تعد صيانة أساطيل الهيدروجين أكثر تكلفة بكثير من صيانة البطاريات وحتى الديزل - CleanTechnica

الاشتراك في تحديثات الأخبار اليومية من CleanTechnica على البريد الإلكتروني. أو تابعنا على أخبار جوجل!

---

أحد الأشياء المثيرة للاهتمام التي كنت أفعلها هو المشاركة في مجموعة مراجعة لدراسة أوروبية حول مقارنات ومحاكاة إزالة الكربون من المركبات الثقيلة. وهذا يعني، من بين أمور أخرى، أنني أركز على الافتراضات المستخدمة.

نظرًا لأن الورقة قيد المراجعة ويتم اختبار الافتراضات وتحسينها، فلن أذكر هوية المؤلف أو المنظمة في الوقت الحالي. لا يتعلق الأمر بكونهم مخطئين أو على صواب، ولكن يتعلق بمجموعة من الافتراضات التي يتم وضعها حول صيانة المركبات الثقيلة التي تعمل بخلايا الوقود والتي لا تصمد أمام التدقيق، ومع ذلك فهي موجودة في الكثير من الدراسات التي تعتبر ذات مصداقية.

لنبدأ بالمبادئ الأولى. إن مركبة خلايا الوقود الثقيلة مثل شاحنة الشحن أو حافلة النقل هي مركبة كهربائية تعمل بالبطارية مع مكونات إضافية لقطار قيادة خلايا الوقود. وهذا يعني أن مجموعة توليد الطاقة بالبطارية تحتوي على بطاريات، ونظام شحن كهربائي بدون أجزاء متحركة باستثناء الغطاء الموجود فوق القابس، ووحدة إدارة الطاقة لنقل الكهرباء عبر الأسلاك إلى المحرك، ومحرك. توجد أجهزة استشعار وأدوات تحكم محوسبة وما شابه ذلك، ولكن هناك عدد قليل جدًا من الأجزاء المتحركة وقليل جدًا مما يتطلب الكثير من الصيانة. وهذا ما نتج عن دراسات الصيانة للسيارات الكهربائية ذات البطاريات النقية.

مركبة خلايا الوقود هي مركبة هجينة تعمل ببطارية الهيدروجين. ويضيف خزان هيدروجين متطور بسعة 700 ضغط جوي أو خزان هيدروجين سائل أكثر تطورًا مزود بمستشعر ضغط وأنظمة تنفيس، وهو نظام معقد لحركة وقود الهيدروجين الذي يتعين عليه التعامل مع تغيرات الضغط الكبيرة جدًا في حالة الخزانات المضغوطة أو الحجم الكبير جدًا و ومن ثم يتغير الضغط مع تسخين الهيدروجين السائل إلى شكل غازي، وتحديات كبيرة جدًا في الإدارة الحرارية، وبالتالي أجهزة استشعار الإدارة الحرارية والمحركات والمكونات في كلتا الحالتين، وهي خلية وقود باهظة الثمن ومحدودة العمر وتتطلب هيدروجينًا نقيًا وهواءًا نظيفًا، ومدخلًا للهواء. ونظام ترشيح نتيجة لذلك ونظام عادم لنقل المياه الناتجة من خلية الوقود إلى خارج السيارة دون تجمد ومن ثم محلول التسخين.

هذا الرسم التخطيطي لعملية إدارة الهواء فقط، وهو أمر غير مطلوب للسيارات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات، يجب أن يوضح أن المكونات المضافة لمركبة خلايا الوقود ليست تافهة. هناك العديد من نقاط الفشل المحتملة والعديد من الأشياء التي تتطلب صيانة مجدولة.

وأقرب مثال على ذلك هو السيارات الكهربائية الهجينة. تظهر البيانات المستمدة من المركبات الخفيفة أن صيانة مجموعة نقل الحركة تكلف أكثر بكثير على المركبات الهجينة مقارنة بالمركبات الكهربائية ذات البطاريات النقية، وهي نفس تكلفة مركبات الاحتراق الداخلي تقريبًا.

أحد الأشياء أنا وانتقد كانت دراسة النقل بالشاحنات التي أجراها المجلس الدولي للنقل النظيف المعيبة بشدة في العام الماضي هي أن لديهم تحسينات كبيرة في تكاليف الصيانة لشاحنات قطار الدفع الهيدروجيني ولا شيء للشاحنات الكهربائية التي تعمل بالبطارية. في الواقع، افترضوا أن الشاحنات الثقيلة طويلة المدى - الجزء الوحيد الذي لا تزال بعض المنظمات تأمل فيه في خلايا الوقود - سيكون لها تكاليف صيانة مشابهة جدًا للبطاريات الكهربائية بعد عام 2030، وتكاليف صيانة تعادل شاحنات الديزل على الفور.

الأرقام كلها باليورو لكل 100 كيلومتر.

عندما قمت بمراجعتها لأول مرة، كنت في حيرة من أمري بشأن إعطاء فائدة الشك لنضج شاحنات خلايا وقود الهيدروجين مقابل الشاحنات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات. بعد كل شيء، تعمل الحافلات التي تعمل بخلايا الوقود في جميع أنحاء العالم في مرحلة التجارب منذ عام 2000، والرافعات الشوكية التي تعمل بخلايا الوقود لفترة أطول. تعتبر الشاحنات والحافلات الكهربائية التي تعمل بالبطارية جديدة نسبيًا.

لكنني الآن في حيرة من أمري بشأن السبب الذي يجعل الجميع يعتقدون أن المركبات الثقيلة التي تعمل بخلايا الوقود الهيدروجيني ستكون منخفضة الصيانة على الإطلاق.

لقد تم جمع البيانات القصصية حول تكاليف الصيانة. مشغل الأسطول باو، فرنسا أوضحت عندما تخلوا عن حافلات الهيدروجين في عام 2023 بعد أربع سنوات من التشغيل، فقد خضعت لصيانة عالية جدًا، وأن إبقائها قيد التشغيل كان تحديًا مستمرًا.

"تعاني محطة الإنتاج من مشكلات أكثر مما كان متوقعًا، وتعاني الحافلات من الكثير من الأعطال الصغيرة جدًا. أما أنا فأقضي ثلاثة أرباع أيامي هناك رغم أنه سطر واحد فقط من أصل 17 سطراً!»

وبالمثل، وجدت تجربة ويسلر في كولومبيا البريطانية منذ عقد سابق مضاعفة تكاليف الصيانة، لكل بالارد نفسه.

ووفقاً لشركة بالارد باور سيستمز التابعة لشركة برنابي، والتي تصنع محركات خلايا الوقود، فإن تكلفة صيانة حافلات ويسلر الهيدروجينية تبلغ 1.34 دولاراً لكل كيلومتر، مقابل 65 سنتاً لكل كيلومتر للحافلات التي تعمل بالديزل.

كان لدى اثنين من مشغلي الحافلات، يفصل بينهما عقد من الزمن ومحيط، تجارب متطابقة مع حافلات من شركات مصنعة مختلفة. ولكن لا يزال، القصصية. إذا كانت هذه هي كل البيانات، فسوف أشطبها بسبب بعض التجارب السيئة.

ولكن عندما يقوم مدير مبيعات OEM للسكك الحديدية لشركة Stadler في ألمانيا بذلك يقول عن منتجاته الخاصة، اعتقدت أن هناك شيئًا ما.

بالإضافة إلى ذلك، تتطلب خلايا الوقود الهيدروجيني صيانة أكثر بكثير من البطاريات وحدها، وتتطلب استبدالها في غضون ثلاث سنوات في المتوسط.

وأوضح أوبست: "بسبب هذا وخزان الهيدروجين الموجود على متنها، فإن جهود الصيانة هي بالطبع أكثر تعقيدًا مقارنة بقطارات البطاريات"، مضيفًا أن قطارات الهيدروجين تتطلب أيضًا بطارية للحصول على طاقة احتياطية.

ونتيجة لذلك، عندما رأيت افتراضات تكاليف صيانة منخفضة للغاية في الدراسة التي أقوم بمراجعتها، قدمت هذه المادة واقترحت أن الافتراضات الخاصة بتكاليف الصيانة المتطابقة تقريبًا غير مناسبة. أشار قائد البحث إلى المصدر فذهبت إليه. لقد كانت دراسة لمجموعة عمل ألمانية، بنفس الجهد الذي بذلته الدراسة الأولى تم تقييمه قبل شهرين.

الدراسة، التي تمت ترجمتها بفضل صفحة ويب سهلة الاستخدام للغاية على الإنترنت والتي سترسل لي رسائل بريد إلكتروني تطلب فيها منحهم المال إلى الأبد الآن، كانت 2020 تقرير ورشة عمل تغيير قيادة المركبات التجارية: طرق إزالة الكربون من الشاحنات الأكثر صعوبة مع التركيز على الكهرباء من المنصة الوطنية الألمانية: مستقبل جهود التنقل.

لقد تعمقت في ذلك متوقعًا العثور على مرجع للدراسات والبيانات التجريبية. ما وجدته هو أن ثلاثة باحثين من مؤسستين - وولفجانج شادي من M-Five وباتريك فييلتش وهايكي فلاميج من الجامعة التقنية في هامبورج، قد قدموا تأكيدات الصيانة دون مرجع أو استشهادات. ولم يكن هناك شيء في المراجع يمكن أن يفسرهم أيضًا. لم أتمكن من العثور على أي دراسات أخرى باللغة الألمانية ربما كانت المصدر، ولكن البحث في Google باللغة الألمانية ليس من أفضل مهاراتي، لذلك ربما فاتني شيء ما.

لذلك لدينا ICCT وM-Five وTUHH جميعهم يؤكدون ما يبدو أنه أرقام منخفضة للصيانة ولا توجد حتى الآن بيانات أو دراسات تدعمها.

لقد عدت إلى دراسة ICCT TCO لإلقاء نظرة على أرقام الصيانة الخاصة بها، وهي تستشهد بمنشور آخر لعام 2023 للمؤلف الرئيسي، لذلك ذهبت لإلقاء نظرة على تلك الدراسة. ويشير إلى ورقة بحثية من جامعة كاليفورنيا، ديفيس من عام 2022 كتبها وانغ وآخرون، تقدير تكاليف الصيانة والإصلاح للشاحنات الثقيلة ذات البطاريات الكهربائية وخلايا الوقود.

هل لديها بيانات؟ لا، لا، لا. وهو يسرد التقارير التي استند إليها، وذكر بوضوح أنه لا توجد بيانات يمكن الاعتماد عليها وأن الجميع كان يفترض أن شاحنات خلايا الوقود ستكون تقريبًا نفس الشاحنات الكهربائية التي تعمل بالبطارية أو ربما أكثر تكلفة قليلاً.

لقد قمت حتى الآن بإعداد ستة تقارير عن قارتين بلغتين ولم أجد أي شيء باستثناء التخمين. ولكن لديّ اقتباسان من مشغلي أسطول الحافلات، وهو نوع مركبة متجاور بقوة ومشابه للشاحنات الثقيلة ذات دورة الخدمة العالية، ويفصل بينهما عقد من الزمن مما يوضح أن تكاليف الصيانة مرتفعة للغاية، واقتباس من مدير تنفيذي في مصنع تصنيع المعدات الأصلية للقطارات والذي يوضح أن تكاليف صيانة منتج خلايا الوقود أعلى بكثير أيضًا. في الواقع، يقول إنه لن يشتريها أحد ما لم ينص طلب الاقتراح صراحةً على قطارات الهيدروجين ولا شيء غير ذلك.

قادني هذا إلى الذهاب وإلقاء نظرة على بيانات صيانة الحافلات التي تعمل بخلايا الوقود، على أمل أنه على الرغم من كل الإخفاقات التي تم اجتياحها تحت السجادة خلال 25 عامًا تمت فيها تجربة حافلات الهيدروجين والتخلي عنها في عشرات الأماكن حول العالم، كان من الممكن أن يقوم شخص ما بالتقاط بعض البيانات بالفعل.

وها قد مرت كاليفورنيا. وكما هو الحال دائمًا مع الولايات المتحدة، فإنهم ينشرون كل شيء عن أنفسهم، مما يجعل البيانات متاحة للمحللين مثلي لمحاولة استقراءها في الأماكن ذات الميزانيات المنخفضة بشكل كبير أو أي شعور بأن الجميع سوف يهتمون بهم.

لقد وجدت ثلاث دراسات لأساطيل الحافلات في ثلاث مؤسسات نقل مختلفة في كاليفورنيا،

هذه دراسة OSTI الأمريكية من أسطول مكون من عشر حافلات تعمل بخلايا الوقود في أوكلاند، كاليفورنيا لعام 2020 بأكمله، وجدت أن متوسط ​​الصيانة للمسافة المقطوعة كان أعلى بكثير من تكاليف صيانة حافلات الديزل، حوالي 59 سنتًا لكل ميل مقابل 35 سنتًا لكل ميل. بالمناسبة، كان ذلك قريبًا جدًا من أسطول الديزل ذو البطاريات الهجينة، والذي كان عند 62 سنتًا.

هذه دراسة من جنوب كاليفورنيا بواسطة NREL من 10 حافلات تعمل بخلايا الوقود لمدة 16 شهرًا، وجدت أن التكاليف لكل مسافة مقطوعة أقل من دراسة OSTI عند 42 سنتًا لكل ميل، ولكنها لا تزال أعلى من خط الأساس للديزل البالغ 35 سنتًا لكل ميل. والجدير بالذكر أن الصيانة المتعلقة بالدفع بلغت 37.3٪ من الإجمالي.

هذه دراسة NREL تغطي ست سنوات من الصيانة للحافلات التي تعمل بخلايا الوقود في مقاطعة ريفرسايد، ومقاطعة صنلاين طويلة الأمد، والمدينة المجاورة لكوتشيلا، ووجدت أن تكاليف الصيانة كانت أعلى بمقدار 2.5 مرة لأسطول خلايا الوقود من أسطول الغاز الطبيعي المضغوط الأقدم لهذه الفترة، 56 سنتًا لكل ميل أو قريب جدا من الدراسة الأولى.

ولم يجد البحث الإضافي أي بيانات تجريبية أخرى متاحة باللغة الإنجليزية حول تكاليف الصيانة. لقد ألقيت نظرة على اثنين من أوراق القائمة الشوكية للهيدروجين لكنها لم تفصل تكاليف الصيانة أو التكاليف الأخرى بطريقة مفيدة. كملاحظة، فإن جميع الرافعات الشوكية الهيدروجينية البالغ عددها 50,000 تقريبًا موجودة في الولايات المتحدة الأمريكية في مراكز التوزيع التي تلقت الكثير من أموال وزارة الطاقة الأمريكية لمحطات التزود بالوقود الهيدروجيني والشراء الأولي للرافعة الشوكية. وكملاحظة أخرى، تم شراء 1.2 مليون رافعة شوكية كهربائية تعمل بالبطارية على مستوى العالم في عام 2022 وحده.

إذن مجموعة البيانات الآن هي التالية:

• وجدت دراسات أسطول الحافلات من كاليفورنيا والتي يبلغ مجموعها أكثر من ثماني سنوات بين ثلاثة أساطيل أن تكاليف الصيانة أعلى بكثير من تكاليف الصيانة الأساسية للديزل.
• توضح المقالات المنشورة مع اقتباسات من مشغلي الأساطيل في ويسلر، كولومبيا البريطانية وباو، فرنسا أن تكاليف صيانة أساطيل الحافلات الخاصة بهم، سواء تجربة ويسلر التي تبلغ من العمر 14 عامًا أو تجربة باو التي تبلغ من العمر عامًا واحدًا، كانت مرتفعة للغاية. عقد من الزمن بدون حركة لا يشير إلى نضج الصناعة.
• قال المدير التنفيذي لشركة Stadler في السجل إن تكاليف الصيانة أعلى بكثير بالنسبة لقطاراتهم الجديدة.

بالنسبة لي، ما يبدو واضحًا هو أن هناك مجموعة من الباحثين في مجال النقل الذين يخمنون جميعًا بناءً على عدم وجود أي دليل فعليًا على أن شاحنات الهيدروجين الأكثر تعقيدًا والمعرضة للفشل ستكون تقريبًا مثل الشاحنات الكهربائية الأبسط بكثير، أو ربما قليلاً أغلى. علاوة على ذلك، فإنهم جميعًا يفترضون أن صيانتها ستكون أرخص بكثير من شاحنات الديزل، حيث لديهم على الأقل نظام نقل يشيرون إليه.

لا يبدو أن أيًا منهم قد ذهب لإلقاء نظرة على بيانات الصيانة لحافلات الهيدروجين المجاورة حيث يوجد تاريخ يبلغ 25 عامًا، أو نظر إلى بيانات مشغلي السكك الحديدية، على الرغم من أن هذا الاقتباس كان حديثًا إلى حد ما. ولا يبدو أن أيًا منهم قد ذهب إلى مصنعي المعدات الأصلية الذين أجروا تجارب على شاحنات الهيدروجين وسألوا عن تجارب الصيانة. لا يبدو أن أيًا منهم قد لاحظ رسوم استبدال خلايا الوقود التي تزيد عن 100,000 دولار والتي فرضها مالك سيارة Hyundai وبدأ في طرح الأسئلة.

للتذكير، تحتوي جميع هذه الحافلات تقريبًا على خلايا وقود بالارد، وهي تقنية ظلت شركة بالارد تبيعها عالميًا منذ أكثر من 25 عامًا، مع خسائر بلغت 1.3 مليار دولار منذ عام 2000. هذه ليست تقنية غير ناضجة، بل إنها تفشل في تسويقها على نطاق واسع بعد كل تجربة.

مثل افتراض الهيدروجين الأخضر الرخيص، فإن افتراض وجود شاحنات تعمل بخلايا الوقود منخفضة الصيانة لا يصمد أمام أدنى قدر من التدقيق. قدم باحثو الشحن البري في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين بعض الافتراضات التي لا أساس لها ومنخفضة الكرة، وفي عشرينيات القرن الحادي والعشرين تعتبر هذه الافتراضات صالحة لأنه تم الاستشهاد بها كثيرًا.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://cleantechnica.com/2024/01/26/hydrogen-fleets-are-much-more-expensive-to-maintain-than-battery-even-diesel/