注基础设施审批程序过于冗杂,从而耽误整体的燃料电池汽车的布局。

项目的借鉴意义

➀、污染物零排放

和柴油巴士相比,氢燃料电池巴士具有显著的优点:行驶时除了水蒸气没有其他排放,与之相对,即使是欧VI高标准的柴油车仍然会排放氮氧化物和颗粒物。比如,一个12米长的公交车,行驶每千米平均排放0.45克的氮氧化物和6毫克的颗粒物,每燃烧1升柴油还会产生2.67千克的二氧化碳。氢燃料电池巴士避免了以上所述的全部排放。

➁、碳排放量少

为了获得燃料电池汽车对环境影响的所有数据,CHIC通过量化燃料电池寿命周期来对其环境影响做进一步研究。包括了从原材料制备,汽车生产,氢能的生产和汽车的保养等一辆燃料电池汽车生命周期内的所有环节(如下图所示)。

假定所有评估车辆的配置信息都相同,采用CHIC中氢燃料电池的巴士,车长12米,每百公里平均消耗9千克氢气,这些氢气中有72%来自绿色能源,另外28%由传统能源制备。从上图可以看出,虽然在行驶过程中不排放二氧化碳,但是燃料电池巴士在使用过程中仍然存在温室效应潜值。这是由于在电力制造,氢能生产以及巴士的维护保养过程中需要必要的设备和基础设施。

对燃料电池公共汽车的全生命周期分析可以得出:与相应国家最先进柴油公交车相比,应用混合来源的氢燃料电池可以降低43%的温室效应潜值。如果氢能全部来自清洁能源,那么温室效应潜值可以下降85%。

➂、燃料电池巴士的可持续性高

应用LCA(Life Cycle Assessment生命周期分析)方法来更全面地评估燃料电池汽车的可持续性。关于可持续发展我们有以下的思考:我们今天使用的东西,我们的后代在未来是否仍可以使用?是否会对环境和子孙在未来的生活质量产生消极影响?为此我们分析了燃料电池公交车的环境影响、经济可行性和社会接受度。其结果是,与柴油巴士相比,燃料电池巴士表现出极大的可持续发展优势。这当中,使用绿色能源制备的氢能,是降低公共交通碳排放的关键。

结语

城市清洁氢能项目(CHIC)是欧洲努力十五年研发的成就。该项目的成功,证明了燃料电池公交车可以为促进城市交通低碳化、提高城市空气质量、降低环境噪音提供切实可行的解决方案。燃料电池公交车的机动性可以与柴油机公交车相媲美,并且不会影响公共交通的运行效率。CHIC项目的一个持续性任务就是增加公众对于燃料电池公交车的认知和兴趣。

所以,欧洲项目区已经开始着手准备更大规模的筹划,新计划由燃料电池和氢能公共事业组织(FCH-JU)、公交车运营商、政府部门以及燃料供应商联合倡议,目标在 2020 年投放上百辆公交车。同时,对于正在寻找方法消除公共交通尾气排放的城市而言,燃料电池公交车依然是它们的最佳选择。

文章来源:中欧区域经济合作中心

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关键字:氢能

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