תחנות המימן של קליפורניה נקבעות ליותר שעות משאיבה ב-15% קצבה לשנה - CleanTechnica

הרשם לקבלת עדכוני חדשות יומיים מ- CleanTechnica במייל. אוֹ עקוב אחרינו בחדשות Google!

---

לאחרונה סקרתי מחקרים הקשורים להובלות מימן, שכן זהו אחד המקומות הבודדים שבהם ארגוני חקר תחבורה רציניים עדיין מחזיקים תקווה עבור נושא האנרגיה. הסתכלתי על מחקרים ממספר מדינות באירופה ובצפון אמריקה עד 2010 עכשיו.

לאחרונה השתתפתי בקבוצת ביקורת עמיתים של מחקר אירופאי שעושה עוד סימולציית עלות כוללת של מימן, מערכות כביש חשמליות וחשמליות בסוללות, דלק ביולוגי ודיזל כבסיס. דבר אחד שקפץ לי היה שההנחות של תחזוקה של רכבי מימן נראו נמוכות מדי, כשהמחקר הראה שזה בקושי יהיה יותר מאשר סוללה חשמלית.

הייתי מודע לעדויות אנקדוטליות לעלויות תחזוקה גבוהות יותר של צי ועקרונות ראשונים הקשורים ללחצים גבוהים, טווחי טמפרטורות קיצוניים, דרישות טוהר האוויר והמאפיינים של מימן הציעו שהוא צריך להיות יותר גם כן. אז חיפשתי עוד נתונים.

דוחות תחזוקה של צי קליפורניה הראו כי לאוטובוסים של תאי דלק מימן בשלושה ארגוני מעבר ושמונה שנות פעילות משולבת היו עלויות תחזוקה מעל גבוה ב-50% מאוטובוסי דיזל בממוצע עבור אותם מרחקים שנסעו. תוך כדי מחקר וכתיבה, תהיתי בקצרה האם לתחנות התדלוק המורכבות יש אתגרי תחזוקה דומים, אבל השארתי את זה ליום אחר. היום זה כנראה היום הזה.

לאחר הפרסום, מכר מהנדס כימי אמר לי שעלויות התחזוקה מוצגות בדרך כלל במחקרי עלות הבעלות הכוללת כ-3% מההוצאה ההונית בשנה, אך ציטוטים מתדלקים שקיבל תוך כדי בחינת פתרון תדלוק בלחץ אטמוספרי של 350 מעידים על כך ש זה צריך להיות 10% מההוצאות ההוניות במקום. לרוע המזל, הוא לא היה מסוגל לשתף אותם.

בטח, כשהלכתי לבדוק את ההנחות של המועצה הבינלאומית לתחבורה נקייה לגבי תחנות תדלוק מימן, גיליתי זֶה:

אנו מניחים שהעלות התפעולית הקבועה השנתית של תחזוקה ועבודה תהיה 4% מעלות ההון של המערכת, בדומה למחקרים קודמים (Brynolf et al., 2018; Matute et al., 2019).

באופן אנקדוטי נראה שזהו אגודל נוסף בקנה מידה שמועיל עם תדלוק משאית מימן עלויות הבעלות הכוללות שהיא מערכתית. אבל האם זה באמת נכון? האם יש נתונים זמינים שה-ICCT ואחרים צריכים לשקול?

לקח זמן לאתר מקור, אבל שוב קליפורניה ו-NREL בארה"ב הגיעו. מצאתי דו"ח משנת 2022, ניתוח תחנות מימן מהדור הבא, הוצג כחלק מתוכנית המימן של DOE במפגש שנתי של סקירת הצטיינות והערכת עמיתים. הוא כלל שש שנים של נתוני תחזוקה על משאבות תאי הדלק במדינה. הנתונים הסתיימו אחרי הרבעון השני של 2, אבל זה הספיק כדי לראות עלייה לאחר ה-COVID וכמובן שהיו נתונים לפני ה-COVID.

הנתונים כיסו 55 תחנות קמעונאיות, בעיקר עבור כלי רכב קלים, שאיבת מימן ב-700 אטמוספרות לטויוטה מיראיס, יונדאי נקסוס וכדומה. לרבים יש רק משאבה אחת כי אין דרישה ליותר. היו שם גם כמה תחנות של כלי רכב כבדים, אבל הם לא חולקו בנפרד, וזה מצער שכן המורכבות הנוספת ללא ספק מוסיפה לעלויות התחזוקה. 110 תחנות חדשות שהמדינה התכוונה להקים מעולם לא התממשו, והמספר הנוכחי נותר 55 כעבור שנתיים.

למה תוספת מורכבות? ובכן, משאבות תדלוק לכלי רכב קלות איטיות, ומזרקות בממוצע 0.93 ק"ג מימן לדקה לפי דוח NREL על התעריפים בפועל, כלומר לוקח כחמש דקות למלא טויוטה מיראי מריק. זאת בהשוואה למשאבות דלק הפועלות בקצב של 10 ליטר לדקה בארה"ב, כאשר גלון הוא שווה ערך לאנרגיה של קילוגרם מימן. מכוניות תאי דלק יעילות יותר ממכוניות בעירה פנימית, כך שזה יותר כמו עשרה ליטר שווה ערך למכונית בחמש דקות.

זה, כמובן, אינו מספק לחלוטין עבור משאיות כבדות, אשר ידרשו 50 עד 100 ק"ג או יותר של מימן בעת ​​תדלוק, מה שמוביל לזמני התדלוק ארוכים יותר מאשר זמני הטעינה של משאיות חשמליות סוללות, עד 90 דקות. וזה לא מתאים גם לרכבי משלוח בגודל בינוני, מכיוון שתחנות הרכב הקלות הללו מותאמות לספק כחמישה קילוגרמים לפני שיידרשו לעבור מחזור דחיסה ממושך. זה חלק מהדוח ממחקר על א ניסיון של טנדר משלוחים בגודל בינוני בבריטניה, שם התדלוק לקח פי שלושה יותר זמן, בערך 15 דקות, רק כדי לקבל 10 קילוגרם של מימן.

אז חבורה של ציוד נוסף בדרגה גבוהה יותר ובעלות גבוהה יותר מתווספת לתחנות התדלוק של כלי רכב כבדים כדי לשפר אותם במקצת. עדיין לא נהדר. NREL בסביבת בדיקה הצליחה להעריך את שיעורי משאבות הדיזל עם מימן בלחץ, אבל זה מתקן בדיקה מותאם אישית ואין ערובה שהוא יהיה כלכלי או ניתן למסחר מרחוק.

התרשימים בעמוד שמונה של הדו"ח מבהירים שיש מתאם ליניארי חזק, חזוי סביר, בין כמות המימן הנשאבת לבין דרישות התחזוקה, משהו זהה למחקרי תחנות דלק שבדקתי. שאבו פי ארבעה מימן, בצעו פי ארבעה תחזוקה.

אבל הם לא מבהירים כמה תחזוקה דורשת תחנות תדלוק מימן. זה הצריך מתמטיקה עם מספרים המוצגים בדפים שונים של הדו"ח.

המספר הראשון היה קילוגרמים של מימן שנשאב. בחרתי במחצית הראשונה של 2021, שישה חודשים של נתונים לאחר ה-COVID, כאשר טונות מימן שאוב היו הגדולות ביותר בתולדות התוכנית, וחמש שנים של שיפורים במשאבות מימן ובתוכניות מצוינות תפעולית הספיקו לפעול.

על פני 55 התחנות, חולקו 540,000 ק"ג מימן ללמעלה מ-13,000 רכבי מימן בקליפורניה. כן, למדינת ארה"ב יש יותר רכבי מימן על כבישיה מאשר לכל מדינה אחרת בעולם, כולל סין. אבל זה עדיין רק 236 כלי רכב לתחנה בממוצע.

חלק מהתחנות הוציאו עד 300 קילוגרם ביום, כלומר חלק זעיר ממספר הליטרים של בנזין שהמשאבה הממוצעת מספקת מדי יום. כמובן, לקח להם פי 10 יותר זמן לספק את הקילוגרמים האלה, כך שהתחנות נראות עמוסות יותר ממה שהן.

55 תחנות ו-540,000 ק"ג בשני הרבעונים האחרונים של הנתונים הם רק 54 ק"ג לתחנה ליום בממוצע. בהנחה של 3 קילוגרמים - 60% - תדלוק לכל רכב, כל תחנה רואה רק 18 כלי רכב ביום. זה אומר שהם מתדלקים כל 13 יום בממוצע. זה אומר שרכב תאי דלק ממוצע נוסעים בערך 15 מייל ביום, הרבה מתחת לממוצע של 37 מייל ליום עבור ארה"ב.

במהלך אותה תקופה נרשמו 3,250 אירועי תחזוקה, בין אירועים מתוכננים לבלתי מתוכננים, תחזוקה מונעת ותיקון דברים שהשתבשו. לדוח אין שעות תחזוקה לכל אירוע עבור אותה תקופה, אבל יש לו ממוצע היסטורי של חמש שנים של 3.6 שעות לכל אירוע בדף אחר.

מעט מאוד מתמטיקה מצביע על כך שנראה ש-55 התחנות ראו 11,700 שעות תחזוקה בחצי שנה, כ-212 לתחנה או כ-1.2 שעות ביום. למיטב ידיעתי, כל זה אינו בדיקה יומית והידוק ברגים, אלא אירועי תחזוקה מתוכננים ולא מתוכננים אשר מוציאים את המשאבה משירות. 27% מאירועי התחזוקה ארכו שעה או פחות לטפל, כאשר החציון היה גבוה למדי של 2.5 שעות והרבה אירועים לוקחים יותר מתריסר שעות או אפילו 24 כדי לתקן.

זה גבוה? זה נראה כך. הלכתי לחפש נתונים מקבילים לתחנות דלק. מצאתי מחקר משנת 2013, ניתוח ותזמון פעולות אחזקה לשרשרת תחנות דלק, עם נתונים ל-570 משאבות ב-40 תחנות. הוא מצא כי בתחנות כשל בינוניות היו 0.002 תקלות לשעה לכל מתקן. עם ממוצע של 14 משאבות לתחנה, אלה לא היו תחנות מאובקות בנפח נמוך אלא עמוסות מאוד. לא הצלחתי לקבוע אם 'שעות' הן שעות בשימוש פעיל או סך שעות, אבל אפילו הבדל בסדר גודל לא יהיה הרבה כשלים לשעה.

המחקר התמקד בזמן הממוצע בין תקלות הדורשות תחזוקה לבין היתרונות של תחזוקה מונעת, כך שלא היה לו משך פעולות תחזוקה, אך הבהיר כי בתחזוקה מונעת ממוצעת, תחנה עם 14 משאבות ראתה תקלה כל 550 שעות או כך, או כל משאבה נתונה שפשוט יושבת שם ועובדת במשך שליש מהשנה בלי יותר מבדיקה, ניגוב והידוק של ברגים.

אז איך זה נראה עבור תחנות תדלוק המימן של קליפורניה? זכרו, לרובם יש רק משאבה אחת או שתיים במגרש של תחנת דלק.

ובכן, בהתחשב בקצב הזרימה הממוצע של 0.93 ק"ג, נראה שהתחנות הללו דורשות 3.6 שעות תחזוקה עבור כל 46 ק"ג מימן שהן שאבו.

סך שעות התחזוקה - שוב נגזר מהמשך הממוצע הנקוב ומספר האירועים אך לא צוין במפורש בדוח NREL - היה 11,700 שעות על פני 55 התחנות במהלך ששת החודשים הראשונים של 2021. 

הזמן הכולל שאיבת מימן בקצב זרימה של 0.93 היה 9,677 שעות.

תחנות תדלוק המימן של קליפורניה הקדישו 2,000 שעות יותר לתיקון ותחזוקה מאשר במחצית הראשונה של 2021.

אם הייתי כותב את הדו"ח הזה, הממצא הראשון הזה היה בראש ובמרכז באותיות צרחות גדולות. במקום זאת, הייתי צריך לחפור קשה כדי למצוא אותו. אבל מה לגבי עלויות?

בהתחשב בכך שאנו מתמודדים עם 700 לחצים באטמוספירה, שווה ערך להיות יותר מארבעה מייל מתחת לפני השטח של האוקיינוס, אנחנו לא מדברים על טכנאים זולים מתחנת הדלק של ג'ו.

בעמוד 14 של הדו"ח הוא מודיע, ללא הקשר, כי העלות לתחזוקה הייתה מעל 10,000 דולר לתחנה לרבעון, או מעל 40,000 דולר לשנה. התעמקתי בזה ומצאתי את מערך הנתונים הבסיסי שלהם שהראה שעלויות התחזוקה עולות באופן ליניארי עם השימוש, והשימוש נשאר נמוך מאוד. ארבעת הרבעונים האחרונים של הנתונים שלהם הראו כ-50,000 דולר לתחנה בשנה.

במשך שני רבעונים עבור 55 התחנות אז, סך ההוצאה הייתה $1,375,000. זה מעמיד את עלות התחזוקה לשעה ב-$118. 

כמה נמוך השימוש בהשוואה לתחנות דלק? המשאבה הממוצעת מיועדת לנוע מעל 300,000 גלונים בשנה בשימוש רגיל, כ-900 גלונים ביום. בתחנת הדלק הממוצעת בדוח על תחנות הדלק היו 14 משאבות, כך שמעל 10,000 ליטרים ביום. 300 הקילוגרמים ליום עבור תחנת תדלוק המימן הגדולה ביותר הם כמות הומאופתית, עם עלויות ההון הגבוהות מאוד, הנעות בין 1,200 ל-3,000 דולר לק"ג מימן הנפקת ליום. דו"ח תוכנית המימן של DOE לשנת 2020, לא מופחת על פני הרבה קילוגרמים.

דוח זה הצביע על כך שהתחנות הנרכשות מסוגלות להגיע ל-770 ק"ג ליום עד 1,620 ק"ג ליום, כאשר התחנות העמוסות ביותר בכל קליפורניה רק ​​הגיעו ל-300 ק"ג. שיהיה ברור, תחנות התדלוק הקיימות היו מסוגלות לספק יותר מימן, פשוט לא נקראו לעשות זאת מכיוון שיש כל כך מעט רכבי מימן והם נוסעו כל כך מעט.

בואו נניח כמה הנחות עלות. המחקר על עלויות המימן הבהיר שהעלויות ירדו. הבה נניח ש-55 התחנות הקיימות היו בקצה הגבוה מאוד של הטווח, 3,000 דולר לק"ג מימן שהופק. הבה נניח שהם היו בגודל של הרבה יותר ממה שהם מספקים, ובבירור מעל 300 קילוגרם ביום. נניח שהקצה התחתון של הטווח של 770 ק"ג ליום. זה הופך את עלויות ההון של התחנה הממוצעת ל-2.3 מיליון דולר, כאשר 55 מהן עולות כ-130 מיליון דולר.

הוצאות התחזוקה של 4% מההשקעה מרמזת שהם יוציאו כ-5 מיליון דולר בשנה, אבל הם מוציאים רק 1,375,000 דולר בשנה. נראה טוב.

אבל הם שואבים רק 54 קילוגרמים לתחנה ביום וכפי שהנתונים מראים, התחזוקה עולה באופן ליניארי עם הק"ג שנמסרו. קנה המידה של 54 הקילוגרמים בממוצע ל-770 ק"ג מצביע על כך שעלות התחזוקה בפועל אם התחנות היו פועלות בקיבולת מתוכננת תהיה 20 מיליון דולר בשנה.

זה 15% מההשקעה, לא 4% מההשקעה. וזה כנראה לא 10% מההשקעה בה מבטיחים אנשי מכירות תחנות תדלוק מימן. ברור שמה שהם עושים בהצעות המחיר הוא להכין את הקונים למציאות הגרועה עוד יותר של תדלוק מימן.

בואו ניקח סטייה קצרה אל חיזוי מחלקות התייחסות. זוהי שיטת האומדן שפרופסור בנט פליבברג והצוות שלו המציאו במשך כמעט 30 השנים שהם בילו באיסוף נתונים על מגה-פרויקטים.

הנה RCF בקצרה. קבל את כל הנתונים שאתה יכול על הדבר שאתה מנסה לעשות. מצא את הממוצע. השתמש בזה בהערכות שלך. אם אתה בונה גשר, קבל את כל העלויות בפועל של גשרים שנבנו שאתה יכול למצוא. ממוצע את זה. תתחיל עם זה. התאם כלפי מעלה או מטה רק אם יש לך סיבה ממש חזקה להאמין שאתה מיוחד.

אם קראת את ספרו של Flyvbjerg ושל המחבר דן גרדנר, כמה דברים גדולים נעשים, שנמצא בכל רשימת הספרים העסקיים הטובים ביותר של 2023, לעתים קרובות בראש, קראת על RCF וכיצד ליישם אותו. ואם לא קראתם דברים גדולים, עשו זאת עכשיו.

מה זה אומר לגבי לימודי עלות הבעלות הכוללת של הובלות? אם הם עולים לתחנות, וכך הם צריכים, הם צריכים לעלות את התחזוקה ב-15% מהמחיר, לא ב-4% מהמחיר.

אם הייתי מדווח על הפגישה השנתית של DOE והייתי מציג את הדו"ח שמצאתי, זה היה קצת פחות מ-2,000 השעות התחזוקה יותר מאשר ממצא שאיבה, באותיות גדולות עוד יותר.

אוקיי, כמה תירוצים אנחנו יכולים לעשות כדי שהנתונים האלה יסבירו אותם? זה בסיוע טעינה מוקדמת של הטיעונים.

מס' 1: הטכנולוגיה לא בשלה והדברים ישתפרו! 

תחנות תדלוק מימן נפרסות ברחבי העולם כבר יותר מ-25 שנה, בקליפורניה יש יותר מהן מכל מדינה אחרת, ואלה הרבעונים האחרונים של שש שנים של נתונים, אז היה זמן לעזוב את הלימונים ולמטב את התחזוקה.

מס' 2: הגדלת עלויות התחזוקה בפועל אינה הוגנת!

התאמת העקומה של קילוגרמים שאובים לעומת אירועי תחזוקה היא ליניארית מהנתונים שלהם ונתמכת על ידי מחקרי תחזוקת שאיבה של תחנות דלק. נתתי להם את יתרון הספק לגבי העלויות והיכולת לרדת ל-15%. המספרים הראשוניים היו גרועים יותר, אז בדקתי ובדקתי אותם מחדש. הצע מתודולוגיה טובה יותר והחל אותה על הנתונים.

מס' 3: הנתונים האלה מיועדים לתחנות רכב קל ותחנות רכב כבדות יותר יהיו אמינות יותר!

לא, המורכבות הנוספת והדרישות להעברת מימן במהירות גבוהה מקשות על השגת אמינות, לא פחות. הסבירות היא שממצא זה של 15% נמוך מדי עבור משאיות. כזכור, 10% הנתונים האנקדוטליים היו עבור 350 מערכות שאיבת לחץ אוויר.

מס' 4: זה לא משנה כי במקום זאת נשתמש במימן נוזלי!

לא, אחסון ושאיבת מימן ב-20 מעלות מעל האפס המוחלט היא הרבה יותר מורכבת מגז בלחץ של 700 אטמוספירה. האתגרים בניהול תרמי ולחץ מכובים, וכך גם הסכנות. מימן נוזלי כל כך קשה לשימוש שתעשיית החלל עוברת למתאן ומתרחקת ממימן נוזלי.

#5: הם פשוט מתפרקים כי אף אחד לא משתמש בהם, והם יהיו טובים יותר עם יותר שימוש!

זה לא באמת אומר נקודה שדוגל המימן באמת רוצה להעלות, וראה נקודה מס' 2.

מס' 6: הנתונים גרועים, רק בושלו על ידי המחבר!

הנתונים כולם מדיווחי תוכנית המימן של NREL על ממצאים בפועל בתחנות דלק בפועל.

#7: זיהיתי שגיאה לא מהותית, אז אני נותן לעצמי רשות לבטל את כל ההערכה!

אל תהיה האדם הזה.

#8: אני לא אוהב את התוצאות!

במקרה כזה, אתה באמת צריך לשבת עם המאמר האחר הזה שלי - לראות פתרונות אקלים בבירור באמצעות הטיות ונתונים חסרים זה מאתגר - לזמן מה והרהר בבחירות החיים שלך.

---

אם כן, לסיכום, תחנות תדלוק מימן במערך הנתונים הציבורי הגדול ביותר, המכסות 55 תחנות במשך שש שנים עם מיליוני קילוגרמים של מימן שנמסרו, מראות שתחנות מימן אינן משירות 20% יותר זמן מאשר הן שואבות מימן. שעלויות התחזוקה השנתיות הן 15% מההשקעה, ולא 4%.

האם אני מצפה ש-ICCT, דיימלר, ספקי תדלוק מימן וה-DOE האמריקאי יתחילו להשתמש כעת ב-15%? לא, אני מצפה שהם ישחזרו את המחקר שעשיתי זה עתה תוך שימוש בנתונים של קליפורניה ועוד נתונים אמיתיים על הוצאות הון, ויגיעו למספר שהוא הרבה יותר ריאלי מ-4%. באופן אישי, אני מרגיש בנוח עם 15% ואשתמש בזה ואמליץ לקבוצות שאני משתתף בהן שישתמשו בזה.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://cleantechnica.com/2024/01/27/californias-hydrogen-stations-being-fixed-more-hours-than-pumping-at-15-capex-per-year/