比爾·蓋茨 (Bill Gates) 領(lǐng)銜的突破能源聯(lián)盟基金 (Breakthrough Energy Coalition)，因其華麗的投資人陣容，常被譽(yù)為投資界的『夢(mèng)之隊(duì)』。

這支『夢(mèng)之隊(duì)』的成員包括20多位頂級(jí)創(chuàng)業(yè)者和投資人，『首發(fā)陣容』除了比爾·蓋茨外，還有亞馬遜創(chuàng)始人杰夫·貝索斯 (Jeff Bezos)，臉書創(chuàng)始人馬克·扎克伯格 (Mark Zuckerberg)，前紐約市市長(zhǎng)及彭博社創(chuàng)始人邁克·彭博 (Mike Bloomberg)，阿里巴巴創(chuàng)始人馬云等。這套陣容的身家超過(guò)3.5萬(wàn)億人民幣*。

*數(shù)據(jù)來(lái)源福布斯富豪排行榜，截至2021年1月21日

2020年12月，突破能源聯(lián)盟基金領(lǐng)銜投資氫能飛機(jī)，使這一領(lǐng)域成為了投資界關(guān)注的熱點(diǎn)。

埃隆.馬斯克公開(kāi)嘲諷氫燃料

[知識(shí)點(diǎn)] 氫能是一種綠色、高效、安全、可持續(xù)的二次能源，如果制氫實(shí)現(xiàn)清潔環(huán)?？沙掷m(xù)，那么氫能的生命周期將是一個(gè)清潔環(huán)保的閉環(huán)。同時(shí)，氫能是一種優(yōu)秀的儲(chǔ)能介質(zhì)，可儲(chǔ)存太陽(yáng)能、風(fēng)能等不穩(wěn)定的可再生能源。氫能被視作是未來(lái)20年最具前景的能源之一。氫燃料電池系統(tǒng)是目前已知的氫能最佳利用方式。

氫燃料電池在和鋰電池的“路線之爭(zhēng)”中落于下風(fēng)——過(guò)去的10年中，鋰電池汽車的銷售量是氫動(dòng)力汽車的300倍。特斯拉CEO埃隆·馬斯克甚至公開(kāi)嘲諷氫燃料。

圖片來(lái)源：Twitter

從汽車產(chǎn)業(yè)角度看，氫燃料確實(shí)成本太高，供應(yīng)鏈欠缺——?dú)淠艿闹苾?chǔ)運(yùn)成本都很高，建設(shè)成熟的氫能供給體系（加氫站、運(yùn)輸體系等）更是要“舉國(guó)之力”。但氫能在航空產(chǎn)業(yè)里應(yīng)用，會(huì)有一片更廣闊的天地。

氫能的優(yōu)勢(shì)在航空業(yè)被放大了

“最終驅(qū)使氫能源商業(yè)化將是航空業(yè)，而不是汽車，更不會(huì)是私家車?！边@家比爾.蓋茨所投資的氫能飛機(jī)公司斷言。氫能更適合成為大型商用飛機(jī)的燃料，主要有三個(gè)原因：能量密度、充電時(shí)間和使用壽命。

優(yōu)勢(shì)：能量密度

[知識(shí)點(diǎn)] 我們通常用電池系統(tǒng)的能量密度來(lái)衡量能源效率。能量密度的單位是wh/kg，也就是每公斤的電池系統(tǒng)，能產(chǎn)生多大功率的能量。1kwh是我們?nèi)粘Ｕf(shuō)的1度電，那么能量密度160wh/kg的意思就是每公斤的電池組件，可以產(chǎn)生0.16度的能量。

在能量密度方面，氫燃料電池的“上限”完勝鋰電池。

氫的能量密度接近40 kwh/kg，優(yōu)于傳統(tǒng)汽油接近3倍（汽油的能量密度在12 kwh/kg）。而鋰電池組成系統(tǒng)后，因?yàn)樾枰姓?fù)極材料、電解液、隔膜等其他輔助材料，能量密度僅有0.2 kwh/kg。并且鋰電池組的能量密度再向上提升受制于理論瓶頸。

以豐田Mirai為例，使用超高壓碳纖維增強(qiáng)尼龍儲(chǔ)氫瓶可以儲(chǔ)存6千克的氫氣，氫燃料電池系統(tǒng)能量密度超過(guò)0.35 kWh/kg。

未來(lái)隨著儲(chǔ)氫合金和低溫液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)取得更大突破，氫燃料電池系統(tǒng)的能量密度對(duì)比鋰電池組可能可以高出10倍以上。

氫燃料電池在能量密度方面更高的 “上限”意味著：達(dá)到同樣的續(xù)航里程，氫能電池組的重量要輕；同樣的重量下，氫能電池組的續(xù)航能力要強(qiáng)。因此，氫能對(duì)于重量更大同時(shí)里程更長(zhǎng)的交通工具的意義更加重大，例如商用大客機(jī)?？湛蛻?yīng)用氫能作為飛機(jī)燃料的前驅(qū)。

空客工程師Glenn Llewellyn直言：“氫燃料是最有前途的能源類型，可以讓我們用可再生能源為飛機(jī)提供動(dòng)力，而電池技術(shù)的發(fā)展速度還沒(méi)有達(dá)到我們期望的水平?！?

優(yōu)勢(shì)：使用壽命和充電時(shí)間

當(dāng)今最好的鋰電池組（能量密度為0.2 kwh/kg）的循環(huán)壽命為1,000至2,000次，充電時(shí)間為45分鐘以上。

試想，一架商用大客機(jī)每天平均飛行10到14個(gè)小時(shí)，如果平均每趟飛行3小時(shí)，則每天飛行3到5趟，一年1,000至2,000次。假設(shè)使用鋰電（不考慮重量和續(xù)航），那飛機(jī)電池組僅僅只能堅(jiān)持1年就要替換。并且如果飛機(jī)每飛行一次要充電數(shù)小時(shí)，航空公司的效益將會(huì)大大降低。

相比之下，液態(tài)氫燃料電池系統(tǒng)的循環(huán)壽命高達(dá)15,000次*，并且在20分鐘內(nèi)即可加滿燃料。較長(zhǎng)的使用壽命和較短的充電時(shí)間可以保證商用飛機(jī)的運(yùn)行效率和飛行時(shí)間。

氫能的劣勢(shì)在航空業(yè)被縮小了

前文提及，氫燃料電池的主要劣勢(shì)在于成本高昂和缺乏供應(yīng)體系等基礎(chǔ)設(shè)施。

高成本的氫燃料電池更適用于高成本的商用航空，而不是家庭乘用車。如果我們使用每千瓦（kW）的成本作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，家用汽車的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)成本為30美元/kW。而當(dāng)前氫能電池系統(tǒng)的價(jià)格在300至1,000美元/kW之間，比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)高出太多。但是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)則不同，即使是較小的（800 kW）飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的成本也要超過(guò)1000美元/kW。

氫燃料電池的規(guī)模效應(yīng)非常顯著，成本持續(xù)降低。即使產(chǎn)量有限，在過(guò)去的10年中，氫燃料電池汽車的價(jià)格降低了65％。根據(jù)麥肯錫的研究，“如果氫燃料汽車的年產(chǎn)量為15萬(wàn)輛，未來(lái)成本可繼續(xù)降低約70-80％”。與鋰電池不同，氫燃料電池對(duì)材料的依賴性相對(duì)較低。氫燃料電池系統(tǒng)主要由碳、鋼和鋁制造的零件組成，因此工業(yè)化規(guī)模效應(yīng)顯著。

當(dāng)考慮改造能源供應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施，航空比汽車的優(yōu)勢(shì)也非常明顯。在美國(guó)，有將近120,000個(gè)汽油加油站。相比之下，美國(guó)85%的航空運(yùn)輸（客運(yùn)和貨運(yùn)）集中在50個(gè)大型機(jī)場(chǎng)（其余15％的航空運(yùn)輸散布在其他450個(gè)機(jī)場(chǎng)）。中國(guó)的汽油加油站也超過(guò)了100,000個(gè)，而前35大機(jī)場(chǎng)集中了80%的運(yùn)輸量。顯然，加油的網(wǎng)絡(luò)越大，從汽油轉(zhuǎn)換到氫能的難度就越大，成本也就越高。因此，改造航空產(chǎn)業(yè)的能源供應(yīng)體系的可行性要高得多。

盤點(diǎn)未來(lái)的氫能飛機(jī)

聊了這么多氫能飛機(jī)的投資邏輯，想必大家早已迫不及待了解究竟『夢(mèng)之隊(duì)』投了哪家企業(yè)呢？謎底揭曉！那就是總部位于倫敦和加州的ZeroAvia。

2020年12月，突破能源聯(lián)盟基金向ZeroAvia注資2140萬(wàn)美元。

ZeroAvia是一家研發(fā)和制造用于商業(yè)客運(yùn)、包裹運(yùn)送、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域氫燃料電池飛機(jī)的初創(chuàng)企業(yè)。如今，該公司研發(fā)的兩架10-20人原型機(jī)可航行800公里，已經(jīng)通過(guò)了飛行測(cè)試且獲得了飛行證書，并有望在2023年實(shí)現(xiàn)商業(yè)運(yùn)營(yíng)。

ZeroAvia與英國(guó)航空公司建立了合作伙伴關(guān)系，并通過(guò)ATI計(jì)劃獲得了英國(guó)政府的資金支持，自成立以來(lái)總募集資金4970萬(wàn)美元。

ZeroAvia目標(biāo)在2023年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。計(jì)劃到2026年實(shí)現(xiàn)投運(yùn)80個(gè)座位可以飛行超過(guò)900公里的飛機(jī)；到2030年實(shí)現(xiàn)投運(yùn)100個(gè)座位可以飛行1600公里以上的飛機(jī)。下圖為ZeroAvia對(duì)于未來(lái)研發(fā)項(xiàng)目的計(jì)劃時(shí)間表。

圖片來(lái)源：ZeroAvia

除了英國(guó)政府，德國(guó)、法國(guó)和美國(guó)政府都分別有各自支持的氫能源飛機(jī)項(xiàng)目。

德國(guó)宇航中心（DLR）設(shè)計(jì)的全球首架4座氫燃料電池HY4飛機(jī)于2016年9月在斯圖加特機(jī)場(chǎng)首飛，其最大飛行速度為200千米/時(shí)，巡航速度為145千米/時(shí)，航程范圍750～1500千米。

HY4飛機(jī)項(xiàng)目得到了聯(lián)邦運(yùn)輸和數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施部超過(guò)1,700萬(wàn)歐元的資金支持。HY4 現(xiàn)已推出第六代驅(qū)動(dòng)器，最多可容納40名乘客，在未來(lái)十年內(nèi)計(jì)劃實(shí)現(xiàn)2000公里航程。

在歐洲，說(shuō)到氫燃料驅(qū)動(dòng)飛機(jī)，不得不提空客的ZEROe項(xiàng)目。2020年7月，IASC發(fā)文『未來(lái)已來(lái)！歐洲新能源飛機(jī)連獲重大突破』中已陳述了法國(guó)150億歐元來(lái)發(fā)展新能源飛機(jī)的路線圖——首先是對(duì)空客的A320產(chǎn)品線進(jìn)行改造，開(kāi)發(fā)混合動(dòng)力的A320 “繼承者”客機(jī)。A320“繼承者”的原型機(jī)將在2026年至2028年間亮相，并在2035年之前首飛，并逐步轉(zhuǎn)向使用氫燃料。

ZEROe是空客公司的零排放商用飛機(jī)項(xiàng)目，有以下三款混合氫能概念飛機(jī)，分別用渦輪螺旋槳（Turboprop）、翼身融合（BWB）和渦輪風(fēng)扇（Turbofan）三種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)。其中渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)主要用于100座級(jí)以下的支線飛機(jī)，航程超過(guò)1000海里。翼身融合發(fā)動(dòng)機(jī)（BWB）和渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)（Turbofan）主要用于200座級(jí)以下的支線飛機(jī)，航程超過(guò)2000海里。這些氫能飛機(jī)通過(guò)液態(tài)氫的燃燒來(lái)提供動(dòng)力，與此同時(shí)，氫燃料電池產(chǎn)生的電能可補(bǔ)充燃?xì)廨啓C(jī)，從而形成了高效的混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)。

圖片版權(quán)：Airbus

空客的首席執(zhí)行官Guillaume Faury表示：“我們希望在2035年投入使用零排放氫動(dòng)力商用客機(jī)。空客將擴(kuò)大可再生能源和氫氣的產(chǎn)出規(guī)模，以實(shí)現(xiàn)航空業(yè)的可持續(xù)未來(lái)?！?

圖源：NEW ATLAS

美國(guó)航空航天局（NASA）正與Alaka'i Technologies公司合作發(fā)展的Skai零排放電動(dòng)垂直起降（eVTOL）飛機(jī)由氫燃料電池驅(qū)動(dòng)，可用于空中出租車、私人飛機(jī)和貨物運(yùn)輸。Skai使用6個(gè)100kW的電機(jī)馬達(dá)，可容納5名乘客，其中包含1名飛行員。以190公里/小時(shí)的速度能夠持續(xù)飛行4小時(shí)以上，可行駛約644公里。Skai配有緊急降落傘，加氫裂化時(shí)間不到10分鐘。

除了以上五家企業(yè)外，德國(guó)APUS公司、新加坡HES公司和Alaka'i公司也是制造氫能飛機(jī)的先行者，就不在此文詳細(xì)闡述了，如想要詳細(xì)了解可以在IASC公眾號(hào)下方留言。

氫能飛機(jī)，未來(lái)已來(lái)

氫能應(yīng)用于航空，極富想象空間。相信目前面臨的成本高企和基礎(chǔ)設(shè)施缺乏等問(wèn)題都會(huì)隨著資本的投入和產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；饾u被解決。

氫能飛行的其中一個(gè)最大挑戰(zhàn)來(lái)自于氫氣的壓縮和儲(chǔ)存。比起傳統(tǒng)的汽油，如果改用氫能，飛機(jī)需要更多空間來(lái)儲(chǔ)存燃料，所以燃料不能像現(xiàn)在那樣儲(chǔ)存在機(jī)翼內(nèi)。這意味著使用氫燃料需要改裝飛機(jī)的機(jī)身結(jié)構(gòu)。目前空客一方面考慮將氫氣存儲(chǔ)在機(jī)翼下的吊艙里或飛機(jī)下面的空間里，另一方面也在探索混合翼機(jī)型的模式來(lái)儲(chǔ)存氫氣。機(jī)身結(jié)構(gòu)的新設(shè)計(jì)意味著要重新進(jìn)行繁雜的飛行認(rèn)證，因此氫能飛機(jī)的發(fā)展亦是道阻且長(zhǎng)，IASC將持續(xù)跟蹤跟進(jìn)氫能航空產(chǎn)業(yè)的重大進(jìn)展，及時(shí)和大家分享。

來(lái)源：IASC航空產(chǎn)業(yè)鏈