歐洲清潔都市交通試點項目面面觀

十個歐洲城市目前正在試用以氫氣燃料電池為為的公共汽車在美國加利福尼亞州，由州政府和提供服務的公司組成的“燃料電池合伙伴”也在棕櫚泉附近運行著50多輛非汽油客車，包括由當?shù)靥栯姵禺a(chǎn)生的氫氣客車。中國做好了進行了同樣試驗的準備了嗎

公共交通使用氫氣燃料電池為動力的時代也許還沒有到來，但是2004年，一隊氫氣燃料電池公共汽車在多個國家的城市試用。這種國際范圍的試用還是有史以來第一次。作為“歐洲清潔都市交通“項目(Clean Urban Transport forEurope，簡稱CUTE)的一部份，倫敦、馬德里、阿姆斯特丹、巴塞羅納和漢堡這幾個歐盟城市的乘客將有機會乘坐三種特制的以氫氣燃料電池為動力的公共汽車的一種。德國斯圖加特、盧森堡、葡萄牙的波爾圖、瑞典的斯德哥爾摩和冰島的雷克雅未克則在試用特制的梅賽德斯—奔馳公司的西塔羅型城市公車。澳大利亞西部的珀斯也將參與這個項目。

1999年到2001年期間，美國城市芝加哥、棕櫚泉以及加拿大城市溫哥華進行了有限的嘗試，歐洲大陸在這樣大范圍內(nèi)試用燃料電池為動力的公共汽車還是第一次。

這一為期兩年的試用項目(2003年至2005年)由歐洲委員會提供部份資金。整個項目耗資5200萬歐元，歐洲委員會提供了1850萬歐元。歐洲委員會還向愛爾蘭的“生態(tài)城市交通系統(tǒng)”另外提供了250萬歐元。這個項目的目標是試驗這些車輛的機械設計、必不可少的充電基礎設施以及公眾對這一技術(shù)的接受程度。這十個城市建立了個個充氣站，每個充氣站使用不同過程產(chǎn)生氫氣，展示產(chǎn)生氫氣的各種靈活方式。這十個充氣站中有五個充氣站使用現(xiàn)場電解裝置：雷克雅未克和漢堡使用挪威“挪斯克氫”公司設計的系統(tǒng)，斯德哥爾摩使用加拿大“斯圖亞特能源系統(tǒng)”設計的系統(tǒng)，阿姆斯特丹和巴塞羅納使用比利時“旺德堡技術(shù)公司”設計的系統(tǒng)。英國石油公司把在倫敦生產(chǎn)的低溫液氫裝在氣罐車里，在盧森堡和馬德里壓縮氫氣．同時還在波爾圖和斯圖加特現(xiàn)場為車隊改良天然氣。

新型的公共汽車

這些客車是在德國曼海姆戴姆勒克萊斯勒裝配廠根據(jù)系列生產(chǎn)條件生產(chǎn)的，其重負荷燃料電池發(fā)動機由溫哥華“巴拉德動力系統(tǒng)”設計和制造。這家公司仍然被認為是世界上制造這種質(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池的領頭人。這種205千瓦電能的燃料電池發(fā)動機由壓力為350巴(壓強5000)的氫氣氣缸供氣。這些客車長12米，運距200公里，最高速度每小時80公里，依每種車的使用性能而定，可以承載上至70位乘客。

電機和自動變速器設置在客車的后面。車上有三個沒有臺階的門，乘客車廂地板低，噪音小，乘坐起來非常舒服愜意。與1996年在里斯本、柏林以及哥本哈根示范的120千瓦電能的鉸接型設計以及1999年以來在慕尼黑機場停機坪使用的140千瓦電能氫動力內(nèi)燃發(fā)動機客車相比，這一型客車的動力性能有了大大提高，令人印象深刻。

梅賽德斯一奔馳公司的西塔羅客車的設計是在車的前身裝置一束質(zhì)子交換膜燃料電池。這些電池消耗氫氣和氧氣，從車的尾管排出(或者也可裝罐的)純水。與現(xiàn)在廣泛運用在固定設備上的固體氧化物燃料電池不同，這些電池在攝氏80度－120度這一相對較低的溫度范圍內(nèi)運作。高度精密的動力電子和傳動技術(shù)從205千瓦電能的電池束產(chǎn)生的功率為297制動馬力(bhp)(從260千瓦電能的電池束產(chǎn)生的功率高達354制動馬力)。燃料電池束、散熱件、氫氣擴散器以及九個氣缸和電動機一起安裝在車頂上，變速器、驅(qū)動軸和機械后軸則都裝在車的后部。

這一型客車毛重15噸，其中包括44公斤純氫氣(約1890公升)。這種12米長的車型和15米長的三軸客車以及18米長的鉸接型客車同屬于西塔羅型中的一種。

城市交通中汽車加速和剎車頻繁，再生制動技術(shù)的使用使得這型車把制動時產(chǎn)生的動能儲存起來，然后使用在隨后的啟動和加速中。車上安裝了具有創(chuàng)新意義的“超級儲能器”，用來儲存電量。

對這些部件進行試用得出結(jié)論說，在正常的城市交通中，能源的再生能幫助減少15％的燃料消耗。沿固定路線運行的公共汽車可以有控制地制動、最大限度地回收能源，從而獲得最佳的燃料效率?！皻W洲清潔都市交通”項目根據(jù)交通控制標準的不同以及氣候和地形對比等因素而選擇了試點城市。和其它以碳氫為基礎的技術(shù)相比，燃料電池系統(tǒng)的整體效能現(xiàn)在正在達到60％的水平(內(nèi)容發(fā)動機的效能一般在15％左右)。

對效能論的反對意見在于兩種燃料遞送系統(tǒng)的比較上：一個是“從油井到方向盤”，另一個是“從氣罐到方向盤”。歐盟內(nèi)部沒有類似美國加利福尼亞洲“零排放車輛”那樣的政治運動。歐盟把二氧化碳看作是整體經(jīng)濟中的一個因素，并且將從2005年開始實施第一套排放指標交易措施。英國從2002年起已經(jīng)成功地率先開始做了。

重新考量加氣問題

氫氣燃料電池加氣站在設計上跟普通的汽油加油站十分類似，使用包括加拿大“斯圖亞特能源系統(tǒng)”在內(nèi)的不同的加氣系統(tǒng)。一般來說加氣站的氣BENG一次能給客車加40公斤的氫氣，加氣站裝配的站內(nèi)電解裝置每天能夠生產(chǎn)120公斤的氫氣。加一次氣一般需要不到十分鐘的時間，加氣的工人在學習有關技術(shù)的時候也沒有表示有任何問題。隨著電接地、直線分離以及氣門被綜合到設計中，氫氣的遞送安全系數(shù)和汽油的遞送安全系數(shù)相當，氫氣泄露幾乎是不可能發(fā)生的事情。斯圖亞特的“社區(qū)加氣車”已經(jīng)達到了歐盟所制訂的標準。由于氫氣是一種相對惰性的氣體，而且沒有什么“溫室效應”，因此從環(huán)境保護來說，加氣過程和普通的加油過程相比可能更有益一些， 因為加油站汽油外泄是經(jīng)常發(fā)生的事。

低排放

氫氣燃料電池最大的好處當然是在廢氣排放上。歐洲為2005至2008年規(guī)定的排放標準主要針對氧化氮以及十微米以下的微粒排放物。上世紀九十年代以來，催化式排氣凈化器技術(shù)的發(fā)展正在成功地將柴油發(fā)動機的氧化氮排放從每千瓦小時14克降低到每千瓦小時3克。十微米以下微粒物的排放也有大幅度的降低。歐洲那怕只在有限范圍內(nèi)運用類似氫燃料電池這種零排放技術(shù)，就能夠很容易達到2008年的排放規(guī)定。

那么氫燃料電池客車都有哪些缺點呢？

據(jù)1999年到2001年間參與溫哥華試點的司機說，燃料電池客車的加速比較慢。溫哥華“海岸山客車公司”的幾個司機說，雖然溫哥華近年開辟了更多“多乘客車輛”專用的車道，雖然公車專用線從整體上緩和了緊張情況，但是由于這個城市的坡度比較大，他們還是無法以正常速度合流。

在燃料電池發(fā)動機的范疇內(nèi)，質(zhì)子交換膜的堵塞會嚴重影響發(fā)動機的性能，其中一氧化碳所造成的損害尤其嚴重。就連氫氣純度達到99．99％的電池內(nèi)都含有上游碳氫源的痕跡。需要通過一種鉑催化劑將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳。電池內(nèi)的膜電極組合必須置換，服務會因此中斷。

但是在像溫哥華這樣一個已經(jīng)在實行“空氣維護”項目的城市，從事這些日常的發(fā)動機維修工作并不比測量尾氣排放以及隨之而來的發(fā)動機調(diào)整和再測量更花費時間。

固然干凈了……但是安全嗎?

公眾對氫氣安全的認識仍然千差萬別。不過最近的一項民意調(diào)查顯示，在后9．11的世界，公眾在旅行時對他們頭頂上或者腳底下有一種相對比較容易揮發(fā)的燃料來源并不那么擔心，他們更擔心的是日常生活中其它的危險。

運輸幾個氣缸的壓縮氫氣顯然有其不利的地方，目前的研究正在探討使用金屬“氫化合物”技術(shù)所帶來的可能性。這種技術(shù)把氫氣附著到金屬表面，然后不斷釋放出來，為電池提供燃料流。眼下，這種技術(shù)還無法成為一種直接的替代物，部份原因在于，相對于金屬量而言，氫氣的釋放量比較小。但是使用可逆反應技術(shù)來產(chǎn)生熱(它本身可以用在電池反應過程中)以及產(chǎn)生氫氣則具有很大的前景。

提高生產(chǎn)量

成本因素是另一個有待克服的主要障礙。“歐洲清潔都市交通”項目的客車還無法和柴油客車競爭(柴油客車運行的成本在每千瓦電80美元至100美元之間)，也無法和天然氣客車競爭(每千瓦電將近200美元)。在對所有相關的成本進行估算后，歐洲西塔羅客車的運行成本在每千瓦電1000美元左右。

降低成本的辦法當然在于大批量生產(chǎn)以及大范圍內(nèi)商業(yè)化的努力，而這種努力現(xiàn)在正在開始進行。

“歐洲清潔都市交通”客車的燃料電池制造商巴拉德動力系統(tǒng)公司將在2005年啟動第二個大規(guī)模生產(chǎn)設施(目前還沒有披露具體地點)。他們公司的“一廠”2000年在其溫哥華總部旁邊啟動，當時的加拿大總理克雷帝安親自出席了啟用儀式。人們預期“二廠”將是“一廠”生產(chǎn)能力的十倍，每年將出產(chǎn)30萬個汽車燃料電池。這樣的生產(chǎn)量將有助于達到每千瓦電50美元的成本值。許多行內(nèi)人士認為，只有降到這個水平，燃料電池汽車才能夠獲得廣泛的采納。如果說上世紀九十年代標志著市場對燃料電池的追求期，新千年的到來標志著技術(shù)和工業(yè)需求的結(jié)合，那么“歐洲清潔都市交通”項目可看作是燃料電池在抵達國際舞臺前在公交領域的第一個后代。

巴拉德動力系統(tǒng)公司總裁費羅茲·拉蘇爾最近承認，氫燃料電池要獲得廣泛采納，也許需要一件類似上世紀七十年代石油危機那樣具有催化作用的市場大事。不然的話，氫氣燃料電池將不得不通過電池制造商和汽車行業(yè)之間的戰(zhàn)略聯(lián)盟來逐漸進入市場。巴拉德公司和大多數(shù)主要汽車公司都有商業(yè)協(xié)議。

“歐洲清潔都市交通”以及美國加利福尼亞州“燃料電池合伙體”代表著一種更大規(guī)模的聯(lián)盟，也就是政府與私人領域之間的戰(zhàn)略聯(lián)盟。在加利福尼亞，州政府和提供服務的公司在棕櫚泉附近運行50多輛非汽油客車，包括由當?shù)靥栯姵禺a(chǎn)生的氫氣客車。

2004年7月底，巴拉德公司還宣布將向戴姆勒克萊斯勒西塔羅客車在中國北京的示范項目提供三個燃料電池發(fā)動機。這個為期兩年的示范項目將從2005年底開始，持續(xù)到2007年底。巴拉德公司還給予加利福尼亞州圣克拉拉谷交通局吉利格公司三個重負荷燃料電池發(fā)動機，使得該公司的示范客車達到3 9輛。2004年4月，加利福尼亞州州長阿諾德·施瓦辛格簽署了一項行政令，在州政府和私人公司之間建立合伙關系，2010年前在加利福尼亞建成一條氫氣動力高速公路。鑒于目前各個示范項目的成功，加利福尼亞州一定會達到這一目標。