Stasiun Hidrogen California Diperbaiki Lebih Banyak Jam Daripada Memompa Dengan Belanja Modal 15% Per Tahun – CleanTechnica

Mendaftar untuk pembaruan berita harian dari CleanTechnica di email. Atau ikuti kami di Google Berita!

---

Baru-baru ini saya meninjau penelitian yang berkaitan dengan angkutan truk hidrogen, karena ini adalah salah satu dari sedikit tempat di mana organisasi penelitian transportasi yang serius masih menaruh harapan pada angkutan energi. Saya telah melihat penelitian dari berbagai negara di Eropa dan Amerika Utara pada tahun 2010.

Baru-baru ini saya menjadi bagian dari kelompok tinjauan sejawat dalam sebuah penelitian di Eropa yang melakukan simulasi total biaya kepemilikan lainnya pada hidrogen, baterai listrik, dan sistem jalan listrik, biofuel, dan diesel sebagai dasar. Satu hal yang menarik perhatian saya adalah bahwa asumsi pemeliharaan kendaraan hidrogen tampaknya terlalu rendah, dan penelitian menunjukkan bahwa hal tersebut tidak lebih dari sekedar baterai listrik.

Saya mengetahui bukti anekdot mengenai biaya pemeliharaan armada yang lebih tinggi dan prinsip-prinsip pertama yang terkait dengan tekanan tinggi, rentang suhu ekstrem, persyaratan kemurnian udara, dan karakteristik hidrogen menunjukkan bahwa biaya tersebut juga harus lebih besar. Jadi saya mencari lebih banyak data.

Laporan pemeliharaan armada California menunjukkan bahwa bus sel bahan bakar hidrogen di tiga organisasi transit dan operasi gabungan selama delapan tahun mengalami kelebihan biaya pemeliharaan Rata-rata 50% lebih tinggi dibandingkan bus diesel untuk jarak tempuh yang sama. Saat meneliti dan menulis hal tersebut, saya sempat bertanya-tanya apakah stasiun pengisian bahan bakar yang kompleks memiliki tantangan pemeliharaan yang serupa, namun saya meninggalkannya untuk lain waktu. Rupanya hari ini adalah hari itu.

Setelah publikasi, seorang kenalan insinyur kimia mengatakan kepada saya bahwa biaya pemeliharaan biasanya disajikan dalam studi total biaya kepemilikan sebesar 3% dari belanja modal per tahun, namun kutipan dari pengisi bahan bakar yang dia terima saat mempertimbangkan solusi pengisian bahan bakar bertekanan 350 atmosfer menunjukkan bahwa seharusnya sebesar 10% dari belanja modal. Sayangnya, dia tidak dapat membagikannya.

Benar saja, ketika saya melihat asumsi Dewan Internasional untuk Transportasi Bersih tentang stasiun pengisian bahan bakar hidrogen, saya menemukan ini:

Kami mengasumsikan biaya operasional tetap tahunan untuk pemeliharaan dan tenaga kerja sebesar 4% dari biaya modal sistem, serupa dengan penelitian sebelumnya (Brynolf et al., 2018; Matute et al., 2019).

Secara anekdot, tampaknya hal ini merupakan dampak lain dari skala manfaat truk hidrogen yang mengisi bahan bakar total biaya kepemilikan yang bersifat sistemik. Tapi apakah itu benar? Apakah ada data yang tersedia yang perlu dipertimbangkan oleh ICCT dan pihak lain?

Butuh beberapa saat untuk melacak sumbernya, tapi sekali lagi California dan NREL AS berhasil menemukannya. Saya menemukan laporan tahun 2022, Analisis Stasiun Hidrogen Generasi Berikutnya, dipresentasikan sebagai bagian dari Program Hidrogen DOE pada Pertemuan Tinjauan Merit Tahunan dan Evaluasi Sejawat. Ini mencakup enam tahun data pemeliharaan pompa sel bahan bakar di negara bagian tersebut. Data tersebut berakhir setelah Q2 tahun 2021, namun itu sudah cukup untuk melihat peningkatan pasca COVID dan tentu saja ada data sebelum COVID.

Data tersebut mencakup 55 stasiun ritel, sebagian besar untuk kendaraan ringan, yang memompa hidrogen pada 700 atmosfer ke Toyota Mirais, Hyundai Nexos dan sejenisnya. Banyak yang hanya mempunyai satu pompa karena tidak ada permintaan lagi. Terdapat juga beberapa stasiun kendaraan berat di sana, namun tidak dipisahkan secara terpisah, yang sangat disayangkan karena kerumitan tambahan tentu saja menambah biaya pemeliharaan. 110 stasiun baru yang ingin dibangun negara tidak pernah terwujud, dan jumlah saat ini tetap 55 beberapa tahun kemudian.

Mengapa menambah kerumitan? Ya, pompa pengisian bahan bakar untuk kendaraan ringan lambat, mengeluarkan rata-rata 0.93 kg hidrogen per menit berdasarkan laporan NREL pada tingkat aktual, yang berarti dibutuhkan sekitar lima menit untuk mengisi Toyota Mirai dari keadaan kosong. Bandingkan dengan pompa bahan bakar yang beroperasi dengan kecepatan 10 galon per menit di AS, dimana satu galon setara dengan energi satu kilogram hidrogen. Mobil sel bahan bakar lebih efisien dibandingkan mobil dengan pembakaran internal, sehingga setara dengan sepuluh galon untuk sebuah mobil dalam lima menit.

Tentu saja, hal ini sama sekali tidak memadai untuk truk-truk besar, yang memerlukan 50 hingga 100 kilogram atau lebih hidrogen saat mengisi bahan bakar, sehingga waktu pengisian bahan bakar menjadi lebih lama dibandingkan waktu pengisian untuk truk baterai listrik, hingga 90 menit. Dan hal ini juga tidak memadai untuk kendaraan pengiriman berukuran sedang, karena stasiun kendaraan ringan tersebut dioptimalkan untuk mengirimkan sekitar lima kilogram sebelum harus melalui siklus kompresi ulang yang panjang. Demikian sebagian laporan dari penelitian pada a uji coba van pengiriman berukuran sedang di Inggris, pengisian bahan bakar memakan waktu tiga kali lebih lama, sekitar 15 menit, hanya untuk menghasilkan 10 kilogram hidrogen.

Jadi sekumpulan peralatan tambahan dengan kualitas lebih tinggi dan biaya lebih besar ditambahkan ke stasiun pengisian bahan bakar kendaraan berat untuk membuatnya lebih baik. Masih tidak bagus. NREL dalam lingkungan pengujian telah berhasil memperkirakan laju pompa diesel dengan hidrogen bertekanan, namun itu adalah fasilitas pengujian yang dipesan khusus dan tidak ada jaminan bahwa itu akan ekonomis atau dapat dikomersialkan dari jarak jauh.

Grafik di halaman delapan laporan ini memperjelas bahwa ada korelasi linier yang kuat dan dapat diprediksi secara masuk akal antara jumlah hidrogen yang dipompa dan kebutuhan pemeliharaan, sesuatu yang sama dengan studi pompa bensin yang saya lihat. Pompa hidrogen empat kali lebih banyak, lakukan perawatan empat kali lebih banyak.

Namun mereka tidak menjelaskan dengan jelas berapa banyak pemeliharaan yang dibutuhkan stasiun pengisian bahan bakar hidrogen. Untuk itu diperlukan matematika dengan angka-angka yang disajikan pada halaman berbeda dalam laporan.

Angka pertama adalah kilogram hidrogen yang dipompa. Saya memilih paruh pertama tahun 2021, data enam bulan setelah COVID, ketika tonase hidrogen yang dipompa merupakan yang terbesar dalam sejarah program ini, dan lima tahun perbaikan pada pompa hidrogen dan program keunggulan operasional berhasil mencapai tujuannya.

Di 55 stasiun, 540,000 kilogram hidrogen disalurkan ke lebih dari 13,000 kendaraan hidrogen di California. Ya, negara bagian AS tersebut memiliki lebih banyak kendaraan hidrogen di jalan-jalannya dibandingkan negara lain mana pun di dunia, termasuk Tiongkok. Namun rata-rata jumlah tersebut masih hanya 236 kendaraan per stasiun.

Beberapa SPBU mengeluarkan sebanyak 300 kilogram per hari, yang berarti hanya sebagian kecil dari jumlah galon bensin yang rata-rata disalurkan oleh pompa bensin setiap harinya. Tentu saja, mereka membutuhkan waktu 10 kali lebih lama untuk mengirimkan kilogram tersebut, sehingga stasiun terlihat lebih sibuk daripada sebelumnya.

55 stasiun dan 540,000 kilogram dalam dua kuartal terakhir rata-rata hanya 54 kilogram per stasiun per hari. Dengan asumsi 3 kilogram — 60% — pengisian bahan bakar per kendaraan, setiap stasiun hanya menerima 18 kendaraan sehari. Artinya, mereka rata-rata mengisi bahan bakar setiap 13 hari. Itu berarti bahwa rata-rata kendaraan sel bahan bakar dikendarai sekitar 15 mil per hari, jauh di bawah rata-rata 37 mil per hari di Amerika Serikat.

Dalam kurun waktu yang sama, tercatat 3,250 kejadian pemeliharaan, antara kejadian terjadwal dan tidak terjadwal, pemeliharaan preventif, dan perbaikan jika ada yang tidak beres. Laporan tersebut tidak memiliki jam pemeliharaan per peristiwa untuk periode tersebut, namun memiliki rata-rata historis lima tahun sebesar 3.6 jam per peristiwa di halaman lain.

Sangat sedikit perhitungan yang menunjukkan bahwa 55 stasiun tersebut tampaknya telah melihatnya 11,700 jam pemeliharaan dalam enam bulan, sekitar 212 per stasiun atau sekitar 1.2 jam sehari. Sejauh yang saya tahu, semua ini bukanlah pemeriksaan harian dan pengencangan baut, melainkan tindakan pemeliharaan terjadwal dan tidak terjadwal yang membuat pompa tidak berfungsi. 27% kejadian pemeliharaan membutuhkan waktu satu jam atau kurang untuk diselesaikan, dengan median yang cukup tinggi yaitu 2.5 jam dan banyak kejadian yang membutuhkan waktu lebih dari belasan jam atau bahkan 24 jam untuk diperbaiki.

Apakah itu tinggi? Sepertinya begitu. Saya pergi mencari data yang setara untuk pompa bensin. Saya menemukan penelitian tahun 2013, Analisis dan Penjadwalan Operasi Pemeliharaan Jaringan SPBU, dengan data 570 pompa di 40 stasiun. Ditemukan bahwa stasiun dengan kegagalan sedang mengalami 0.002 kegagalan per jam per dispenser. Dengan rata-rata 14 pompa per stasiun, stasiun-stasiun ini bukanlah stasiun-stasiun yang berdebu namun bervolume rendah, namun sangat sibuk. Saya tidak dapat menentukan apakah 'jam' adalah jam yang digunakan secara aktif atau total jam, namun perbedaan urutan besarnya pun tidak akan berarti banyak kegagalan per jam.

Studi ini difokuskan pada waktu rata-rata antara kegagalan yang memerlukan pemeliharaan dan manfaat dari pemeliharaan preventif, sehingga studi ini tidak menentukan durasi kegiatan pemeliharaan, namun memperjelas bahwa dengan rata-rata pemeliharaan preventif, sebuah stasiun dengan 14 pompa mengalami kegagalan setiap 550 jam. atau lebih, atau pompa apa pun hanya diam di sana dan bekerja selama sepertiga tahun tanpa lebih dari pemeriksaan, penyeka, dan pengencangan baut.

Jadi seperti apa stasiun pengisian bahan bakar hidrogen di California? Ingat, kebanyakan dari mereka hanya memiliki satu atau dua pompa di lahan SPBU.

Mengingat laju aliran rata-rata 0.93 kilogram, stasiun-stasiun ini tampaknya memerlukan 3.6 jam pemeliharaan untuk setiap 46 kilogram hidrogen yang mereka pompa.

Total jam pemeliharaan — sekali lagi berasal dari durasi rata-rata yang dinyatakan dan jumlah kejadian namun tidak disebutkan secara eksplisit dalam laporan NREL — adalah 11,700 jam di 55 stasiun selama enam bulan pertama tahun 2021. 

Total waktu memompa hidrogen pada laju aliran 0.93 adalah 9,677 jam.

Stasiun pengisian bahan bakar hidrogen di California menghabiskan 2,000 jam lebih lama untuk perbaikan dan pemeliharaan dibandingkan dengan waktu yang mereka habiskan untuk memompa hidrogen pada paruh pertama tahun 2021.

Jika saya yang menulis laporan ini, temuan pertama ini akan menjadi bagian depan dan tengah dalam huruf-huruf besar yang menjerit-jerit. Sebaliknya, saya harus menggali lebih keras untuk menemukannya. Tapi bagaimana dengan biaya?

Mengingat bahwa kita berhadapan dengan 700 tekanan atmosfer, setara dengan berada lebih dari empat mil di bawah permukaan laut, kita tidak berbicara tentang teknisi murahan dari Joe's Gas Station Maintenance.

Pada halaman 14 laporan tersebut diumumkan, tanpa konteks, bahwa biaya per pemeliharaan lebih dari $10,000 per stasiun per kuartal, atau lebih dari $40,000 per tahun. Saya menggalinya lebih jauh dan menemukan kumpulan data mendasar yang menunjukkan biaya pemeliharaan meningkat secara linear seiring dengan penggunaan, dan penggunaan tetap sangat rendah. Empat kuartal terakhir data mereka menunjukkan sekitar $50,000 per stasiun per tahun.

Selama dua kuartal untuk 55 stasiun, total pengeluarannya adalah $1,375,000. Artinya, biaya pemeliharaan per jam adalah $118. 

Seberapa rendah penggunaannya dibandingkan SPBU? Rata-rata pompa dirancang untuk mengalirkan lebih dari 300,000 galon per tahun dalam penggunaan normal, sekitar 900 galon per hari. Rata-rata SPBU dalam laporan SPBU memiliki 14 pompa, jadi lebih dari 10,000 galon per hari. 300 kilogram per hari untuk stasiun pengisian bahan bakar hidrogen terbesar adalah jumlah homeopati, dengan biaya modal yang sangat tinggi, berkisar antara $1,200 dan $3,000 per kilogram hidrogen yang disalurkan per hari per a Laporan Program Hidrogen DOE 2020, tidak diamortisasi dalam jumlah banyak kilogram.

Laporan tersebut menunjukkan bahwa stasiun-stasiun yang diakuisisi mampu mengangkut 770 kg/hari hingga 1,620 kg/hari ketika stasiun-stasiun tersibuk di seluruh California hanya mencapai 300 kg. Jelasnya, stasiun-stasiun pengisian bahan bakar yang ada mampu menyalurkan lebih banyak hidrogen, hanya saja stasiun-stasiun tersebut tidak diminta untuk melakukan hal tersebut karena jumlah kendaraan hidrogen yang ada sangat sedikit dan jumlah kendaraan yang digunakan juga sangat sedikit.

Mari kita membuat beberapa asumsi biaya. Studi mengenai biaya hidrogen memperjelas bahwa biaya telah turun. Mari kita asumsikan bahwa 55 stasiun yang ada berada pada kisaran harga tertinggi, yaitu $3,000 per kilogram hidrogen yang disalurkan. Mari kita asumsikan bahwa ukurannya jauh lebih besar daripada yang bisa mereka kirimkan, dan jelas lebih dari 300 kilogram per hari. Anggap saja batas bawah kisaran 770 kg/hari. Hal ini membuat biaya modal stasiun rata-rata sebesar $2.3 juta, dengan 55 di antaranya menelan biaya sekitar $130 juta.

Biaya pemeliharaan sebesar 4% dari belanja modal menunjukkan bahwa mereka akan mengeluarkan sekitar $5 juta per tahun, namun mereka hanya mengeluarkan $1,375,000 per tahun. Sepertinya bagus.

Namun mereka hanya memompa 54 kilogram per stasiun per hari dan seperti yang ditunjukkan oleh data, pemeliharaan meningkat secara linear seiring dengan bertambahnya kilogram yang disalurkan. Menskalakan rata-rata 54 kilogram menjadi 770 kilogram menunjukkan bahwa biaya pemeliharaan aktual jika stasiun-stasiun tersebut beroperasi pada kapasitas yang direncanakan adalah sebesar $20 juta per tahun.

Itu 15% dari belanja modal, bukan 4% dari belanja modal. Dan itu bukan 10% dari belanja modal yang tampaknya dijanjikan oleh staf penjualan stasiun pengisian bahan bakar hidrogen. Jelas sekali apa yang mereka lakukan dalam penawaran adalah mempersiapkan pembeli menghadapi kenyataan yang lebih buruk lagi yaitu pengisian bahan bakar hidrogen.

Mari kita melakukan penyimpangan singkat ke Peramalan Kelas Referensi. Ini adalah metode estimasi yang dirancang oleh Profesor Bent Flyvbjerg dan timnya selama hampir 30 tahun yang mereka habiskan untuk mengumpulkan data mengenai megaproyek.

Berikut RCF secara singkat. Dapatkan semua data yang Anda bisa tentang hal yang Anda coba lakukan. Temukan rata-ratanya. Gunakan itu dalam perkiraan Anda. Jika Anda sedang membangun sebuah jembatan, dapatkan semua biaya sebenarnya dari jembatan yang telah dibangun yang dapat Anda temukan. Rata-ratakan. Mulailah dengan itu. Sesuaikan ke atas atau ke bawah hanya jika Anda memiliki alasan kuat untuk meyakini bahwa Anda istimewa.

Jika Anda pernah membaca buku Flyvbjerg dan rekan penulis Dan Gardner, Bagaimana Hal-Hal Besar Selesai, yang ada di setiap daftar buku bisnis terbaik tahun 2023, sering kali berada di urutan teratas, Anda telah membaca tentang RCF dan cara menerapkannya. Dan jika Anda belum membaca Hal-Hal Besar, lakukanlah sekarang.

Apa artinya ini bagi studi total biaya kepemilikan truk? Jika mereka membebani stasiun, dan memang seharusnya demikian, maka mereka harus membebankan biaya pemeliharaan sebesar 15% dari belanja modal, bukan 4% dari belanja modal.

Jika saya melaporkan pertemuan tahunan DOE dan menyajikan laporan yang saya temukan, ini berarti pemeliharaannya kurang dari 2,000 jam dibandingkan temuan pemompaan, dalam huruf yang lebih besar.

Oke, berapa banyak alasan yang bisa kita buat agar data ini bisa menjelaskannya? Hal ini untuk membantu memuat argumen sebelumnya.

#1: Teknologinya belum matang dan segalanya akan menjadi lebih baik! 

Stasiun pengisian bahan bakar hidrogen telah digunakan secara global selama lebih dari 25 tahun, California memiliki lebih banyak stasiun pengisian bahan bakar dibandingkan negara lain, dan ini adalah data beberapa kuartal terakhir dari enam tahun, jadi sudah ada waktu untuk tidak lagi menggunakan lemon dan mengoptimalkan pemeliharaan.

#2: Menaikkan biaya pemeliharaan sebenarnya tidaklah adil!

Penyesuaian kurva pada kilogram yang dipompa vs peristiwa pemeliharaan adalah linier dari data mereka sendiri dan didukung oleh studi pemeliharaan pemompaan pompa bensin. Saya memberi mereka keuntungan dari keraguan mengenai biaya dan kapasitas untuk turun hingga 15%. Angka-angka awal lebih buruk, jadi saya sudah memeriksa tiga kali dan mengulanginya. Sarankan metodologi yang lebih baik dan terapkan pada data.

#3: Data ini untuk stasiun kendaraan ringan dan stasiun kendaraan berat akan lebih dapat diandalkan!

Tidak, kompleksitas tambahan dan persyaratan untuk transfer hidrogen berkecepatan tinggi membuat pencapaian keandalan menjadi lebih sulit, bukan malah berkurang. Kemungkinan besar temuan sebesar 15% ini terlalu rendah untuk truk. Sebagai pengingat, 10% data anekdotal ditujukan untuk 350 sistem pemompaan tekanan atmosfer.

#4: Tidak masalah karena kita akan menggunakan hidrogen cair!

Tidak, menyimpan dan memompa hidrogen pada suhu 20° di atas nol mutlak jauh lebih rumit daripada gas bertekanan 700 atmosfer. Tantangan dalam manajemen termal dan tekanan semakin besar, begitu pula bahayanya. Hidrogen cair sangat sulit digunakan sehingga industri luar angkasa beralih ke metana dan menjauhi hidrogen cair.

#5: Mereka akan berantakan karena tidak ada yang menggunakannya, dan akan menjadi lebih baik jika digunakan lebih banyak!

Hal ini tidak benar-benar menjadi alasan yang ingin disampaikan oleh pendukung hidrogen, dan lihat poin #2.

#6: Datanya jelek, hanya dibuat-buat oleh penulisnya!

Semua data berasal dari laporan program hidrogen NREL tentang temuan aktual di pompa bensin sebenarnya.

#7: Saya melihat kesalahan yang tidak penting, jadi saya mengizinkan diri saya sendiri untuk membatalkan keseluruhan penilaian!

Jangan menjadi orang itu.

#8: Saya tidak suka hasilnya!

Dalam hal ini, Anda benar-benar perlu membaca artikel saya yang lain ini — Melihat Solusi Iklim dengan Jelas Melalui Bias & Data yang Hilang Adalah Hal yang Menantang — sejenak dan renungkan pilihan hidup Anda.

---

Jadi, kesimpulannya, stasiun pengisian bahan bakar hidrogen dalam kumpulan data publik terbesar, yang mencakup 55 stasiun selama enam tahun dengan jutaan kilogram hidrogen telah dikirimkan, menunjukkan bahwa stasiun pengisian bahan bakar hidrogen tidak dapat beroperasi 20% lebih lama dibandingkan saat mereka memompa hidrogen dan bahwa biaya pemeliharaan tahunan adalah 15% dari belanja modal, bukan 4%.

Apakah saya mengharapkan ICCT, Daimler, vendor pengisian bahan bakar hidrogen, dan DOE AS kini mulai menggunakan 15%? Tidak, saya berharap mereka membuat ulang penelitian yang baru saja saya lakukan dengan menggunakan data California dan data belanja modal yang lebih nyata, dan menghasilkan angka yang jauh lebih realistis daripada 4%. Secara pribadi, saya merasa nyaman dengan 15% dan akan menggunakannya serta merekomendasikan kepada kelompok yang saya ikuti agar mereka menggunakannya.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://cleantechnica.com/2024/01/27/californias-hydrogen-stations-being-fixed-more-hours-than-pumping-at-15-capex-per-year/