关于氢能和电能汽车之争的详细分析

现在的互联网，关于氢能源汽车和电动汽车技术优劣的争执不断，我觉得有必要从现阶段能源消耗的角度，认真讨论一下氢能和电动汽车的能耗比和性价比问题。

文章比较硬核，需要认真阅读和思考！

因为动力引擎，最后比得是平均能耗成本，也就是每个老百姓每公里的驾驶成本，这才是市场最终的成活之道！

首先，无论是氢能还是电动汽车，其实本质上都要用到电。电动汽车是直接充电使用的，而制造氢能也需要用到电力资源。

首先，我们来看电车。

现在，电动轿车大约每百公里需要用电15度（平常）到20度（冬季）左右，我们取平均值17.5度，这个数字是综合网友的数据得到的。

按照，工业用电1.2元每度来计算（全部采用统一计价成本，因为有的在家里充电只有0.6元，有的在外面充电需要1.8元），那么电动车每百公里耗能成本是1.2元*17.5度=21元/公里

需要注意的是，电力国家已经送到每个社区，运输成本已经被社会均摊。

然后，我们来看氢能源车。

问题一：氢能源汽车的耗能到底是多少？我查阅了一下资料，得到以下答案，如果不对大家可以斧正！

氢能源汽车的百公里氢消耗量因车型和工况不同而有所差异，但大致在0.55公斤到3.39公斤之间。

以下是一些具体的例子：

1. **轿车**：普通的氢能源轿车大约每百公里耗氢1公斤左右，中大型轿车或者SUV车型。

2. **卡车**：对于吨位较大的卡车，百公里的氢消耗量可能在4-6公斤，甚至更高。

3. **丰田Mirai**：这款车型的平均燃料消耗量为每百公里0.55公斤氢气。

4. **公交车**：在实际运营中，某些公交车型一次加注氢气20公斤，可以行驶超过500公里，因此百公里平均氢耗约为3.39公斤。

需要注意的是，氢能源汽车的环保性也受到氢气生产方式的影响。目前全球大部分氢气是通过化石燃料提取的，这在一定程度上会产生二氧化碳等温室气体。如果氢气是通过电解水的方式生产，那么其环保性会更好。

好，我们现在就以体型较小，结构最轻，最节约氢能的丰田Mirai为例，以0.55公斤氢能作为标准。

问题二，接下来的问题，就变成了每一公斤氢能提取需要消耗的电能了！

提取1公斤氢能所需的电力取决于制氢的方法和技术。目前，工业上最常用的两种制氢方法是化石燃料重整和水电解。

1. 化石燃料重整：这种方法通常使用天然气作为原料，通过蒸汽甲烷重整过程来生产氢气。这个过程的能效比较低，每公斤氢气大约需要消耗30-60千瓦时（kWh）的电力。然而，这个过程并不是直接使用电力来提取氢气，而是通过加热和化学反应来释放氢气。

2. 水电解：这种方法通过将电流通过水来分解水分子，产生氢气和氧气。水电解的效率相对较高，根据电解技术和设备的不同，每公斤氢气的电耗在39-50千瓦时之间。这个范围内的数值是一个大致的估算，实际数值可能会因技术而异。

注意，第一种方法本身就要燃烧，并产生大气污染；第二种方法不需要燃烧，但是耗能更多。

综上所述，提取1公斤氢能所需的电力取决于所使用的方法和技术。我们在燃烧和点解之间再取最低值的平均数也就是30度电到39度电的成本直接取平均数，大约是34.5度电。

以丰田最节约的车型0.55升来计算，34.5度/升*0.55升=18.975度电，按照1.2元一度计算，需要22.7元每百公里。

但这还没完，氢不同于电，需要运输和存储。氢气是最为活跃的高危液体燃料，所以需要特制车辆来运送。

目前，在火箭发射领域已经有这样的运输车辆和存储系统对应。

考虑到氢能源的安全运输，必须使用集装管束拖车进行运输时，满载氢气可达460kg，每百公里消耗柴油约25升。对于液态氢的运输，目前主要应用于航天领域，槽车运输100km的成本高达11美元/kg（按照汇率6.7元人民币对应1美元，那么每公斤氢气100公里的运输成本是73.7元）。这意味着对于大规模商业应用来说，液态氢的运输成本仍然是一个巨大挑战。我们现在假设，未来十年商业化带来成本的十倍级别下降，那么也要7.37元每公斤。0.55升的运费均摊，3.68元，加上之前的制造氢气的成本，22.7（电力消耗）+3.68升（运费消耗）=26.38元

最后，还有一个分摊我们需要分摊，那就是氢气加注站点的存储成本（我们都不谈建造成本，只计算存储成本）。

**加氢站自身在运营过程中是需要消耗能源的**。

加氢站的能耗主要体现在以下几个方面：

- **氢气加压**：氢气在加注到燃料电池汽车之前需要被压缩，这一过程需要消耗能量。

- **维持运行**：加氢站的日常运营，如冷却系统、监控系统和照明等，也需要消耗电力。

- **氢气储存**：为了确保氢气的安全储存，需要维持储氢系统的低温或高压状态，这也需要额外的能源投入。

目前投入运营的日本加氢站点的运营成本计算如下：

氢气的存储成本会因存储方式的不同而有所差异。以下是不同存储方式的成本分析：

- **低温液态储氢**：低温液态储氢的成本较高，可能在12.25元-15元/公斤之间。这种方式虽然成本较高，但适用于需要长时间或远距离运输氢气的场合。

- **有机液态储氢**：有机液态储氢也属于成本较高的存储方式，同样可能在12.25元-15元/公斤之间。

由此可见，每一公斤氢气的存储成本最少也要12.5元的耗能成本。

按照0.55升分摊，那么约等于6.8元每百公里。

22.7（制氢电力消耗）+3.68升（运费消耗）+6.8元（存储耗能成本）=33.18元/100公里

现在我们来做电动汽车，氢能源和燃油车对比：

电动车：每百公里耗能成本是1.2元*17.5度=21元/100公里

氢能源：22.7（电力消耗）+3.68升（运费消耗）+6.8元（存储耗能成本）=33.18元/100公里

普通燃油车（6升百公里）：7.9元*6升=47.4元/100公里

我们会发现，丰田选择氢能源是因为比燃油省钱，但是其使用成本高于电动车，但是低于燃油车！

目前的计算都是在最优解进行的，氢能工厂和氢能存储的建设成本，我并没有进行分摊。一个国家大规模投入氢能基建，必然有投资，有投资就有投资回报分摊，这个还会提高每百公里老百姓支出。

所以，马斯克和中国都没有投资氢能而选择了电车，这大约是一部到位的意思。

另外，还有一个问题，我们需要思考，智能驾驶的基础就是电，电动汽车只需要一套电力系统就能从头到尾解决问题。但是，氢能源还需要再增加电力系统，双系统运作才能进入智能驾驶时代，其汽车成本也将高于电力车辆。

所以，就今天人类社会的科学水平而言，电动应该是目前最优选择方案！

但在燃油和纯电之间，老百姓可能会需要一个过渡期，随着充电站的逐步完善，将从油电混动慢慢向纯电社会过渡。