Estado de desarrollo y tendencias de la industria automotriz de China
Los datos principales de este artículo: los envíos de baterías de litio y la capacidad instalada de China, las ventas de vehículos con pila de combustible de hidrógeno y el número de estaciones de servicio de hidrógeno en China.
1. Las baterías de litio se están desarrollando rápidamente, pero todavía quedan muchos puntos débiles que deben resolverse.
——Afectada por la epidemia, la demanda de baterías de litio sigue creciendo.
Las baterías de iones de litio son actualmente el foco de la investigación y el desarrollo de baterías eléctricas, con ventajas obvias como baja pérdida de energía, alta eficiencia de conversión y rápida aceleración. Según los datos de la encuesta GGII, la escala de oferta y demanda del mercado de baterías eléctricas de China en 2021 es significativamente mayor que la de 2019. La capacidad instalada de baterías de litio eléctricas de China en 2021 será de 154,5.
GWh, un aumento interanual del 142,9%; los envíos fueron de 220 GWh, un aumento interanual del 175%.
——La corta duración de la batería, la carga lenta y los problemas de seguridad son los principales puntos débiles.
La electrificación es la principal dirección de desarrollo de la energía del transporte bajo la visión del doble carbono. Los vehículos eléctricos e híbridos emiten menos gases de escape que los motores de combustión interna. Si la electricidad proviene de fuentes renovables, los vehículos eléctricos son una forma importante de lograr la neutralidad de carbono en el transporte.
Sin embargo, las baterías de litio tienen la desventaja de una duración corta como fuente de energía para el transporte. En comparación con los vehículos de combustible, el mayor problema de los vehículos eléctricos puros es su autonomía. Un vehículo de combustible tradicional puede viajar más de 600 kilómetros con el tanque lleno de combustible, mientras que los vehículos eléctricos puros ordinarios solo pueden recorrer entre 200 y 400 kilómetros. Los vehículos eléctricos puros de alto rendimiento con una autonomía de crucero de más de 500 kilómetros se enfrentarán al dilema de. reducción de precio. En climas lluviosos o fríos, las baterías de litio se ven significativamente afectadas por el medio ambiente y la autonomía real de los vehículos eléctricos puros disminuirá aún más.
En segundo lugar, el largo tiempo de carga también es un inconveniente de las baterías de litio. En comparación, los vehículos de combustible tradicionales sólo tardan unos minutos en llenar el tanque de combustible, mientras que los vehículos eléctricos puros tardan aproximadamente una hora en llenarse, incluso si son rápidos, y entre 6 y 8 horas si son lentos. El fuerte aumento del tiempo de carga reduce la experiencia de los vehículos puramente eléctricos, lo que es un obstáculo importante que inhibe el crecimiento de la demanda de baterías de litio.
Además, los riesgos de seguridad disuaden a los consumidores. Según estadísticas incompletas de la Alianza de Usuarios de Vehículos Eléctricos, en 2020 se produjeron 72 accidentes de incendio que involucraron vehículos de nuevas energías, involucrando al menos a 25 marcas de automóviles y 38 modelos diferentes, entre turismos, autobuses, camiones y otros vehículos para diferentes usos. Además del peligro oculto de la combustión espontánea de la batería, también existen muchos riesgos de accidente en la aplicación de tecnología inteligente en vehículos eléctricos, como el fallo del sistema de conducción autónoma de la tecnología central "inteligente" y los riesgos de seguridad causados por un exceso de comercialización de funciones de conducción asistida, que no se pueden ignorar.
2. La tecnología de pilas de combustible de hidrógeno es difícil y complementar las baterías de litio es la mejor dirección de desarrollo.
-El mercado de vehículos de pila de combustible de hidrógeno aún está en pañales.
Las pilas de combustible de hidrógeno tienen ventajas obvias en términos de duración corta de la batería, consumo de energía de carga prolongado y riesgos para la seguridad. Además, el reciclaje y la utilización de pilas de combustible de hidrógeno no contaminarán el medio ambiente, por lo que se considera que lo son. será el futuro del transporte con bajas emisiones de carbono. Una importante dirección de desarrollo del poder. Sin embargo, la aplicación comercial de las pilas de combustible de hidrógeno enfrenta dificultades técnicas y altos costos de catalizadores.
Los vehículos de pila de combustible de hidrógeno son un importante portador de energía de hidrógeno en el campo del transporte. A juzgar por la situación actual de las ventas, para finales de 2021, las ventas acumuladas de vehículos de pila de combustible de hidrógeno en mi país serán de sólo 9.246 unidades. Se puede ver que los vehículos de pila de combustible de hidrógeno acaban de comenzar en el mercado chino, y el mercado aún no está maduro y está en su infancia. Según la Hoja de Ruta 2.0 de Tecnología de Vehículos de Nuevas Energías y Ahorro de Energía publicada por el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información a principios de 2021, se prevé que el número de vehículos de pila de combustible de hidrógeno en mi país alcanzará alrededor de 654,38 millones de unidades en 2025.
——La construcción de estaciones de servicio de hidrógeno en China es lenta y difícil de aplicar a gran escala.
De 2016 a 2021, el número de estaciones de servicio de hidrógeno en mi país aumentará gradualmente, pero la escala general de construcción aún es pequeña. A finales de marzo de 2022, mi país tiene 180 estaciones de servicio de hidrógeno en funcionamiento, 18 construidas, 85 en construcción y 148 planificadas. La escala de inversión de las estaciones de hidrogenación nacionales existentes supera en su mayoría los 120.000 yuanes, y el costo de la estación de hidrogenación de Shanghai Yilan Jinshan llega a los 55 millones de yuanes. Los altos costos de construcción y operación y los largos ciclos de retorno de la inversión son los mayores obstáculos para el desarrollo a gran escala de estaciones de servicio de hidrógeno en mi país. En la actualidad, la mayoría de las estaciones de servicio de hidrógeno siguen funcionando con pérdidas y existe el problema de que a los usuarios finales les resulta difícil y caro utilizar hidrógeno. El débil crecimiento de la demanda de terminales restringirá inevitablemente la construcción y expansión de estaciones de servicio de hidrógeno. Las pilas de combustible se consideran una de las fuentes de energía limpia ideales en el futuro, pero la dificultad en la construcción a gran escala de infraestructura de apoyo también es un obstáculo importante para la aplicación de las pilas de combustible de hidrógeno en el campo del transporte.
Nota: Los datos del gráfico circular son los datos más recientes a finales de marzo de 2022.
-Las pilas de combustible de hidrógeno tienen ventajas en campos de transporte especiales.
Se descubrió que las baterías de litio y las pilas de combustible de hidrógeno tienen sus propias ventajas comparativas y puntos débiles. Cómo resolver o evitar los puntos débiles y aprovechar al máximo las ventajas comparativas se ha convertido en la clave para el desarrollo del transporte de nuevas energías. Encontrar el escenario de aplicación más adecuado es una forma importante de maximizar sus ventajas. Desde la perspectiva de la estructura de ventas, los vehículos comerciales son actualmente el foco de la promoción de los vehículos de pila de combustible de hidrógeno.
En 2021, las ventas de vehículos de pila de combustible de hidrógeno en China aumentarán en 1.894, siendo los vehículos comerciales la fuerza principal absoluta, incluidos 1.042 turismos y 777 camiones pesados.
En comparación con el combustible, las pilas de combustible de hidrógeno tienen las ventajas comparativas de cero emisiones de carbono y una alta eficiencia de conversión. En comparación con las baterías de iones de litio, las pilas de combustible de hidrógeno tienen ventajas comparativas, como una mayor autonomía de crucero, tiempos de carga y consumo de energía cortos y riesgos de seguridad controlables. Estas ventajas comparativas determinan que las pilas de combustible de hidrógeno tengan una alta aplicabilidad en escenarios de aplicación como largas distancias, largos tiempos de trabajo continuo y cargas pesadas. En vista del alto costo de construir estaciones de servicio de hidrógeno, el desarrollo de celdas de combustible de hidrógeno puede comenzar con vehículos especiales (como vehículos logísticos y vehículos sanitarios) con escenarios de aplicación claros y rutas de conducción fijas, lo que es beneficioso para el diseño y la construcción de Estaciones de servicio de hidrógeno.
-Las pilas de combustible de hidrógeno tienen un gran potencial en el ámbito del transporte aéreo.
Las emisiones de carbono de la aviación civil representan aproximadamente el 10% del total de las emisiones del transporte. Las emisiones de la aviación liberan gases a gran altura y su impacto en el medio ambiente es de 2 a 4 veces mayor que el de emisiones terrestres similares. Se puede ver que la aviación es un punto de partida importante para reducir las emisiones de carbono del transporte energético.
El transporte aéreo es también una de las ventajas de las pilas de combustible de hidrógeno frente a las baterías de iones de litio. La densidad de energía masiva de la energía del hidrógeno supera con creces la de otras fuentes de energía. Un sistema de propulsión completo de pila de combustible de hidrógeno puede almacenar de 3 a 5 veces más energía que un sistema de energía de batería de la misma masa. Para mejorar el suministro de energía del sistema de batería, además de aumentar la densidad de energía mediante la investigación y el desarrollo de tecnología, esto generalmente se puede lograr ampliando el volumen de la batería. Sin embargo, los aviones tienen grandes restricciones en cuanto a la calidad y el volumen del sistema de energía, y es difícil aplicar baterías de energía en el campo de la aviación. Los sistemas de pilas de combustible de hidrógeno tienen ventajas obvias en materia de densidad de energía y pueden utilizarse como un complemento útil de las baterías de litio.
En general, las pilas de combustible de hidrógeno se desarrollarán rápidamente en los campos del transporte de larga distancia, los vehículos especiales, la aviación y otros campos en el futuro, y formarán un complemento positivo a las baterías de iones de litio.
3. La proporción de combustible disminuirá gradualmente, pero será difícil reemplazarlo por completo en un corto período de tiempo.
——Bajo el objetivo de "neutralidad de carbono", la disminución de la proporción de electricidad basada en combustibles es una tendencia inevitable.
Bajo la visión del "carbono dual", el país ha emitido sucesivamente una serie de planes de objetivos relacionados con la "reducción de carbono y de emisiones" y ha dejado planes claros para la proporción de vehículos de nueva energía en el transporte nuevo. En el futuro, la proporción del combustible como medio de transporte inevitablemente mostrará una tendencia a la baja.
——El precio guía del mismo vehículo de combustible es generalmente más bajo que el precio de subsidio del mismo vehículo de nueva energía.
Sin embargo, todavía existen muchos obstáculos para la popularización de los vehículos de nuevas energías, uno de los cuales es el elevado precio provocado por los altos costes de producción. En la actualidad, desde los vehículos de gama baja de bajo precio hasta los de gama alta de precio alto, ya sea un vehículo eléctrico puro o un vehículo híbrido, el precio de subvención es generalmente más alto que el precio guía del mismo modelo de la versión de combustible. Tomando como ejemplo el Changan Eado y el Eado New Energy, la versión de combustible del Eado tiene un precio guía de 729-103.900 yuanes, mientras que el precio guía de subsidio del Eado New Energy (eléctrico puro) es de 1.299-149.900 yuanes. Incluso si el gobierno subsidia los vehículos de nueva energía, el precio de la versión de nueva energía sigue siendo 57.000 yuanes más alto que el de la versión de combustible.
Nota: El plazo de consulta del precio orientativo es marzo de 2022.
——En un entorno dominado por la energía del carbón, los beneficios ambientales reales de los tranvías son limitados.
En comparación con los vehículos de combustible, una de las principales ventajas competitivas de los vehículos eléctricos es la "protección del medio ambiente". Aunque no hay duda de la ventaja absoluta de los vehículos eléctricos puros en términos de emisiones, no se pueden ignorar las emisiones durante la producción de energía eléctrica, y vale la pena considerarlo. Los datos muestran que en 2021, el patrón de energía eléctrica de mi país seguirá estando dominado por la generación de energía térmica, de la cual la generación de energía a carbón representa más del 60%. En un entorno dominado por la energía del carbón, algunas emisiones de los vehículos eléctricos se han desplazado hacia arriba.
Además, la vida útil del reciclaje de las baterías es corta y una gran cantidad de baterías usadas volverán a contaminar el medio ambiente durante el proceso de tratamiento. Los datos del "Informe de investigación sobre el potencial de economía circular de las baterías de vehículos de nueva energía en 2030" publicado por Greenpeace muestran que de 2021 a 2030 habrá más de 700 baterías de energía retiradas en nuestro país.
Aunque los GWh pueden reducir algunas emisiones de carbono mediante una utilización eficaz en cascada, no se puede ignorar la contaminación causada por el reciclaje de baterías.
Se puede observar que la limpieza y protección ambiental de los vehículos eléctricos se encuentran solo en la etapa de uso. Desde la perspectiva de todo el ciclo de vida, los beneficios medioambientales reales de los tranvías son limitados.
——Los fabricantes de automóviles tradicionales continúan esforzándose en la investigación y el desarrollo de la tecnología de motores de combustión interna.
Al mismo tiempo, la tecnología de los motores de combustión interna se está desarrollando hacia una alta eficiencia y bajas emisiones de carbono. Mejorar la eficiencia térmica del motor es la principal forma de reducir las emisiones de carbono de los vehículos de combustible. En la actualidad, la eficiencia térmica de los principales motores del mundo está en el rango del 30% al 38%, y la eficiencia térmica de producción en masa de algunos motores ha superado el 40%. El motor de alta eficiencia Xiaoyun enchufable exclusivo de 1,5 L de BYD tiene una eficiencia térmica de hasta el 43,04%, superando a Toyota, Honda y Mazda para convertirse en el motor de gasolina con mayor eficiencia térmica del mundo. La mejora de la eficiencia térmica ayuda a que los vehículos de combustible ahorren energía y reduzcan las emisiones. En el futuro, con el mayor desarrollo de la tecnología de los motores de combustión interna, se espera que se reduzca la brecha entre la potencia del combustible y las nuevas energías. En comparación, el desarrollo de una tecnología de motores de combustión interna más madura y estable puede seguir siendo más popular para aplicaciones comerciales.
En resumen, los vehículos de combustible tradicional pueden disminuir gradualmente en el futuro. Sin embargo, debido a la ventaja de precio de los vehículos de combustible y la mejora continua de la tecnología de los motores de combustión interna, es difícil para los vehículos eléctricos de litio. tener beneficios reales de protección del medio ambiente, para reemplazar completamente la energía del combustible en el corto plazo.
4. En el futuro, se formará un patrón de tres patas de combustible, batería de litio y combustible de hidrógeno.
Con base en el análisis anterior, el Instituto de Investigación de Estrategia de Carbono Neutral de Qianzhan cree que la energía del combustible no será completamente reemplazada por energía nueva en el corto plazo debido a su demanda estable acumulada a largo plazo y su rendimiento irremplazable. Las baterías de iones de litio y las pilas de combustible de hidrógeno se desarrollan basándose en sus respectivas ventajas comparativas y pueden formar complementos saludables. En las próximas décadas, el mercado de la energía para el transporte estará dominado por el combustible, las baterías de iones de litio y las pilas de combustible de hidrógeno.
Los datos anteriores se refieren al "Informe de análisis de planificación estratégica de inversión y pronóstico de la demanda del mercado de la industria de baterías de litio de energía de China" del Instituto de Investigación de la Industria Qianzhan.