美国能源部资金支持重型商用车氢燃料电池技术开发示范

2024年10月23日，美国能源部 (DOE) 发布了一项高达4600万美元的资助机会通知，以加速清洁氢能和燃料电池技术的研究、开发和示范 (RD&D)。根据该资助的项目将提高氢气生产、氢气基础设施和燃料电池技术的性能，并将在新的高影响应用中展示氢能和燃料电池，包括重型运输场景应用商用车及燃料电池客车研发与示范。

这是美国政府协调的“全政府”推进清洁氢能方法的重要组成部分，由氢能跨部门工作组领导。推进和展示关键的氢能和燃料电池技术将有助于推动重型运输、工业和化学过程等具有挑战性的行业的脱碳，并最终有助于实现美国国家清洁氢能战略和路线图中体现的愿景 ，即为净零碳未来和可持续、有弹性和公平的经济提供可负担的清洁氢能。

美国能源部的氢能和燃料电池技术办公室 (HFTO) 将管理该项目，重点主题是扩大先进的光电化学制氢工艺，改进氢基础设施材料，开发重型运输应用中燃料电池的关键部件，以及展示国产氢燃料电池电动客车。通过改进关键技术、促进部署和帮助行业实现规模经济，该项目资助的活动将支持和加强美国能源部区域清洁氢能中心 (H2Hubs) 和其他商业规模氢能设施的长期可行性。

RockeTruck公司是该支持计划的参与者，其开发了一种先进的燃料电池发电系统，可以提高大客车的效率和续航里程，同时显著降低成本。主要特点包括一种新型燃料电池发电装置，使用最新的汽车燃料电池之一，与开发燃料电池的OEM 合作开发；使用新型宽幅电力电子技术的先进电源转换器；一种新型紧凑型电池储能产品；以及为配合燃料电池发电装置而定制的先进软件和控制器。RockeTruck拥有25 年设计、开发和制造重型车辆燃料电池系统的经验，包括成功开发和演示使用燃料电池的多个公交车队。团队还为公路大客车开发了混合动力驱动系统，正在寻找一家大客车 OEM 合作伙伴，希望他们能够利用 RockeTruck 作为其车辆完整燃料电池解决方案的交钥匙供应商，或作为供应商填补 OEM 供应链中的关键空白，从而成功开发、演示和商业化生产此类车辆。该公司已获得大量非联邦资金来支持的燃料电池和电力电子技术开发。

RockeTruck 正在设计先进的运输系统，以满足 2030 年零排放卡车和公共汽车法规的广泛生效要求。这些未来产品包括一款空气动力学 8 级卡车牵引车，它将使用燃料电池和电池实现零排放运行范围，行驶里程超过 1000 英里，整车总重量为 80000 磅。这款卡车的核心组件是 RockeTruck 的电动多用途底盘，采用模块化设计，使其能够为续航里程较短的小型车辆提供动力，包括本地送货卡车、校车和公交车。其底盘的核心支持技术将从 RockeTruck目前在其移动燃料电池发电机和其他产品中使用的技术中发展而来。

采用 RockeTruck 先进设计和氢燃料电池来扩大续航里程的 8 级卡车牵引车将成为首批能够以经济高效的方式进行长途运输的零排放卡车。 燃料电池动力、电池存储和氢燃料容量也可针对短程 8 级卡车应用进行优化，例如区域运输和垃圾收集。同样的组件也可安全且经济地用于大型公交车和校车。 模块化底盘的长度可根据所驱动车辆的类型进行调整。底盘还可用于将现有卡车和公共汽车转换为电池电动或燃料电池驱动，为目前使用化石燃料的车辆提供一种新的、更经济的再驱动方式。

同样，Stoich Engines与 OEM 拖车制造商 Great Dane 合作，在 53 英尺冷藏拖车上部署氢动力 20kW 发电机。团队在发动机和发电机的设计、校准和维护方面拥有20多年的经验。

2024年，美国燃料电池商用车布局加速，New Flyer是零排放电动汽车解决方案的领导者，该公司宣布从圣马刁县交通局（SamTrans）获得 108 辆零排放氢燃料电池电动 Xcelsior CHARGE FC 40 英尺公交车的确认订单，这是 New Flyer 历史上最大的单笔燃料电池公交车订单。108 辆巴士的合同被添加到 New Flyer 2024 年第二季度的积压订单中，并已在第二季度和第三季度下达确认订单。

SamTrans 在圣马刁县提供交通服务，其服务范围延伸至加利福尼亚州的旧金山和帕洛阿尔托，通过 74 条公交线路组成的广泛网络提供近 900 万人次的公交车服务。这项对燃料电池电动公交车的投资是由联邦运输管理局 (FTA)、加州混合动力和零排放卡车和公交车券激励项目 (HVIP) 券以及当地基金共同出资实现的。

氢动力公交车将取代 SamTrans 的柴油公交车，并支持该机构向零排放车队过渡，以满足加州空气资源委员会 (CARB) 创新清洁交通 (ICT) 法规定义的可持续发展目标，该法规要求各机构到 2040 年将公交车队过渡到 100% 零排放。此次采购还将帮助 SamTrans 实现美国温室气体排放目标，即到 2030 年将排放量比 2005 年的水平降低 50%～52%。

同样，美国在加氢站基础设施建设方面也积极布局。到 2036 年，加州将禁止销售新型柴油卡车。只有零排放的新卡车才被允许。目前，进入海港的卡车已经实行零排放要求。只有两种技术可以实现这一目标：电池电动卡车和氢燃料电池卡车。“我们相信其中很大一部分将是氢动力汽车，”氢燃料分销商 FirstElement Fuel 的公共政策主管 Matt Miyasato 说。FirstElement 凭借其 True Zero 品牌加氢站成为美国最大的氢燃料汽车经销商。加氢站的主要资金由州政府通过空气资源委员会和加州能源委员会提供的资金提供。

电池电动汽车在中型送货卡车市场中占据了重要地位，但氢燃料在长途卡车运输中可能更具优势。虽然燃料电池的尺寸与柴油发动机相当，但足够大的电池会增加卡车的重量和尺寸，并减少卡车的总载重量。虽然电池电动卡车可能需要数小时才能充电，但氢燃料的加注时间与柴油加注时间相当。

戴姆勒卡车公司宣布推出GenH2 电动半挂卡车。GenH2 的发动机由以液氢为动力的燃料电池提供动力。该公司已与在德国地区拥有车队运营的多家公司达成协议，戴姆勒在公共道路上成功测试了 GenH2 原型车。通过这些早期道路测试，该公司表示，它发现满载的 GenH2 一次加满油就能将约 25 吨的有效载荷拖行超过1000 公里。GenH2 卡车的燃料电池系统可提供 300 千瓦的功率。卡车还配备了一个电池，可在短时间内额外提供 400 千瓦的功率，以实现快速加速和爬坡。电池的 70 千瓦时存储容量可能看起来很小，但足以回收通过再生制动转化为电能的动能。

根据戴姆勒的初步道路测试，该公司的 GenH2 卡车加满一箱液氢后可以行驶 1000 公里。GenH2 Truck 的定价细节尚未公布。相比之下，估计Nikola 燃料电池半挂卡车的价格约为75万美元，对于一些车主来说，美国《通货膨胀削减法案》和加州HVIP补助金的激励措施可以分别将成本降低4万美元和28.8万美元。