Le flotte a idrogeno sono molto più costose da mantenere rispetto alle batterie e persino al diesel – CleanTechnica

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Una delle cose interessanti che ho fatto è stata la partecipazione a un gruppo di revisione per uno studio europeo sui confronti e sulle simulazioni della decarbonizzazione dei veicoli pesanti. Ciò significa, tra le altre cose, che sto indagando sulle ipotesi utilizzate.

Poiché il documento è in fase di revisione e le ipotesi vengono testate e migliorate, non identificherò l'autore o l'organizzazione in questo momento. Non si tratta del fatto che abbiano torto o ragione, ma di una serie di ipotesi fatte sulla manutenzione dei veicoli pesanti a celle a combustibile che non reggono all'esame accurato, ma sono presenti in molti studi considerati credibili.

Cominciamo dai primi principi. Un veicolo a celle a combustibile per carichi pesanti, come un camion merci o un autobus di linea, è un veicolo elettrico a batteria con componenti aggiuntivi del sistema di trasmissione a celle a combustibile. Ciò significa che il gruppo propulsore a batteria è dotato di batterie, un sistema di ricarica dell’elettricità senza parti mobili tranne lo sportello sopra la spina, un’unità di gestione dell’energia per spostare l’elettricità attraverso i cavi fino al motore e un motore. Ci sono sensori, controlli computerizzati e simili, ma pochissime parti mobili e pochissime che richiedono molta manutenzione. Ciò è emerso da studi sulla manutenzione di veicoli elettrici a batteria pura.

Un veicolo a celle a combustibile è un veicolo ibrido a idrogeno e batteria. Aggiunge un sofisticato serbatoio di idrogeno da 700 atmosfere o un ancora più sofisticato serbatoio di idrogeno liquido con sensore di pressione e sistemi di scarico, un complesso sistema di movimento del carburante a idrogeno che deve far fronte a variazioni di pressione molto grandi nel caso dei serbatoi pressurizzati o di volume molto grande e quindi cambiamenti di pressione quando l'idrogeno liquido viene riscaldato in forma gassosa, sfide di gestione termica molto grandi e quindi sensori, attuatori e componenti di gestione termica in entrambi i casi, una cella a combustibile costosa e a vita limitata che richiede idrogeno puro e aria pulita, una presa d'aria e un sistema di filtraggio di conseguenza e un sistema di scarico per spostare l'acqua risultante dalla cella a combustibile fuori dal veicolo senza congelarla, quindi una soluzione di riscaldamento.

Questo diagramma del solo processo di gestione dell'aria, che non è richiesto per i veicoli elettrici a batteria, dovrebbe chiarire che i componenti aggiuntivi di un veicolo a celle a combustibile non sono banali. Esistono molti più punti di potenziale guasto e molte altre cose che richiedono una manutenzione programmata.

L’esempio più vicino sono i veicoli elettrici ibridi. I dati relativi ai veicoli leggeri mostrano che la manutenzione della catena cinematica costa molto di più sui veicoli ibridi che sui veicoli elettrici puri a batteria, più o meno quanto i veicoli a combustione interna.

Una delle cose che ho criticato Lo studio sugli autotrasporti profondamente imperfetto dell’International Council on Clean Transportation condotto lo scorso anno affermava che erano stati apportati miglioramenti significativi ai costi di manutenzione per i camion con trasmissione a idrogeno e nessuno per i camion elettrici a batteria. In effetti, presumevano che i camion pesanti e a lungo raggio – l’unico segmento in cui alcune organizzazioni continuano a sperare nelle celle a combustibile – avrebbero avuto costi di manutenzione molto simili a quelli elettrici a batteria dopo il 2030, e costi di manutenzione equivalenti ai camion diesel immediatamente.

I numeri sono tutti in euro per 100 chilometri.

Quando l'ho recensito per la prima volta, mi stavo grattando la testa sul fatto di dare il beneficio del dubbio alla maturazione dei camion a celle a combustibile a idrogeno rispetto ai camion elettrici a batteria. Dopotutto, gli autobus a celle a combustibile circolano in tutto il mondo in fase di sperimentazione dal 2000, mentre i carrelli elevatori a celle a combustibile da più tempo. I camion e gli autobus elettrici a batteria sono relativamente nuovi.

Ma ora mi sto grattando la testa sul motivo per cui tutti credono che i veicoli pesanti a celle a combustibile a idrogeno richiederanno poca manutenzione.

Ho raccolto dati aneddotici sui costi di manutenzione. L'operatore della flotta di Pau, Francia ha chiarito quando hanno abbandonato gli autobus a idrogeno nel 2023, dopo quattro anni di funzionamento, avevano subito una manutenzione molto elevata e mantenerli in funzione era una sfida costante.

“La stazione di produzione ha più problemi del previsto e gli autobus hanno molti piccoli guasti. Quanto a me, trascorro lì tre quarti delle mie giornate, anche se è solo una delle 17 righe!”

Allo stesso modo, è stata trovata l'esperienza di Whistler, BC di un decennio prima raddoppiare i costi di manutenzione, secondo lo stesso Ballard.

Secondo Ballard Power Systems di Burnaby, che produce motori a celle a combustibile, la manutenzione degli autobus a idrogeno di Whistler costa 1.34 dollari al chilometro, contro 65 centesimi al chilometro per gli autobus diesel.

Due operatori di autobus, separati da un decennio e da un oceano, hanno entrambi avuto esperienze identiche con autobus di diversi produttori. Ma ancora, aneddotico. Se questi fossero tutti i dati, li attribuirei a un paio di brutte esperienze.

Ma quando un responsabile delle vendite OEM ferroviario di Stadler in Germania deve farlo dire dei suoi prodotti, Pensavo che fosse successo qualcosa.

“Inoltre, le celle a combustibile a idrogeno richiedono una manutenzione significativamente maggiore rispetto alle sole batterie, richiedendo la sostituzione in media entro tre anni.

“A causa di questo e del serbatoio dell’idrogeno a bordo, lo sforzo di manutenzione è ovviamente più complesso rispetto ai treni a batteria”, ha spiegato Obst, aggiungendo che i treni a idrogeno richiedono anche una batteria per l’energia di riserva”.

Di conseguenza, quando ho visto ipotesi di costi di manutenzione molto bassi nello studio che sto esaminando, ho fornito questo materiale e ho suggerito che ipotesi di costi di manutenzione quasi identici erano inappropriate. Il ricercatore capo ha indicato la fonte, quindi sono andato a quella. Si è trattato di uno studio di gruppo di lavoro tedesco, nello stesso impegno dello studio I valutato un paio di mesi fa.

Lo studio, tradotto grazie ad una comodissima pagina web online che mi invierà email supplichevoli per dargli soldi per sempre, era del 2020 Rapporto del workshop Cambiare la propulsione dei veicoli commerciali: modi per decarbonizzare i camion più difficili con particolare attenzione all'elettrificazione dalla piattaforma nazionale tedesca: Il futuro dello sforzo di mobilità.

Mi sono tuffato aspettandomi di trovare un riferimento a studi e dati empirici. Ciò che ho scoperto è che tre ricercatori di due istituzioni: Wolfgang Schade di M-Five e Patrick Fieltsch e Heike Flamig dell'Università Tecnica di Amburgo avevano fornito asserzioni di manutenzione senza riferimenti o citazioni. Nemmeno nella bibliografia c'era nulla che potesse spiegarli. Non sono riuscito a trovare altri studi in tedesco che potrebbero essere stati la fonte, ma cercare su Google in tedesco non è la mia competenza principale, quindi potrei essermi perso qualcosa.

Quindi abbiamo ICCT, M-Five e TUHH che affermano tutti quelli che sembrano essere numeri bassi per la manutenzione e finora nessun dato o studio li supporta.

Sono tornato allo studio TCO dell'ICCT per esaminare i numeri di manutenzione e cita un'altra pubblicazione del 2023 dell'autore principale, quindi sono andato a dare un'occhiata a quello studio. Indica un articolo dell'Università della California, Davis del 2022 di Wang et al, Stima dei costi di manutenzione e riparazione per autocarri pesanti a batteria elettrica e a celle a combustibile.

Ha dati? No, non è così. Elenca i rapporti a cui si è basato, affermando chiaramente che non c'erano dati a cui attingere e che tutti presumevano che i camion a celle a combustibile sarebbero stati più o meno gli stessi dei camion elettrici a batteria o forse un po' più costosi.

Finora ho una mezza dozzina di rapporti in due continenti in due lingue e non ho trovato nulla se non supposizioni. Ma ho due citazioni di operatori di flotte di autobus, un tipo di veicolo fortemente adiacente e simile ai camion pesanti con un ciclo di lavoro elevato, a distanza di un decennio che chiarisce che hanno costi di manutenzione molto elevati e una citazione di un dirigente OEM del settore ferroviario che chiarisce che anche i costi di manutenzione del suo prodotto a celle a combustibile sono molto più alti. Infatti, dice che nessuno lo comprerebbe a meno che la richiesta di proposta non richieda esplicitamente treni a idrogeno e nient'altro.

Ciò mi ha portato ad andare a dare un’occhiata ai dati sulla manutenzione degli autobus a celle a combustibile, con la speranza che, nonostante tutti i fallimenti nascosti sotto il tappeto nei 25 anni in cui gli autobus a idrogeno sono stati sperimentati e abbandonati in dozzine di luoghi in tutto il mondo, qualcuno avrebbe effettivamente catturato alcuni dati.

Ed ecco, la California è arrivata. Come sempre accade con gli Stati Uniti, pubblicano tutto su se stessi, rendendo i dati disponibili agli analisti come me per cercare di estrapolarli in luoghi con budget molto più bassi o con la sensazione che tutti si preoccuperanno di loro.

Ho trovato tre studi sulle flotte di autobus in tre diverse organizzazioni di trasporto pubblico in California,

La sezione Studio statunitense OSTI di una flotta di dieci autobus a celle a combustibile a Oakland, in California, per l’intero anno 2020, ha rilevato che la manutenzione media per la distanza percorsa era molto più elevata dei costi di manutenzione degli autobus diesel, circa 59 centesimi per miglio contro 35 centesimi per miglio. Per inciso, questo era molto vicino alla flotta diesel ibrida a batteria, che era a 62 centesimi.

La sezione studio dalla California meridionale da parte di NREL di 10 autobus a celle a combustibile per 16 mesi ha rilevato che i costi per distanza percorsa sono inferiori rispetto allo studio OSTI a 42 centesimi per miglio, ma comunque superiori al valore di riferimento del diesel di 35 centesimi per miglio. In particolare, la manutenzione relativa alla propulsione è stata pari al 37.3% del totale.

La sezione Studio NREL coprendo sei anni di manutenzione per gli autobus a celle a combustibile nella contea di Riverside, la storica contea di Sunline, città adiacente a Coachella, ha riscontrato che i costi di manutenzione erano 2.5 volte più alti per la flotta a celle a combustibile rispetto alla vecchia flotta a metano per il periodo, 56 centesimi per miglio o molto vicino al primo studio.

Un'ulteriore ricerca non ha trovato altri dati empirici disponibili in inglese sui costi di manutenzione. Ho esaminato un paio di documenti sull'elenco delle forche dell'idrogeno, ma non descrivevano in modo utile la manutenzione o altri costi. Da notare che quasi tutti i circa 50,000 carrelli elevatori a idrogeno si trovano negli Stati Uniti, in centri di distribuzione che hanno ricevuto ingenti fondi dal DOE statunitense per le stazioni di rifornimento di idrogeno e per l’acquisto iniziale dei carrelli elevatori. E come ulteriore nota, solo nel 1.2 sono stati acquistati a livello globale 2022 milioni di carrelli elevatori elettrici a batteria.

Quindi ora il set di dati è il seguente:

• Gli studi sulle flotte di autobus condotti in California, per un totale di oltre otto anni, tra tre flotte, hanno rilevato costi di manutenzione molto più elevati rispetto a quelli di riferimento per un diesel.
• Articoli pubblicati con citazioni degli operatori di flotte di Whistler, BC e Pau, Francia chiariscono che i costi di manutenzione per le loro flotte di autobus, sia per l'esperienza di Whistler di 14 anni che per l'esperienza di Pau di un anno, erano molto elevati. Un decennio senza movimenti non è indicativo di un settore in maturazione.
• Il dirigente di Stadler ha affermato che i costi di manutenzione sono molto più alti per i loro treni nuovi di zecca.

A me ciò che sembra chiaro è che ci sono un gruppo di ricercatori nel campo dei trasporti che, basandosi letteralmente su nessuna prova, stanno indovinando che i camion a idrogeno chiaramente più complessi e soggetti a guasti saranno più o meno gli stessi dei più semplici camion elettrici a batteria, o forse un po’ più costoso. Inoltre, tutti danno per scontato che la manutenzione sarà molto più economica rispetto ai camion diesel, dove almeno hanno il sistema di trasmissione a cui puntare.

Nessuno di loro sembra aver esaminato i dati di manutenzione degli autobus a idrogeno strettamente adiacenti con una storia di 25 anni, o esaminato le dichiarazioni degli operatori ferroviari, sebbene tale citazione fosse abbastanza recente. Nessuno di loro sembra essersi rivolto agli OEM che hanno condotto prove di camion a idrogeno e chiesto informazioni sulle esperienze di manutenzione. Nessuno di loro sembra aver notato il costo di oltre 100,000 dollari per la sostituzione delle celle a combustibile addebitato al proprietario di un'auto Hyundai e ha iniziato a fare domande.

Ricordiamo che praticamente tutti questi autobus sono dotati di celle a combustibile Ballard, tecnologia che Ballard vende a livello globale da oltre 25 anni, con perdite per 1.3 miliardi di dollari dal 2000. Questa non è una tecnologia immatura, semplicemente non riesce a commercializzarla su larga scala dopo ogni singola prova.

Come l’ipotesi dell’idrogeno verde a basso costo, l’ipotesi dei camion a celle a combustibile a bassa manutenzione non regge al minimo esame. I ricercatori del trasporto merci su strada negli anni 2010 hanno formulato alcune ipotesi infondate e di basso livello e negli anni 2020 tali ipotesi sono considerate valide perché sono state citate così spesso.

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