SMM

I. Definisi Kendaraan Listrik Metanol-Hidrogen

Kendaraan listrik metanol-hidrogen (MHEV) adalah jenis kendaraan energi baru (NEV) yang menggunakan metanol (CH₃OH) sebagai pembawa hidrogen. Melalui sistem reformasi metanol onboard, metanol diubah menjadi hidrogen, yang kemudian digunakan untuk menggerakkan sel bahan bakar untuk menghasilkan listrik. Tidak seperti kendaraan dengan mesin pembakaran dalam tradisional (ICEV), MHEV menghilangkan penggunaan bahan bakar berbahan dasar minyak bumi. Dibandingkan dengan kendaraan listrik baterai (BEV), MHEV secara efektif mengatasi kekhawatiran akan jarak tempuh dan tantangan pengisian daya. Berbeda dengan kendaraan sel bahan bakar hidrogen (HFCV) yang bergantung pada penyimpanan hidrogen bertekanan tinggi, MHEV mengurangi kompleksitas pengembangan infrastruktur. Pendekatan teknologi ini menggabungkan kemudahan penyimpanan dan transportasi metanol dengan efisiensi dan kebersihan sel bahan bakar hidrogen, membuka peluang baru dalam bidang pemanfaatan energi hidrogen.

II. Prinsip Teknis

1. Reformasi Metanol untuk Produksi Hidrogen
   Metanol mengalami reaksi kimia dalam reformer, dengan rumus reaksi tipikal sebagai berikut:
   CH₃OH + H₂O → 3H₂ + CO₂
   Melalui penggunaan katalis selektif (seperti katalis berbasis tembaga atau logam mulia), metanol bereaksi secara efisien dengan uap air pada suhu rendah (200-300°C) untuk menghasilkan gas kaya hidrogen. Tantangan dalam proses ini terletak pada menyeimbangkan aktivitas, daya tahan, dan biaya katalis sambil menghindari efek keracunan oleh produk sampingan (seperti karbon monoksida) pada sel bahan bakar.

2. Pembangkit Listrik Sel Bahan Bakar Hidrogen
   Hidrogen yang dihasilkan masuk ke dalam sel bahan bakar membran pertukaran proton (PEMFC), di mana hidrogen mengalami reaksi elektrokimia dengan oksigen:
   2H₂ + O₂ → 2H₂O + Energi Listrik
   Di anoda, hidrogen terdisosiasi menjadi proton (H⁺) dan elektron. Elektron mengalir melalui sirkuit eksternal untuk membentuk arus listrik, sedangkan proton menembus membran elektrolit dan bergabung dengan oksigen di katoda untuk menghasilkan air. Efisiensi inti sistem ini bergantung pada optimasi kinerja himpunan elektroda membran (MEA). Saat ini, industri mencapai terobosan teknologi dengan mengurangi penggunaan platinum (beban platinum per sel tunggal telah menurun menjadi 0,2-0,3 g/kW) dan meningkatkan daya tahan bahan membran.

III. Biaya Produksi

(1) Status Saat Ini Biaya Produksi
Mengambil truk berat metanol-hidrogen Geely Yuancheng Xinghan H sebagai contoh, biaya per unit sekitar 8%-12% lebih tinggi daripada ICEV yang sebanding, terutama terkonsentrasi pada bidang-bidang berikut:
• Sistem Reformasi dan Sel Bahan Bakar: Harga satuan unit reformasi metanol domestik saat ini sekitar 150.000-200.000 yuan. Biaya tumpukan sel bahan bakar hidrogen telah menurun menjadi 3.000-4.000 yuan/kW karena iterasi teknologi (data 2023), tetapi masih menyumbang 25%-30% dari total biaya.

• Kurangnya Ekonomi Skala: Kapasitas produksi tahunan sistem reformasi metanol untuk produksi hidrogen secara nasional kurang dari 50.000 unit, dan ekonomi skala belum tercapai, sehingga menghasilkan biaya pengadaan yang tinggi untuk komponen.

• Ketergantungan Bahan pada Impor: Katalis berkinerja tinggi (seperti katalis berbasis rutenium) dan himpunan elektroda membran kelas atas bergantung pada impor, yang mendorong biaya keseluruhan.

(2) Prospek Pengurangan Biaya
• Lokalisasi Katalis yang Dipercepat: Diperkirakan biaya katalis berbasis tembaga yang diproduksi dalam negeri akan dikurangi sebesar 40% pada tahun 2025.

• Produksi Modular untuk Mengurangi Biaya Integrasi Sistem: Harga satuan perangkat reformasi tunggal diperkirakan akan turun di bawah 100.000 yuan.

• Produksi Skala dan Kemajuan Teknologi dalam Sel Bahan Bakar Hidrogen: Biaya mungkin menurun menjadi 1.500 yuan/kW pada tahun 2025.

IV. Biaya Penggunaan

(1) Perbandingan Biaya Bahan Bakar
Harga pasar rata-rata metanol sekitar 3.000 yuan/mt (2024), sedangkan diesel sekitar 7.500 yuan/mt. Biaya energi setara metanol adalah 40%-50% dari diesel.
• Skenario Truk Berat: Konsumsi metanol per 100 kilometer sekitar 15-20 kg, sedangkan konsumsi diesel sekitar 35 liter, menghasilkan perbedaan lebih dari 1 yuan per kilometer dalam biaya bahan bakar.

• Ekonomi Kendaraan Komersial: Dengan asumsi jarak tempuh harian 300 kilometer, perbedaan biaya bahan bakar tahunan dapat mencapai 80.000-100.000 yuan.

(2) Keunggulan Biaya Pemeliharaan
Sistem reformasi metanol memiliki struktur yang relatif sederhana, tidak memiliki tangki penyimpanan hidrogen bertekanan tinggi dan sistem manajemen termal yang kompleks, yang memperpanjang siklus pemeliharaan hingga 30%. Namun, tumpukan sel bahan bakar memerlukan penggantian secara berkala, dengan perkiraan biaya 50.000-80.000 yuan selama siklus hidup 5 tahun.

V. Analisis Tantangan Teknis

1. Tantangan Start-Up Suhu Rendah
   Sistem reformasi metanol yang ada mengalami penurunan efisiensi yang tajam ketika suhu lingkungan turun di bawah -20°C, sehingga perlu dipasang modul pemanas PTC tambahan, yang meningkatkan konsumsi energi sekitar 15%. Geely telah memperpendek waktu start-up suhu rendah menjadi 10 menit dengan mengoptimalkan isolasi pipa reformer dan strategi kontrol suhu cerdas, tetapi kendala operasi yang andal pada -30°C masih perlu diatasi.

2. Masalah Daya Tahan Sistem
   Dalam kondisi suhu tinggi dan tekanan tinggi, katalis reformasi rentan terhadap sintering dan deposisi karbon, yang menyebabkan penurunan aktivitas. Data uji menunjukkan bahwa setelah 8.000 jam operasi terus menerus, aktivitas katalis menurun sekitar 18%, sehingga perlu memperpanjang umur katalis melalui teknologi pelapisan dan kontrol presisi kondisi reaksi.

3. Jaminan Kemurnian Hidrogen
   Hidrogen yang dihasilkan dari dekomposisi metanol mengandung 30%-40% air, yang memerlukan modul pengeringan yang efisien untuk memastikan bahwa kemurnian hidrogen yang masuk ke dalam sel bahan bakar melebihi 99,95%. Jika tidak, hal itu dapat menyebabkan pembekuan elektroda membran atau penurunan kinerja. Teknologi penghilangan air saat ini menghasilkan kerugian energi sekitar 8% dalam sistem, menunjukkan ruang yang signifikan untuk optimasi teknologi.

VI. Praktik Operasional Geely Yuancheng

(1) Kemajuan dalam Komersialisasi
Kendaraan listrik metanol-hidrogen Geely Yuancheng telah membentuk matriks produk "truk berat + truk ringan + bus", dengan hampir 1.000 unit yang digunakan di pasar. Di antara mereka, truk berat Yuancheng Xinghan H telah mencapai operasi skala besar di wilayah pertambangan Ordos dan koridor logistik Hebei, mengumpulkan lebih dari 20 juta kilometer jarak tempuh operasional dan memvalidasi keandalan teknis.

(2) Pembangunan Jaringan Pasokan Energi
Melalui kolaborasi dengan China Energy Investment Corporation dan Baosteel Group, 27 stasiun pengisian bahan bakar metanol telah didirikan di wilayah kaya metanol seperti Mongolia Dalam dan Shanxi. Solusi penggantian modul metanol cepat juga telah dikembangkan, mengurangi waktu pengisian bahan bakar tunggal menjadi kurang dari 10 menit dan mengatasi titik nyeri efisiensi pengisian bahan bakar.

(3) Sorotan Data Operasional
Data uji aktual menunjukkan bahwa efisiensi konversi metanol truk berat Geely Yuancheng mencapai 78%, dengan berat kosong 300 kg lebih ringan daripada versi diesel. Jarak tempuh operasional tahunan mencapai 150.000 kilometer, dan emisi karbon per unit omset berkurang sebesar 65%, berhasil lulus sertifikasi "Batas Konsumsi Bahan Bakar untuk Kendaraan Komersial Berat."

VII. Prospek untuk Skenario Aplikasi

1. Koridor Transportasi Logistik
   Cocok untuk rute logistik dengan volume transportasi tahunan melebihi 100.000 mt, arteri transportasi hijau regional dapat dibangun melalui jaringan stasiun pengisian bahan bakar metanol dan sistem pengiriman cerdas. Misalnya, jalur transportasi kontainer dari Shandong ke Delta Sungai Yangtze dapat mengurangi biaya bahan bakar tahunan sebesar 90.000 yuan per perjalanan.

2. Skenario Konstruksi Pertambangan
   Di wilayah pertambangan seperti Shanxi dan Mongolia Dalam, truk berat metanol-hidrogen dapat mencapai "konversi minyak-ke-listrik." Setelah operasi siang hari, mereka dapat memanfaatkan harga listrik murah untuk melakukan elektrolisis air untuk produksi dan penyimpanan hidrogen, beroperasi dalam lingkaran tertutup pada malam hari. Perkiraan pengurangan emisi karbon tahunan adalah 1.500 ton.

3. Transportasi Penumpang Antarkota
   Bus antarkota 35 tempat duduk yang dirancang secara modular dapat memenuhi kebutuhan jarak jauh di pinggiran kota sambil secara fleksibel beralih antara mode daya hidrogen/metanol melalui stasiun pengisian bahan bakar metanol, mengatasi tantangan pembangunan jalur ganda untuk energi murni/hidrogen.

4. Pasokan Listrik Darurat
   Sistem reformasi metanol onboard + sel bahan bakar dapat dengan cepat digunakan untuk memberikan dukungan pembangkit listrik bergerak tingkat 50-200 kW untuk bantuan bencana dan operasi lapangan. Sudah mencapai verifikasi aplikasi pasokan listrik darurat tingkat 1 MW di wilayah pertambangan Lvliang, Shanxi.

Kesimpulan
Kendaraan listrik metanol-hidrogen mendorong pengembangan dengan pendekatan "mesin ganda" dari "pembawa hidrogen fleksibel + komersialisasi biaya rendah." Praktik Geely Yuancheng menunjukkan bahwa melalui inovasi teknologi dan eksplorasi skenario yang mendalam, rute teknologi ini memiliki potensi untuk menembus kendala promosi energi hidrogen dan mencapai penutupan komersial di bidang seperti logistik berat dan transportasi pertambangan. Dengan lokalisasi katalis, inovasi dalam bahan penyimpanan hidrogen, dan peningkatan dukungan kebijakan, kendaraan listrik metanol-hidrogen diharapkan menjadi salah satu pembawa utama bagi Tiongkok untuk mencapai tujuan netralitas karbonnya, membentuk kembali ekosistem industri energi hidrogen.