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如何让矿山重卡真正“氢”起来?

作者:李玲 来源:中国能源报 发布时间:2024-11-18 浏览:

数字储能网讯:目前,一些矿山已开始探索氢能矿卡应用,并视其为打造绿色矿山的重要技术路径之一。

  在当前加快绿色矿山建设的背景下,以氢能矿卡为代表的绿色低碳运输创新应用加速落地。

  在业内看来,矿山作为典型的“短途运输”场景,运输里程相对较短,行驶路线相对固定,是适合氢能车应用的理想场景之一。目前,一些矿山已开始探索氢能矿卡应用,并视其为打造绿色矿山的重要技术路径之一。

主要应用场景之一

  氢能矿卡在运行过程中可以实现“纯水”排放,相比燃油矿卡,每年可减少碳排放1000吨以上,这对于实现矿山低碳转型、向零碳化、无人化、智能化方向发展具有重要意义。

  目前,我国氢能矿卡研发、应用取得新进展,许多企业正加快氢能矿卡的研发投入,并有多个应用案例。早在2022年5月,易控智驾与同力重工在鄂尔多斯矿区进行70T级氢能源矿用车试验;今年1月,中国兵器工业集团与国家电投南露天矿进行了全球首台136T级氢能源矿用车试验;今年5月,氢通新能源与国家能源集团、徐工集团签约,计划开发全球首台套240吨氢能矿用刚性自卸车,预计2024年第四季度交付使用;今年8月,航天重型工程装备与国家能源集团胜利能源公司进行了国内首台110T级氢能源无人驾驶矿用车试验。

  中国煤炭工业协会科技发展部副主任张建明在接受《中国能源报》记者采访时指出:“在矿山领域,大量能源消耗来自矿石开采、运输、处理等过程,节能降碳对于建设绿色矿山具有重要意义。只有通过采矿业提供的‘零碳、低碳’矿产品作为原材料,中下游产业才有可能真正实现绿色供应。”

  “矿山是氢能重卡的主要应用场景之一,其短途、固定路线的特点非常适合氢能矿卡的应用。氢能矿卡既能满足运输的大载重,还能长时间连续工作,可满足矿山每天20小时以上的高强度作业,适合矿区安全、载货量大的作业环境。”一位不愿具名的氢能领域专家对《中国能源报》记者表示。

仍面临氢源、成本等制约

  多位受访专家指出,在矿区大规模推广应用氢能矿卡有着较好的前景,有望成为未来矿山实现低碳转型的重要抓手,但目前仍面临诸多制约。

  “目前,我国已初步掌握氢能制备、储运、加氢、燃料电池和系统集成等主要技术和生产工艺,在部分矿区实现了氢能矿卡小规模示范应用。而氢能矿卡在催化剂、质子交换膜、电堆、制氢、储氢、运氢等方面成本暂时较高,盈利比较困难。”张建明表示,氢能矿卡尚处于发展起步阶段,相较于目前矿山主流的燃油、增程、纯电矿卡,氢能矿卡的购置、运营成本均较高。

  据估算,目前氢能矿卡的初始购置成本远高于传统柴油矿卡,一台氢能矿卡的价格大约是同等吨量燃油矿卡价格的2.5倍。

  购置成本之外,氢能矿卡在运营过程中也可能面临用氢难题。“当前我国氢能产业仍处发展初期,无论是绿氢生产成本还是氢能储运技术以及基础设施建设等方面,均是氢能矿卡的发展限制因素。”上述不愿具名的氢能领域专家表示,比如,氢燃料汽车加注绿氢成本较高,导致绿氢产业链整体成本居高不下,市场竞争力不足,严重制约了绿氢的应用和产业链的发展。氢能的资源与需求在空间分布上不匹配,且目前氢能长距离长时间储运技术不够成熟、成本较高,也制约了氢能的大规模生产与消纳。此外,目前相应的加氢站等配套基础还很有限,特别是在偏远和经济欠发达地区更是如此,这限制了氢能技术的普及和商业化进程。

  在技术方面,矿山道路条件复杂,对氢能矿卡的抗振能力和动力要求极高,抗振性能不足可能导致支架断裂、电池箱体开裂等问题。

加快全产业链发展

  当前,多家企业正加速氢能矿卡研发和应用,为氢能矿卡的商业化和规模化应用奠定了基础。当务之急是配套氢能产业链条要跟上,这样才能避免矿用氢能重卡研发实践的“急先锋”没有“粮草”可用。

  上述不愿具名的氢能领域专家表示,安全性和经济性是氢能产业化发展的基础和内在要求,需要建立健全氢能安全监管制度和标准规范,强化重大安全风险的预防和管控,提升全过程安全管理水平。同时,通过技术创新降低氢能使用成本,加大氢能全产业链安全技术研发应用。加速布局包括制氢、氢储运、燃料电池系统与部件等领域在内的氢能全产业链。“可通过打造闭环的运营场景,如光伏发电制绿氢项目,为氢能矿卡提供廉价氢气,降低运营成本。”

  在技术突破方面,张建明认为:“第一,研发高效的氢燃料电池是关键,通过提高燃料电池性能,使矿卡能够在重载情况下依然有足够动力。通过改进电极材料和膜材料,提升电池的能量转换效率。第二,应加强氢燃料电池系统与车辆底盘、车身等机械部件的集成,确保动力系统的布局合理,减少系统的体积和重量,同时提高系统的可靠性和维修便利性。第三,研发快速高效的加氢技术。目前加氢时间相对较长,不利于矿卡的高效运营,应开发高压力、大流量的加氢设备,将加氢时间缩短。第四,研究加氢站的安全技术。由于氢气的易燃易爆特性,加氢站的安全至关重要,需要开发先进的氢气泄漏检测、防爆和消防技术。”


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关键字:燃料电池车

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