汉能与奥迪联合研发太阳能车顶,解决里程焦虑新路径?
8 月 23 日,奥迪与汉能旗下全资子公司阿尔塔设备签订战略合作备忘录,双方将合作开展薄膜太阳能电池研发项目,将汉能薄膜太阳能电池集成配置到奥迪车型的全景玻璃车顶上,利用太阳能发电来延长电动车的行驶里程。首辆原型样车将于 2017 年底完成。
这个合作分以下几步:初步希望将阿尔塔的薄膜太阳能芯片集成并配置到全景玻璃车顶上。未来,太阳能电池几乎将覆盖整个车顶。这些电池产生的电量将进入汽车的电力系统,为空调系统或座椅加热器等供电,其效率的提升会直接延长电动汽车的行驶里程。在下一阶段,太阳能将直接为动力电池充电。
目前,新能源汽车的电池电量主要来自电源来自煤电或油电。汉能薄膜太阳能电池依靠太阳光发电,将产生绿色电力,汉能薄膜太阳能电池效率高于 25%,最高达31.6%,很薄、可弯曲、在弱光高温条件下也能保持高效的发电性能。
奥迪董事会成员、采购业务负责人贝恩德·马滕斯表示:“对我们的客户而言,电动汽车的行驶里程起着至关重要的作用。我们将与汉能携手,将可持续的创新型太阳能技术应用于电动车,延长其行驶里程。这将是打造可持续零排放出行方式的另一座里程碑。”
汉能薄膜发电集团高级副总裁、阿尔塔设备公司 CEO、奥迪/汉能薄膜太阳能电池研发项目联席负责人丁建表示:“此次牵手奥迪是阿尔塔薄膜太阳能技术首次与全球量产高端汽车品牌结合,双方将在薄膜太阳能与汽车集成领域共同寻求市场突破。与奥迪合作,阿尔塔将把最好的太阳能技术用于打造最好的汽车,双方将为太阳能汽车赋予新的定义。
解决续航焦虑的另一条路径?
目前,制约电动汽车发展的最大障碍当属续航里程焦虑症。电驹在“电驹答疑:电动车续航里程越长越好吗”一文中曾介绍,由于充电桩不够多、充电速度不够快、空调、气温等因素影响,续航里程经常受到影响,进而困扰电动车主。
电动汽车的续航里程由电池容量决定,电量耗完后的补电路径只有一个,就是外接充电。在充电桩不够多、充电不够快的情况下,解决续航里程的办法也只有一个,增加电池容量。但这意味着购车成本的增加和车重的增加,进而增加了耗电量。
薄膜太阳能发电的车顶则提供了一种新的路径,利用取之不尽的太阳能发电,为电动汽车乃至所有新能源汽车补充电量。这些电量可以用来支撑车内电器的用电供应,在不远的未来,还可以为电动汽车提供驱动动力源。
理论上讲,太阳能电源有诸多优点,一是随处可用,只要有太阳就可以发电充电。二是取之不尽,利用方便,不需要充电桩或寻找专门的停车位。三是资源清洁,属于清洁能源,不用增加能源消耗。这正是奥迪牵手汉能的关键所在。
特斯拉也在搭建这样的闭环系统。特斯拉在太阳能领域布局非常完善,去年收购了solarcigy。马斯克的思路是:太阳能发电,powerwall家庭储能电站储电,电动汽车充电。利用这个闭环系统,特斯拉实现了太阳能的可再生利用。
对此,清华大学欧阳明高教授曾作出精辟的讲解,他告诉电驹:电动车最终是作为能源交通整个大系统的一个环节。将来的能源要朝可再生能源发展,变成分布式的供电,也就是智能电网、能源互联网。发改委要搞能源互联网、智能电网、可再生能源、分布式发电,也就是太阳能、风能。
他说,电网是波谷就充电,电网是波峰就用电动车放电。买一辆电动车还可以挣钱,将来电动车电池越多越好,为什么?因为可以挣钱。因为能源转型再过30-40年也就差不多完成了,大家都知道太阳能转化效率最高已达到30%,当成本慢慢降低之后,就会逐渐实现大规模应用。太阳能、风能都是间歇式能源,它要储能,最好的方式就是电池或者靠氢。未来的电动车是用能、储能、回馈能源的终端,也就是说电动车是能源的终端,是信息的终端,也是物流的终端。所以电动车真是一个好东西,所有的东西都汇聚在这个上边,这是方向。
问题在于,汉能的薄膜太阳能电池,能为汽车带来多少电量?它提供的电量能增加多少续航里程?
去年,汉能太阳能电动汽车面世时,汉能汽车部CEO高卫民介绍,汉能太阳能汽车表面铺设约3.5-7.5平米的薄膜太阳能发电装置,在标准阳光照射下,每天晒5-6小时,可发电8-10度,驱动汽车续航80-100公里。
汉能电动汽车的构造包括动力电池+薄膜太阳能发电,既可以利用太阳能发电,也可以用充电桩补电。太阳能发电作为电池容量的补充,延长续航里程,并充分利用停车的间隙利用太阳能发电,获得节能减排的效果。
这种技术前景非常广阔,既具备了传统电动汽车的优势,又在此基础上增加了太阳能发电功能,从而为解决电动汽车续航焦虑症提供了新的路径。
汉能薄膜太阳能电池实力几何?
在与奥迪牵手之前,汉能已经向汽车领域进军了。2016年7月,汉能一口气推出了四款全太阳能汽车,引发轰动。2017年4月,汉能与中国最大的汽车玻璃制造商福耀玻璃合作,联合研发光伏车顶。本次牵手奥迪,将为汉能薄膜太阳能电池打开更广阔的市场。
资料显示,汉能是目前全球大型的太阳能薄膜发电企业,技术和规模全球均第一,砷化镓薄膜电池具有柔性可弯曲、易赋型、转换效率高,在高温及弱光条件下表现优异等特性,可广泛应用于汽车、无人机及特种领域。2016年年初,经美国国家可再生能源实验室认证,汉能的砷化镓薄膜电池技术最高转化率达到31.6%,创造并保持着薄膜电池技术转化率的世界纪录。此外,汉能的柔性铜铟镓硒电池溅射法冠军组件、共蒸法冠军芯片,转换率分别达到17.96%和17.7%,均为全球最高水平。截至2016年2月,汉能在全球拥有专利申请1319件,其中60%为发明专利。
除了福耀玻璃,很多国际知名的公司已经选择与汉能薄膜太阳能合作。今年6月,摩拜与汉能合作,在单车上安装轻巧的薄膜太阳能发电产品。今天,很多摩拜单车的车筐中都装了一个太阳能薄膜板,它们可以利用太阳能发电,为智能锁等系统提供能源供应。
2016年7月21日, Facebook宣布,其全尺寸太阳能无人机Aquila成功首航。该无人机在低空飞行了96分钟,飞行时间超过Facebook预期的三倍。白天,太阳能无人机依靠表面铺设的太阳能电池,将太阳光辐射能转换为电能,维持动力系统、航电设备及任务载荷的运行,同时为机载二次电源充电。夜间,太阳能无人机释放二次电源中的电能满足夜间飞行的需要。资料显示,该无人机采用的电池正是汉能薄膜太阳能电池。
2016年,汉能团队与厄瓜多尔公司合作,将薄膜电池用于建造全太阳能动力船,并在南美洲亚马逊河中成功下水;汉能还与2022年卡塔尔世界杯足球赛官方供货商签署合作协议,为足球场附近的照明设施提供绿色电力。此外,知名物流厂商还使用汉能柔性电池铺设于卡车顶上,用于冷链物流。
移动能源前景如何?
2016年,政协委员、汉能控股集团董事局主席李河君在“两会”提案中提出,“移动能源就是以可移动分布式发电技术为基础,通过与储能、控制、信息通信等技术的有机结合,实现能源可移动、全天候、高效率的供应。移动能源是分布式发电进一步小型化、分散化的应用形式。移动能源使得能源无处不在。”
薄膜太阳能电池的应用场景十分广泛。极限的环境下,移动能源的方便性和不可替代性更有独特的优势。登山过程中,手机、GPS和相机等通讯和电子设备都是必备装备,这些设备都需要持续的电力保证。无论配备多少电池,在低温情况下都难保电力供应,这时移动能源的的优势凸显出来。而在日常生活中,移动能源与传统行业结合,进行更加多样化的创新,则可以让薄膜太阳能产业的市场空间无限扩大。
汉能薄膜太阳能技术具有可携带、可弯曲、可塑形等特点,而这种新能源与新材料技术的融合,可将薄膜太阳能芯片集成在各种可接触阳光的载体上,包括商用或民用屋顶、建筑物外墙、户外基础设施、户外装备、服装等等。
除了上述提到的交通领域,今年7月,汉能推出新一代“汉瓦”,该产品兼具薄膜太阳能发电和屋顶建材两种功能属性。汉瓦将轻薄、高效、柔性的铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能芯片通过内外双层的夹胶封装工艺,精密封装在透光度超过91.5%的玻璃内层中,最大限度地保持薄膜太阳能的高转换率特性,又满足建筑的整体性和审美设计需求,具有弱光及高温条件下发电性能好、衰减率低等优点,平均量产转化率已经达到了17.5%。
此外,根据人们在移动通讯、户外运动、旅游、摄影以及专业科考、野外作业、应急救援等领域对移动用电的需求,汉能推出了面向不同市场的薄膜太阳能发电纸、发电衣、发电背包、小型离网发电系统等便携式薄膜太阳能产品,寻求在民用市场打开突破口。例如,汉能一款功率8瓦的移动太阳能发电纸,只有1毫米厚,重160克,阳光充足条件下,2小时到3小时便可以充满一部iPhone 6 Plus。
将为新能源汽车带来哪些影响?
在汽车领域,太阳能发电更有着诱人的前景。早在去年10月,德国联邦参议院正式通过了《零排量交通解决方案策略》,计划该国从2030年开始不再销售传统燃油车。按决议,2030年后只允许零排放汽车上路。目前,已经超过10个国家和地区宣布,将在2030年左右停止燃油车的生产销售。
要达到这样大的新能源汽车销售规模,仅靠政策是难以完成的任务,长远来看,政策红利对新能源汽车产业发展的支撑作用逐渐减弱,产业未来竞争更加依赖产品的核心竞争力和市场化驱动力。当前,续航里程和价格是目前新能源汽车用户购车时最关注的两个因素,续航里程焦虑和充电便利性差是当前用户的使用痛点。太阳能屋顶则为里程焦虑症提供了新的解决之道。
对奥迪而言,轻量化,电气化、智能化是其未来战略,奥迪计划在2025年将纯电动汽车占比提升至汽车产品的三分之一。“电动车将成为奥迪的必需品。”奥迪此前曾表示。此次与汉能合作,将对其电气化战略带来巨大促进作用。这个高技术含量并有着先进清洁能源理念的差异化,也有助于奥迪在市场中进行新能源汽车的推广。
“与奥迪达成合作是汉能移动能源技术应用于汽车领域的重要里程碑。”汉能薄膜发电集团董事会主席袁亚彬表示:“汉能旗下美国全资子公司阿尔塔拥有最高效的柔性砷化镓薄膜太阳能技术,可为汽车制造商提供完整的车用清洁电力系统解决方案。”
在电池领域,人们津津乐道的黑马案例是宁德时代。最近几年,宝马在国内的新能源汽车选了的福建宁德时代动力电池,为其品质做了背书。如今,宁德时代估值近千亿元,已经跃升为国内第二大动力电池供应商。此次奥迪牵手汉能,无疑也会提升汉能薄膜太阳能电池的品牌形象,或许未来,汉能薄膜电池有望复制宁德时代的成功案例。