A kaliforniai hidrogénállomásokon több órát javítanak, mint a szivattyúzásnál, évi 15%-os beruházással – CleanTechnica

Iratkozzon fel a napi hírek a CleanTechnicától emailben. Vagy kövessen minket a Google Hírekben!

---

A közelmúltban áttekintettem a hidrogén-fuvarozással kapcsolatos tanulmányokat, mivel ez azon kevés helyek egyike, ahol komoly közlekedési kutatószervezetek még reménykednek az energiahordozó iránt. Már 2010-ig megnéztem több európai és észak-amerikai ország tanulmányait.

Legutóbb egy európai tanulmány szakértői értékelő csoportjának tagja voltam, amely egy másik teljes tulajdonlási költség szimulációt végzett a hidrogén, az akkumulátoros elektromos és elektromos útrendszerek, a bioüzemanyagok és a dízel mint kiindulópont tekintetében. Egy dolog jutott eszembe, hogy a hidrogénüzemű járművek karbantartására vonatkozó feltételezések túl alacsonynak tűntek, és a tanulmány szerint ez aligha lenne több, mint az akkumulátoros elektromosság.

Tisztában voltam a magasabb flotta-karbantartási költségek anekdotikus bizonyítékaival, és a magas nyomással, szélsőséges hőmérsékleti tartományokkal, a levegő tisztasági követelményeivel és a hidrogén jellemzőivel kapcsolatos első elvek azt sugallták, hogy többnek is kellene lennie. Szóval kerestem több adatot.

A kaliforniai flottakarbantartási jelentések kimutatták, hogy a hidrogénüzemanyagcellás buszok három tranzitszervezetnél és összesen nyolc évnyi működésnél meghaladták a karbantartási költségeket. 50%-kal magasabb, mint a dízelbuszok átlagosan ugyanazon megtett távolságokra. Miközben ezt kutattam és felírtam, röviden azon töprengtem, hogy a komplex üzemanyagtöltő állomásokon hasonló karbantartási kihívások vannak-e, de ezt egy másik napra hagytam. Úgy tűnik, ma ez a nap.

A publikáció után egy vegyészmérnök ismerősöm elmondta, hogy a karbantartási költségeket általában az éves beruházási költségek 3%-aként tüntették fel a teljes birtoklási költség tanulmányban, de az üzemanyagtöltőktől kapott árajánlatok, amelyeket egy 350 atmoszférikus nyomású tankolási megoldás mérlegelésekor kapott, azt mutatják, hogy helyette a tőkekiadások 10%-a legyen. Sajnos nem tudta megosztani őket.

Bizony, amikor megnéztem a Tiszta Közlekedés Nemzetközi Tanácsának a hidrogéntöltő állomásokra vonatkozó feltételezéseit, azt találtam, hogy ezt:

Feltételezzük, hogy a karbantartás és a munkaerő éves fix működési költsége a rendszer tőkeköltségének 4%-a, hasonlóan a korábbi tanulmányokhoz (Brynolf et al., 2018; Matute et al., 2019).

Anekdotikusan úgy tűnik, hogy ez egy másik hüvelykujj a skálán, amely előnyös a hidrogénes teherautók üzemanyag-feltöltésénél, a rendszerszintű tulajdonlási összköltségnél. De valóban igaz? Vannak olyan adatok, amelyeket az ICCT-nek és másoknak figyelembe kell venniük?

Eltartott egy ideig a forrás felkutatása, de Kalifornia és az Egyesült Államok NREL ismét bejött. Találtam egy 2022-es jelentést, Következő generációs hidrogénállomás elemzése, amelyet a DOE Hidrogén Program részeként mutattak be egy éves érdemértékelési és szakértői értékelő találkozón. Hat év karbantartási adatokat tartalmazott az állam üzemanyagcellás szivattyúiról. Az adatok 2 második negyedéve után véget értek, de ez elegendő volt a COVID utáni növekedéshez, és természetesen voltak COVID előtti adatok is.

Az adatok 55 kiskereskedelmi állomásra vonatkoztak, főleg könnyű járművek számára, amelyek 700 atmoszférájú hidrogént pumpáltak Toyota Miraisba, Hyundai Nexosba és hasonlókba. Sokaknak csak egy szivattyújuk van, mert nincs többre igény. Volt ott néhány nehézgépjármű-állomás is, de ezeket nem különítették el, ami sajnálatos, mivel a bonyolultság kétségtelenül növeli a fenntartási költségeket. Az állam által építeni szándékozott 110 új állomás soha nem valósult meg, és a jelenlegi szám néhány év múlva is 55 marad.

Miért nagyobb a bonyolultság? Nos, a könnyű járművek tankolószivattyúi lassúak, átlagosan 0.93 kg hidrogént adagolnak percenként az NREL tényleges sebességről szóló jelentése szerint, ami azt jelenti, hogy körülbelül öt percbe telik egy Toyota Mirai feltöltése üresről. Ez összehasonlítható a gázszivattyúkkal, amelyek 10 gallon/perc sebességgel működnek az Egyesült Államokban, és egy gallon egy kilogramm hidrogén energiájának felel meg. Az üzemanyagcellás autók hatékonyabbak, mint a belső égésűek, így ez inkább tíz gallonnak felel meg egy autónak öt perc alatt.

Ez természetesen teljesen alkalmatlan nehéz tehergépjárművek esetében, amelyek tankoláskor 50-100 kilogramm vagy több hidrogént igényelnének, ami az akkumulátoros elektromos teherautók töltési idejénél hosszabb, akár 90 percet is eredményezne. És ez nem megfelelő a közepes méretű szállítójárművekhez sem, mivel ezek a könnyűjárművek állomásai úgy vannak optimalizálva, hogy körülbelül öt kilogrammot szállítsanak le, mielőtt hosszas újratömörítési cikluson kellene keresztülmenniük. Ez része a jelentésnek egy a közepes méretű szállítókocsi próbája az Egyesült Királyságban, ahol a tankolás háromszor annyi ideig, körülbelül 15 percig tartott, csak hogy 10 kilogramm hidrogénhez jusson.

Így egy csomó magasabb minőségű és költségesebb kiegészítő berendezést adnak a nehézgépjárművek üzemanyagtöltő állomásaihoz, hogy azok némileg jobbak legyenek. Még mindig nem nagyszerű. A tesztkörnyezetben az NREL-nek sikerült megközelítenie a dízel szivattyúzási sebességét túlnyomásos hidrogénnel, de ez egy testre szabott tesztberendezés, és nincs garancia arra, hogy távolról gazdaságos vagy kereskedelmi forgalomba hozható lenne.

A jelentés nyolcadik oldalán található diagramok egyértelművé teszik, hogy erős, ésszerűen előrejelző, lineáris korreláció van a szivattyúzott hidrogén mennyisége és a karbantartási igények között, ami ugyanaz, mint az általam vizsgált benzinkút-tanulmányok esetében. Szivattyúsítson négyszer annyi hidrogént, végezzen négyszer annyi karbantartást.

De nem teszik egyértelművé, hogy a hidrogén-töltőállomások mennyi karbantartást igényelnek. Ehhez matematikára volt szükség a jelentés különböző oldalain szereplő számokkal.

Az első szám a szivattyúzott hidrogén kilogrammja volt. 2021 első felét választottam, a COVID utáni hat hónapos adatokkal, amikor a szivattyúzott hidrogén tonnatartalma a program történetének legnagyobb volt, és a hidrogénszivattyúk és a működési kiválósági programok ötéves fejlesztéseinek volt ideje befutni.

Az 55 állomáson 540,000 13,000 kilogramm hidrogént adagoltak a több mint 236 XNUMX kaliforniai hidrogénjárműbe. Igen, ennek az amerikai államnak több hidrogénüzemű jármű van az útjain, mint a világ bármely más országában, beleértve Kínát is. De ez még mindig csak XNUMX jármű átlagosan állomásonként.

Egyes állomásokon akár 300 kilogrammot is adagoltak naponta, ami azt jelenti, hogy az átlagos szivattyú által naponta leadott gallon benzinnek csak a töredékét. Természetesen 10-szer tovább tartott a kiszállításuk, így az állomások forgalmasabbnak tűnnek, mint amilyenek.

55 állomás és 540,000 54 kilogramm az elmúlt két negyedévben átlagosan 3 kilogramm állomásonként naponta. Ha járművenként 60 kilogrammot – 18%-ot – tankolunk, minden állomáson csak napi 13 jármű érkezik. Ez azt jelenti, hogy átlagosan 15 naponta tankolnak. Ez azt jelenti, hogy az átlagos üzemanyagcellás jármű körülbelül 37 mérföldet tesz meg naponta, ami messze elmarad az USA-ban mért XNUMX mérföld/nap átlagtól.

Ugyanebben az időszakban 3,250 karbantartási eseményt rögzítettek az ütemezett és a nem tervezett események, a megelőző karbantartás és a hibás dolgok javítása között. A jelentés nem tartalmazza az eseményenkénti karbantartási órákat az adott időszakra vonatkozóan, de egy másik oldalon az öt év történelmi átlaga eseményenként 3.6 óra.

Nagyon kevés matematika azt jelzi, hogy az 55 állomást úgy tűnik, hogy láttak 11,700 212 karbantartási óra hat hónap alatt, körülbelül 1.2 óra állomásonként vagy körülbelül napi 27 óra. Amennyire meg tudom állapítani, ezek egyike sem a napi ellenőrzés és a csavarok meghúzása, hanem az ütemezett és nem tervezett karbantartási események, amelyek miatt a szivattyú leáll. A karbantartási események 2.5%-ának megoldása egy órát vagy kevesebbet vett igénybe, a medián meglehetősen magas 24 óra volt, és sok esemény kijavítása több mint egy tucat órát, vagy akár XNUMX órát is igénybe vett.

Ez magas? Úgy tűnt. Elmentem keresni egyenértékű adatokat a benzinkutakhoz. Találtam egy 2013-as tanulmányt, Karbantartási műveletek elemzése és ütemezése egy benzinkút-lánchoz, 570 szivattyú adataival 40 állomáson. Megállapította, hogy a közepes meghibásodású állomásokon adagolónként óránként 0.002 hiba történt. Állomonként átlagosan 14 szivattyúval, ezek nem kis mennyiségű poros állomások voltak, hanem nagyon forgalmasak. Nem tudtam megállapítani, hogy az „óra” aktívan használt óra vagy az összes óra, de még egy nagyságrendi különbség sem lenne sok hiba óránként.

A vizsgálat a karbantartást igénylő meghibásodások közötti átlagos időre és a megelőző karbantartás előnyeire összpontosított, így nem volt a karbantartási tevékenység időtartama, de egyértelművé tette, hogy átlagos megelőző karbantartás mellett egy 14 szivattyús állomás 550 óránként tapasztalt meghibásodást. vagy úgy, vagy bármely adott szivattyú csak ott ül, és az év harmadán át dolgozik anélkül, hogy csak ellenőrzés, törlés és csavarok meghúzása lenne.

Szóval hogyan néznek ki a kaliforniai hidrogéntöltő állomások? Ne feledje, a legtöbbjüknek csak egy vagy két szivattyúja van egy benzinkút telkén.

Nos, tekintettel a 0.93 kilogrammos átlagos áramlási sebességre, úgy tűnt, hogy ezeknek az állomásoknak 3.6 óra karbantartásra volt szükségük minden szivattyúzott 46 kilogramm hidrogén után.

Az összes karbantartási óra – ismét a megadott átlagos időtartamból és az események számából származtatva, de nem szerepel kifejezetten az NREL jelentésben – 11,700 55 óra az 2021 állomáson XNUMX első hat hónapjában. 

A hidrogén szivattyúzásának teljes ideje 0.93 áramlási sebesség mellett 9,677 óra.

A kaliforniai hidrogéntöltő állomások 2,000 órával többet töltöttek a javítással és karbantartással, mint amennyit a hidrogén szivattyúzásával töltöttek 2021 első felében.

Ha én írtam volna ezt a jelentést, ez az első lelet nagy, sikoltozó betűkkel elöl és középen lett volna. Ehelyett keményen kellett ásnom, hogy megtaláljam. De mi a helyzet a költségekkel?

Tekintettel arra, hogy 700 atmoszféra nyomással van dolgunk, ami több mint négy mérföldnyire az óceán felszíne alatt van, nem a Joe's Gas Station Maintenance olcsó technikusairól beszélünk.

A jelentés 14. oldalán kontextus nélkül közli, hogy a karbantartási költség állomásonként negyedévente több mint 10,000 40,000 dollár, vagy évi 50,000 XNUMX dollár felett volt. Tovább ástam a dolgot, és megtaláltam a mögöttes adatkészletüket, amely azt mutatta, hogy a karbantartási költségek lineárisan nőnek a használattal, és a használat nagyon alacsony maradt. Adataik utolsó négy negyedében állomásonként évi XNUMX XNUMX dollár volt.

Két negyedévben az 55 állomáson a teljes kiadás $ volt1,375,000 118 XNUMX. Ez a karbantartás óránkénti költségét XNUMX dollárra teszi. 

Mennyire alacsony a használat a benzinkutakhoz képest? Az átlagos szivattyút úgy tervezték, hogy évente több mint 300,000 900 gallont mozgatjon normál használat mellett, körülbelül 14 gallont naponta. A benzinkutakról szóló jelentésben szereplő átlagos benzinkútnak 10,000 szivattyúja volt, tehát naponta több mint 300 1,200 gallon. A legnagyobb hidrogéntöltő állomás napi 3,000 kilogrammja homeopátiás mennyiség, nagyon magas tőkeköltség mellett, naponta XNUMX és XNUMX dollár között mozog minden kilogramm hidrogén adagonként. 2020-as DOE Hidrogén Program jelentése, nem amortizálódnak sok kilogrammon keresztül.

Ez a jelentés azt mutatta, hogy a beszerzett állomások napi 770 kg-tól 1,620 kg-ig voltak képesek, amikor a legforgalmasabb állomások egész Kaliforniában éppen elérték a 300 kg-ot. Az egyértelműség kedvéért a meglévő üzemanyagtöltő állomások több hidrogén szállítására voltak képesek, csak nem hívták fel őket erre, mert olyan kevés a hidrogénes jármű, és olyan keveset hajtottak velük.

Tegyünk néhány költségfeltevést. A hidrogénköltségekről szóló tanulmány egyértelművé tette, hogy a költségek csökkentek. Tegyük fel, hogy a meglévő 55 állomás a tartomány legfelső végén volt, 3,000 dollár kilogrammonként kiadagolt hidrogén. Tételezzük fel, hogy sokkal többre méretezték, mint amennyit szállítanak, és egyértelműen több mint 300 kilogramm naponta. Tegyük fel a 770 kg/nap tartomány alsó végét. Ezzel az átlagos állomás tőkeköltsége 2.3 millió dollár, ebből 55 körülbelül 130 millió dollárba kerül.

A beruházások 4%-os fenntartási költsége arra utal, hogy évente körülbelül 5 millió dollárt költenek, de csak évi 1,375,000 XNUMX XNUMX dollárt. Jónak tűnik.

Ám állomásonként naponta csak 54 kilogrammot szivattyúznak, és amint az adatok azt mutatják, a karbantartás lineárisan nő a szállított kilogrammokkal. Az 54 kilogrammot 770 kilogrammra növelve a tényleges karbantartási költség évi 20 millió dollár lenne, ha az állomások a tervezett kapacitással működnének.

Ez a beruházás 15%-a, nem a beruházás 4%-a. És a hidrogéntöltő állomások eladói nyilvánvalóan nem a 10%-át ígérik. Nyilvánvaló, hogy amit a licitekben tesznek, az felkészíti a vásárlókat a hidrogén-tankolás még rosszabb valóságára.

Tegyünk egy rövid kitérőt a referenciaosztály előrejelzésére. Ez az a becslési módszer, amelyet Bent Flyvbjerg professzor és csapata dolgozott ki az alatt a majdnem 30 év alatt, amit azzal töltöttek, hogy adatokat gyűjtsenek a megaprojektekről.

Íme az RCF dióhéjban. Szerezzen be minden adatot arról, amit tenni próbál. Keresse meg az átlagot. Használja ezt a becslésekhez. Ha hidat épít, szerezze be az épített hidak tényleges költségeit. Átlagosan ki. Kezdje ezzel. Csak akkor állítson felfelé vagy lefelé, ha igazán komoly oka van azt hinni, hogy különleges vagy.

Ha olvasta Flyvbjerg és társszerzője, Dan Gardner könyvét, Hogyan készülnek el a nagy dolgok, amely a 2023-as legjobb üzleti könyvek listáján szerepel, gyakran a tetején, olvasott az RCF-ről és annak alkalmazásáról. És ha még nem olvasta a Nagy dolgokat, tegye meg most.

Mit jelent ez a teherszállítás teljes tulajdonlási költségére vonatkozó tanulmányok tekintetében? Ha költséget fizetnek az állomásokért, és kell, akkor a fenntartást a beruházás 15%-ában kell fizetniük, nem pedig a beruházás 4%-át.

Ha a DOE éves üléséről számolnék be, és bemutattam volna a talált jelentést, ez alig 2,000 órával több karbantartást jelentett volna, mint a szivattyúzás, még nagyobb betűkkel.

Oké, hány kifogással magyarázhatjuk el ezeket az adatokat? Ez segíti az argumentumok előzetes betöltését.

#1: A technológia még nem érett, és a dolgok jobbak lesznek! 

A hidrogén-töltőállomásokat több mint 25 éve telepítik világszerte, Kaliforniában több van belőlük, mint bármely más országban, és ez a hat év utolsó néhány negyede, így volt idő elvetni a citromot és optimalizálni a karbantartást.

#2: A tényleges karbantartási költségek növelése nem fair!

A szivattyúzott kilogramm/karbantartási események görbe illesztése a saját adataik alapján lineáris, és a benzinkút-szivattyúzás karbantartási tanulmányai is alátámasztják. Megadtam nekik a költségekkel és a kapacitással kapcsolatos kétségek előnyeit, hogy 15%-ra csökkentsék. A kezdeti számok rosszabbak voltak, ezért háromszor ellenőriztem és újraírtam őket. Javasoljon jobb módszertant, és alkalmazza az adatokra.

#3: Ezek az adatok a könnyű járművek állomásaira vonatkoznak, és a nehezebb járművek állomásai megbízhatóbbak lesznek!

Nem, a nagy sebességű hidrogénátvitel bonyolultsága és követelményei megnehezítik a megbízhatóság elérését, nem pedig kevésbé. Valószínű, hogy ez a 15%-os eredmény túl alacsony a teherautók számára. Emlékeztetőül, a 10%-os anekdotikus adatok 350 atmoszférájú szivattyúrendszerekre vonatkoztak.

#4: Nem számít, mert helyette folyékony hidrogént fogunk használni!

Nem, a hidrogén tárolása és szivattyúzása az abszolút nulla feletti 20°C-on sokkal bonyolultabb, mint a 700 atmoszféra nyomású gáz. A hő- és nyomásszabályozással kapcsolatos kihívások megsokszorozódnak, csakúgy, mint a veszélyek. A folyékony hidrogént annyira nehéz felhasználni, hogy az űripar a metán felé mozdul el, és távolodik a folyékony hidrogéntől.

#5: Egyszerűen szétesnek, mert senki sem használja őket, és több használattal jobbak lesznek!

Ez nem igazán jelenti azt, hogy a hidrogén szószólója nagyon szeretné felhívni a figyelmet, és lásd a 2. pontot.

#6: Az adatok rosszak, csak kifőzte a szerző!

Az adatok mind az NREL hidrogénprogramjának jelentéseiből származnak, amelyek a tényleges benzinkutakon találtak tényleges eredményeket.

#7: Nem lényeges hibát észleltem, ezért engedélyt adok magamnak a teljes értékelés érvénytelenítésére!

Ne légy az a személy.

#8: Nem tetszik az eredmény!

Ebben az esetben tényleg ülnie kell ezzel a másik cikkemmel - Kihívást jelent a klímamegoldások tisztánlátása torzításokon és hiányzó adatokon keresztül – egy darabig, és gondolkodj el az életed döntésein.

---

Összefoglalva tehát, a legnagyobb nyilvános adathalmazban található hidrogéntöltő állomások, amelyek hat év alatt 55 állomást fednek le, és több millió kilogramm hidrogént szállítottak, azt mutatják, hogy a hidrogéntöltő állomások 20%-kal hosszabb ideig állnak üzemen kívül, mint amennyi hidrogént szivattyúznak. hogy az éves fenntartási költségek a beruházás 15%-a, nem pedig 4%.

Számítok arra, hogy az ICCT, a Daimler, a hidrogén-tankoló gyártók és az Egyesült Államok DOE 15%-át kezdik használni? Nem, azt várom tőlük, hogy újra elkészítsék azt a tanulmányt, amit most készítettem Kalifornia adatai és a tőkekiadásokra vonatkozó valósabb adatok felhasználásával, és olyan számot állítanak elő, amely sokkal reálisabb, mint 4%. Én személy szerint elégedett vagyok a 15%-kal, és használni fogom, és ajánlom azoknak a csoportoknak, akikkel kapcsolatban állok, hogy használják.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://cleantechnica.com/2024/01/27/californias-hydrogen-stations-being-fixed-more-hours-than-pumping-at-15-capex-per-year/