Wasserstoffflotten sind viel teurer im Unterhalt als Batterie- und sogar Dieselflotten – CleanTechnica

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Zu den interessanten Dingen, die ich gemacht habe, gehört die Teilnahme an einer Prüfgruppe für eine europäische Studie über Vergleiche und Simulationen zur Dekarbonisierung schwerer Nutzfahrzeuge. Das bedeutet unter anderem, dass ich mich mit den verwendeten Annahmen auseinandersetze.

Da sich das Papier in der Prüfung befindet und die Annahmen überprüft und verbessert werden, werde ich den Autor oder die Organisation zum jetzigen Zeitpunkt nicht nennen. Dabei geht es nicht darum, dass sie falsch oder richtig sind, sondern um eine Reihe von Annahmen über die Wartung schwerer Brennstoffzellenfahrzeuge, die einer Überprüfung nicht standhalten, aber in vielen Studien als glaubwürdig gelten.

Beginnen wir mit den ersten Prinzipien. Ein Hochleistungs-Brennstoffzellenfahrzeug wie ein Lastkraftwagen oder ein Linienbus ist ein batterieelektrisches Fahrzeug mit zusätzlichen Komponenten des Brennstoffzellen-Antriebsstrangs. Das bedeutet, dass der Batterieantriebsstrang über Batterien, ein Stromladesystem ohne bewegliche Teile außer der Klappe über dem Stecker, eine Energieverwaltungseinheit zum Transport von Strom über Kabel zum Motor und einen Motor verfügt. Es gibt Sensoren, Computersteuerungen und dergleichen, aber nur sehr wenige bewegliche Teile und sehr wenig, was viel Wartung erfordert. Dies belegen Wartungsstudien rein batterieelektrischer Fahrzeuge.

Ein Brennstoffzellenfahrzeug ist ein Batterie-Wasserstoff-Hybridfahrzeug. Hinzu kommen ein hochentwickelter 700-Atmosphären-Wasserstofftank oder ein noch hochentwickelterer Flüssigwasserstofftank mit Drucksensor und Entlastungssystemen, ein komplexes System zur Bewegung des Wasserstoffkraftstoffs, das bei Drucktanks oder sehr großen Tanks mit sehr großen Druckänderungen umgehen muss daher Druckänderungen, wenn flüssiger Wasserstoff in gasförmige Form erwärmt wird, sehr große Herausforderungen beim Wärmemanagement und daher in beiden Fällen Sensoren, Aktoren und Komponenten für das Wärmemanagement, eine teure und lebensdauerbegrenzte Brennstoffzelle, die reinen Wasserstoff und saubere Luft sowie einen Lufteinlass benötigt und Filtersystem als Ergebnis und ein Abgassystem zum Abtransport des entstehenden Wassers aus der Brennstoffzelle aus dem Fahrzeug, ohne dass es gefriert, also eine Heizlösung.

Dieses Diagramm nur des Luftmanagementprozesses, der für batterieelektrische Fahrzeuge nicht erforderlich ist, sollte deutlich machen, dass die zusätzlichen Komponenten eines Brennstoffzellenfahrzeugs nicht trivial sind. Es gibt viele weitere potenzielle Fehlerquellen und viele weitere Dinge, die eine geplante Wartung erfordern.

Das nächste Beispiel sind Hybrid-Elektrofahrzeuge. Die Daten von Leichtfahrzeugen zeigen, dass die Wartung des Antriebsstrangs bei Hybridfahrzeugen viel mehr kostet als bei rein batterieelektrischen Fahrzeugen, etwa genauso viel wie bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor.

Eines der Dinge, die ich kritisiert Die äußerst fehlerhafte LKW-Studie des International Council on Clean Transportation aus dem letzten Jahr ergab, dass es bei LKWs mit Wasserstoffantrieb erhebliche Verbesserungen bei den Wartungskosten gab, bei batterieelektrischen LKWs jedoch keine. Tatsächlich gingen sie davon aus, dass schwere Lkw mit großer Reichweite – das einzige Segment, in dem einige Unternehmen noch auf Brennstoffzellen hoffen – nach 2030 sehr ähnliche Wartungskosten haben würden wie batterieelektrische Lkw und sofort ähnliche Wartungskosten wie Diesel-Lkw.

Die Zahlen sind alle in Euro pro 100 Kilometer angegeben.

Als ich es zum ersten Mal rezensierte, fragte ich mich, ob ich der Entwicklung von Lkw mit Wasserstoff-Brennstoffzelle im Vergleich zu batterieelektrischen Lkw im Zweifelsfall den Vorzug geben sollte. Denn Brennstoffzellenbusse sind seit dem Jahr 2000 weltweit im Versuchsbetrieb, Brennstoffzellen-Gabelstapler schon länger. Batterieelektrische Lkw und Busse sind vergleichsweise neu.

Aber jetzt frage ich mich, warum alle glauben, dass schwere Fahrzeuge mit Wasserstoff-Brennstoffzelle überhaupt wartungsarm sein werden.

Ich habe anekdotische Daten über Wartungskosten gesammelt. Der Flottenbetreiber in Pau, Frankreich deutlich gemacht, Als sie die Wasserstoffbusse im Jahr 2023 nach vier Betriebsjahren abschafften, stellten sie fest, dass sie sehr wartungsintensiv waren und dass es eine ständige Herausforderung war, sie am Laufen zu halten.

„Die Produktionsstation hat mehr Probleme als erwartet und die Busse haben viele kleine Pannen. Ich selbst verbringe drei Viertel meiner Tage dort, obwohl es nur eine von 17 Linien ist!“

Ähnliches gilt für die Erfahrung in Whistler, BC, die ein Jahrzehnt zuvor stattfand die Wartungskosten verdoppeln, laut Ballard selbst.

Nach Angaben von Ballard Power Systems aus Burnaby, einem Hersteller von Brennstoffzellenmotoren, kosten die Wasserstoffbusse von Whistler 1.34 US-Dollar pro Kilometer im Unterhalt, verglichen mit 65 Cent pro Kilometer für dieselbetriebene Busse.

Zwei Busunternehmen, die durch ein Jahrzehnt und einen Ozean getrennt sind, haben beide identische Erfahrungen mit Bussen verschiedener Hersteller gemacht. Aber dennoch anekdotisch. Wenn das alle Daten wären, würde ich es auf ein paar schlechte Erfahrungen zurückführen.

Aber wenn ein Bahn-OEM-Vertriebsleiter von Stadler in Deutschland dies tun muss über seine eigenen Produkte sagen, ich dachte, dass etwas nicht stimmte.

„Darüber hinaus erfordern Wasserstoff-Brennstoffzellen deutlich mehr Wartung als Batterien allein und müssen im Durchschnitt innerhalb von drei Jahren ausgetauscht werden.

„Dadurch und durch den Wasserstofftank an Bord ist der Wartungsaufwand im Vergleich zu Batteriezügen natürlich aufwändiger“, erklärt Obst und fügt hinzu, dass Wasserstoffzüge auch eine Batterie zur Notstromversorgung benötigen.

Als ich in der Studie, die ich bewerte, die Annahmen zu sehr niedrigen Wartungskosten sah, stellte ich daher dieses Material zur Verfügung und meinte, dass die Annahme nahezu identischer Wartungskosten unangemessen sei. Der leitende Forscher zeigte auf die Quelle, also ging ich dorthin. Es handelte sich um eine deutsche Arbeitsgruppenstudie im gleichen Umfang wie die Studie I vor ein paar Monaten beurteilt.

Die Studie, die dank einer sehr praktischen Online-Webseite übersetzt wurde, die mir E-Mails mit Bitten schickt, ihnen jetzt für immer Geld zu geben, war das Jahr 2020 Workshop-Bericht Den Antrieb von Nutzfahrzeugen verändern: Wege zur Dekarbonisierung schwierigerer Lkw mit Fokus auf Elektrifizierung von der Deutschen Nationalen Plattform: Die Zukunft der Mobilitätsbemühungen.

Ich habe mich darauf eingelassen und erwartet, einen Hinweis auf Studien und empirische Daten zu finden. Was ich herausfand, war, dass drei Forscher von zwei Institutionen – Wolfgang Schade von M-Five und Patrick Fieltsch und Heike Flamig von der Technischen Universität Hamburg – Wartungsbehauptungen ohne Referenz oder Zitate vorgelegt hatten. Auch in der Bibliographie gab es nichts, was sie erklären könnte. Ich konnte keine anderen Studien auf Deutsch finden, die als Quelle dienen könnten, aber das Googeln auf Deutsch ist nicht meine Spezialität, also habe ich vielleicht etwas übersehen.

Wir haben also ICCT, M-Five und TUHH, die alle scheinbar niedrige Zahlen für die Wartung behaupten, und bisher gibt es keine Daten oder Studien, die diese Zahlen belegen.

Ich habe mir noch einmal die ICCT-TCO-Studie angesehen, um mir deren Wartungszahlen anzusehen, und dort wird eine weitere Veröffentlichung des Hauptautors aus dem Jahr 2023 zitiert, also habe ich mir diese Studie angesehen. Es verweist auf einen Artikel der University of California, Davis aus dem Jahr 2022 von Wang et al. Schätzung der Wartungs- und Reparaturkosten für schwere Nutzfahrzeuge mit Batterie- und Brennstoffzellenantrieb.

Hat es Daten? Nein, nein, tut es nicht. Es listet die Berichte auf, auf die es sich gestützt hat, und stellt deutlich fest, dass es keine Daten gab, auf die man zurückgreifen konnte, und dass alle davon ausgingen, dass Brennstoffzellen-Lkw in etwa gleichwertig mit batterieelektrischen Lkw oder vielleicht etwas teurer sein würden.

Bisher habe ich ein halbes Dutzend Berichte auf zwei Kontinenten in zwei Sprachen gelesen und außer Vermutungen nichts gefunden. Aber ich habe zwei Zitate von Busflottenbetreibern, einen Fahrzeugtyp, der stark an Schwerlast-Lkw mit hoher Einschaltdauer angrenzt und diesen ähnelt, ein Jahrzehnt auseinander, aus dem deutlich wird, dass sie sehr hohe Wartungskosten haben, und ein Zitat von einem Bahn-OEM-Manager, der macht deutlich, dass auch die Wartungskosten seines Brennstoffzellenprodukts deutlich höher sind. Tatsächlich sagt er, niemand würde es kaufen, wenn die Ausschreibung nicht ausdrücklich Wasserstoffzüge und sonst nichts forderte.

Dies veranlasste mich dazu, mir die Wartungsdaten für Brennstoffzellenbusse anzusehen, in der Hoffnung, dass trotz all der Fehler, die in den 25 Jahren, in denen Wasserstoffbusse an Dutzenden von Orten auf der Welt getestet und wieder aufgegeben wurden, unter den Teppich gekehrt wurden, Jemand hätte tatsächlich einige Daten erfasst.

Und siehe da, Kalifornien kam durch. Wie immer in den USA veröffentlichen sie alles über sich selbst und stellen Daten für Analysten wie mich zur Verfügung, um zu versuchen, sie auf Orte mit wesentlich geringeren Budgets oder dem Gefühl zu extrapolieren, dass sich jeder um sie kümmert.

Ich habe drei Studien über Busflotten in drei verschiedenen Verkehrsunternehmen in Kalifornien gefunden.

Dieser US-amerikanische OSTI-Studie Eine Untersuchung einer Flotte von zehn Brennstoffzellenbussen in Oakland, Kalifornien, für das gesamte Jahr 2020 ergab, dass die durchschnittliche Wartung für die zurückgelegte Strecke viel höher war als die Wartungskosten für Dieselbusse, etwa 59 Cent pro Meile gegenüber 35 Cent pro Meile. Das lag übrigens sehr nah an der Hybridbatterie-Diesel-Flotte, die bei 62 Cent lag.

Dieser Studie Eine von NREL aus Südkalifornien ermittelte Untersuchung von 10 Brennstoffzellenbussen über einen Zeitraum von 16 Monaten ergab, dass die Kosten pro zurückgelegter Strecke mit 42 Cent pro Meile zwar niedriger als in der OSTI-Studie, aber immer noch höher als der Diesel-Basiswert von 35 Cent pro Meile sind. Bemerkenswert ist, dass die antriebsbezogene Wartung 37.3 % des Gesamtaufwands ausmachte.

Dieser NREL-Studie In einer Studie, die sechs Jahre lang die Wartung von Brennstoffzellenbussen im Riverside County, dem langjährigen Sunline County und der angrenzenden Stadt Coachella abdeckte, wurde festgestellt, dass die Wartungskosten für die Brennstoffzellenflotte 2.5-mal höher waren als für die ältere CNG-Flotte in diesem Zeitraum, nämlich 56 Cent pro Meile bzw sehr nah an der ersten Studie.

Eine weitere Suche ergab, dass keine anderen empirischen Daten zu Wartungskosten in englischer Sprache verfügbar waren. Ich habe mir ein paar Papiere zur Wasserstoff-Forkliste angesehen, aber sie haben Wartungs- und andere Kosten nicht sinnvoll aufgeschlüsselt. Anzumerken ist, dass sich fast alle der rund 50,000 Wasserstoff-Gabelstapler in den USA in Vertriebszentren befinden, die viel Geld des US-Energieministeriums für Wasserstofftankstellen und den Erstkauf von Gabelstaplern erhalten haben. Und als weitere Anmerkung: Allein im Jahr 1.2 wurden weltweit 2022 Millionen batterieelektrische Gabelstapler gekauft.

Der Datensatz ist nun folgender:

• Busflottenstudien aus Kalifornien, die sich über einen Zeitraum von acht Jahren zwischen drei Flotten erstreckten, ergaben deutlich höhere Wartungskosten als bei einem Diesel-Basismodell.
• Veröffentlichte Artikel mit Zitaten von Flottenbetreibern aus Whistler (British Columbia) und Pau (Frankreich) machen deutlich, dass die Wartungskosten für ihre Busflotten sowohl beim 14-jährigen Whistler-Erlebnis als auch beim einjährigen Pau-Erlebnis sehr hoch waren. Ein Jahrzehnt ohne Bewegung ist kein Hinweis auf eine ausgereifte Branche.
• Der Stadler-Manager gibt zu Protokoll, dass die Wartungskosten für die brandneuen Züge viel höher seien.

Für mich scheint klar zu sein, dass es eine Reihe von Transportforschern gibt, die alle auf der Grundlage praktisch fehlender Beweise vermuten, dass eindeutig komplexere und fehleranfälligere Wasserstoff-Lkw in etwa den viel einfacheren batterieelektrischen Lkw entsprechen werden, oder vielleicht sogar ein wenig teurer. Darüber hinaus gehen alle davon aus, dass die Wartung wesentlich günstiger sein wird als bei Diesel-Lkw, bei denen zumindest das Getriebesystem vorhanden ist.

Keiner von ihnen hat sich offenbar die Wartungsdaten dicht benachbarter Wasserstoffbusse angesehen, die auf eine 25-jährige Geschichte zurückblicken, oder sich die Aussagen der Bahnbetreiber angesehen, obwohl dieses Zitat relativ aktuell war. Keiner von ihnen scheint sich an Erstausrüster gewandt zu haben, die Versuche mit Wasserstoff-Lkw durchgeführt haben, und sich nach Wartungserfahrungen erkundigt zu haben. Keiner von ihnen schien die über 100,000 US-Dollar teure Ersatzgebühr für die Brennstoffzelle eines Hyundai-Autobesitzers bemerkt zu haben und begann, Fragen zu stellen.

Zur Erinnerung: Praktisch alle dieser Busse verfügen über Ballard-Brennstoffzellen, eine Technologie, die Ballard seit über 25 Jahren weltweit verkauft Verluste von 1.3 Milliarden US-Dollar seit 2000. Dabei handelt es sich nicht um eine unausgereifte Technologie, sondern es gelingt ihr einfach nicht, nach jedem einzelnen Versuch in großem Maßstab kommerzialisiert zu werden.

Ebenso wie die Annahme von billigem grünem Wasserstoff hält auch die Annahme von wartungsarmen Brennstoffzellen-Lkw keiner genaueren Prüfung stand. In den 2010er-Jahren machten Straßengüterverkehrsforscher einige unbegründete und unbegründete Annahmen, und in den 2020er-Jahren gelten diese Annahmen als gültig, weil sie so oft zitiert wurden.

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• Quelle: https://cleantechnica.com/2024/01/26/hydrogen-fleets-are-much-more-expensive-to-maintain-than-battery-even-diesel/