수소 함대는 배터리 및 심지어 디젤보다 유지 관리 비용이 훨씬 더 비쌉니다 - CleanTechnica

플라톤에 의해 재발행

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제가 하고 있는 흥미로운 일 중 하나는 대형 차량 탈탄소화 비교 및 시뮬레이션에 대한 유럽 연구 검토 그룹에 참여하는 것입니다. 이는 무엇보다도 사용되는 가정을 파고드는 것을 의미합니다.

논문이 검토 중이고 가정이 테스트 및 개선되고 있으므로 현재로서는 저자나 조직을 밝히지 않겠습니다. 이것은 그들이 틀리거나 옳다는 것이 아니라 정밀 조사를 견디지 못하지만 신뢰할 수 있는 것으로 간주되는 많은 연구에서 연료 전지 대형 차량 유지 관리에 대해 만들어지는 많은 가정에 관한 것입니다.

첫 번째 원칙부터 시작해 보겠습니다. 화물 트럭이나 대중교통 버스와 같은 대형 연료 전지 차량은 연료 전지 구동렬 구성 요소가 추가된 배터리 전기 차량입니다. 즉, 배터리 동력전달장치에는 배터리, 플러그 위의 플랩을 제외하고는 움직이는 부품이 없는 전기 충전 시스템, 전선을 통해 모터로 전기를 이동시키는 전력 관리 장치 및 모터가 포함됩니다. 센서, 컴퓨터 제어 장치 등이 있지만 움직이는 부품이 거의 없고 유지 관리가 많이 필요한 부품도 거의 없습니다. 이는 순수 배터리 전기 자동차의 유지 관리 연구에서 탄생했습니다.

연료전지자동차는 배터리형 수소하이브리드 자동차이다. 여기에는 정교한 700기압 수소 탱크 또는 압력 센서와 릴리프 시스템을 갖춘 더욱 정교한 액체 수소 탱크, 가압 탱크의 경우 매우 큰 압력 변화 또는 매우 큰 부피를 처리해야 하는 복잡한 수소 연료 이동 시스템이 추가됩니다. 따라서 액체 수소가 기체 형태로 따뜻해지면 압력이 변하고 열 관리 문제가 매우 커져 열 관리 센서, 액추에이터 및 구성 요소가 두 경우 모두 순수 수소와 깨끗한 공기, 공기 흡입구가 필요한 비싸고 수명이 제한된 연료 전지가 필요합니다. 결과적으로 필터링 시스템과 연료 전지에서 생성된 물을 얼지 않고 차량 밖으로 이동시켜 가열 솔루션을 제공하는 배기 시스템을 포함합니다.

미국 에너지부(US DOE)에서 제공하는 연료전지 차량용 공기 관리 시스템의 개략도

배터리 전기 자동차에 필요하지 않은 공기 관리 프로세스에 대한 이 다이어그램은 연료 전지 자동차에 추가된 구성 요소가 사소하지 않다는 것을 분명히 해야 합니다. 잠재적인 실패 지점이 더 많고 예정된 유지 관리가 필요한 사항도 더 많습니다.

가장 가까운 예는 하이브리드 전기 자동차입니다. 경자동차의 데이터에 따르면 구동렬 유지 관리 비용은 순수 배터리 전기 자동차보다 하이브리드 자동차에서 훨씬 더 많이 소요되며 내연 기관 자동차와 거의 비슷합니다.

내가 한 것 중 하나는 비판 작년에 대한 국제 청정 교통 협의회(International Council on Clean Transportation)의 심각한 결함이 있는 트럭 운송 연구는 수소 구동 열차 트럭의 유지 관리 비용이 크게 개선되었지만 배터리 전기 트럭의 경우 유지 관리 비용이 전혀 개선되지 않았다는 것입니다. 실제로 그들은 일부 조직이 여전히 연료 전지에 대한 희망을 품고 있는 유일한 부문인 대형 장거리 트럭이 2030년 이후에는 배터리 전기와 유지 관리 비용이 매우 비슷할 것이며, 즉시 유지 관리 비용은 디젤 트럭과 동일할 것이라고 가정했습니다.

숫자는 모두 100km당 유로로 표시됩니다.

ICCT 총 소유 비용 보고서의 대형 트럭 유지 관리 비용 표

처음 리뷰할 땐 수소연료전지 트럭 vs 배터리 전기트럭의 성숙도에 의구심의 이점을 주는 것에 대해 머리를 긁적이었습니다. 결국, 연료전지 버스는 2000년부터 전 세계에서 시험 운행을 해왔고, 연료전지 지게차는 더 오랫동안 운영되고 있습니다. 배터리 전기 트럭과 버스는 비교적 새로운 것입니다.

그런데 이제 나는 왜 모든 사람들이 수소연료전지 대형차의 유지관리 비용이 전혀 낮을 것이라고 믿는지 머리를 긁적입니다.

유지관리 비용에 대한 일화적인 데이터를 수집해 왔습니다. 프랑스 포(Pau) 함대 운영사 그것을 분명히했다. 2023년 동안 운행한 후 XNUMX년에 수소 버스를 버렸을 때 유지 관리 비용이 매우 높았고, 계속 운행하는 것이 끊임없는 과제였다는 것입니다.

“제작소에는 예상보다 문제가 많고 버스에는 아주 작은 고장도 많이 있습니다. 저는 17개 라인 중 하나에 불과하지만 하루의 XNUMX분의 XNUMX을 그곳에서 보냅니다!”

마찬가지로, 10년 전 BC 주 휘슬러의 경험도 발견되었습니다. 유지관리 비용이 두 배로 늘어, Ballard 자체에 따라.

연료전지 엔진을 제조하는 Burnaby의 Ballard Power Systems에 따르면 휘슬러의 수소 버스 유지 비용은 킬로미터당 1.34달러인 반면 디젤 버스의 경우 킬로미터당 65센트입니다.

10년과 1년이라는 시간 차이로 분리된 두 버스 운영업체는 서로 다른 제조업체의 버스에 대해 동일한 경험을 갖고 있었습니다. 그러나 여전히 일화입니다. 그것이 전부 데이터라면 몇 가지 나쁜 경험에 대해 기록하겠습니다.

하지만 독일 Stadler의 철도 OEM 영업 임원이 이런 말을 했을 때 자신의 제품에 대해 말하다, 무슨 일이 있는 줄 알았어요.

“또한 수소연료전지는 배터리 단독보다 훨씬 더 많은 유지관리가 필요해 평균 3년 이내에 교체해야 합니다.

Obst는 "이것과 탑재된 수소 탱크 때문에 유지 관리 노력은 물론 배터리 열차에 비해 더 복잡합니다."라고 Obst는 설명했으며, 수소 열차에는 백업 전원을 위한 배터리도 필요하다고 덧붙였습니다."라고 덧붙였습니다.

그 결과, 제가 검토 중인 연구에서 매우 낮은 유지 관리 비용 가정을 보았을 때 저는 이 자료를 제공하고 거의 동일한 유지 관리 비용에 대한 가정이 부적절하다고 제안했습니다. 책임연구원님이 출처를 지적해주셔서 그쪽으로 갔습니다. 이는 독일 실무그룹의 연구였으며, 제가 연구한 것과 동일한 노력을 기울였습니다. 몇 달 전에 평가받았어요.

이제 그들에게 영원히 돈을 달라고 간청하는 이메일을 보내게 될 매우 편리한 온라인 웹페이지 덕분에 번역된 연구는 2020년이었습니다. 워크숍 보고서 상업용 차량의 주행 방식 변화: 전기화에 중점을 두고 더욱 까다로운 트럭의 탈탄소화 방법 독일 국가 플랫폼: 모빌리티 노력의 미래.

나는 연구와 경험적 데이터에 대한 참고 자료를 찾을 것으로 기대하면서 그것에 뛰어 들었습니다. 내가 발견한 것은 M-Five의 Wolfgang Schade와 함부르크 기술 대학교의 Patrick Fieltsch 및 Heike Flamig라는 두 기관의 세 명의 연구원이 참조나 인용 없이 유지 관리 주장을 제공했다는 것입니다. 참고문헌에도 그들을 설명할 수 있는 내용이 전혀 없었습니다. 출처가 될 수 있는 독일어로 된 다른 연구는 찾을 수 없었지만 독일어로 인터넷 검색하는 것은 내 최고의 기술이 아니기 때문에 뭔가 놓쳤을 수 있습니다.

따라서 우리는 ICCT, M-Five 및 TUHH가 모두 유지 관리에 대한 숫자가 낮은 것으로 보이고 지금까지 이를 뒷받침하는 데이터나 연구가 없다고 주장하고 있습니다.

유지 관리 횟수를 확인하기 위해 ICCT TCO 연구로 돌아가서 주 저자가 2023년에 발표한 또 다른 출판물을 인용했기 때문에 해당 연구를 살펴보았습니다. 이는 Wang et al이 2022년에 발표한 University of California, Davis 논문을 가리킵니다. 배터리 전기 및 연료전지 대형 트럭의 유지보수 및 수리 비용 추정.

데이터가 있나요? 아니요, 그렇지 않습니다. 여기에는 자신이 작성한 보고서가 나열되어 있으며, 참고할 데이터가 없으며 모두가 연료 전지 트럭이 배터리 전기 트럭과 거의 동일하거나 조금 더 비쌀 것이라고 가정하고 있다고 명확하게 명시했습니다.

지금까지 나는 두 대륙에 대해 두 가지 언어로 6개의 보고서를 제출했지만 추측 외에는 아무것도 찾지 못했습니다. 그러나 버스 운영업체로부터 두 가지 인용문이 있습니다. 이 차량 유형은 매우 인접하고 듀티 사이클이 높은 대형 트럭과 유사하며 10년 간격으로 유지 관리 비용이 매우 높다는 것을 분명히 보여줍니다. 그리고 기차 OEM 임원의 인용문은 다음과 같습니다. 연료전지 제품의 유지관리 비용도 훨씬 높다는 점을 분명히 했습니다. 실제로 그는 제안 요청에서 명시적으로 수소열차를 요구하지 않는 한 누구도 이를 구매하지 않을 것이라고 말했습니다.

이로 인해 저는 전 세계 수십 곳에서 수소버스가 시험되고 버려진 25년 동안 모든 실패가 은폐되었음에도 불구하고 연료전지버스 유지관리 데이터를 살펴보게 되었습니다. 누군가 실제로 일부 데이터를 캡처했을 것입니다.

그리고 보라, 캘리포니아가 들어왔다. 항상 미국과 마찬가지로 그들은 그들 자신에 대한 모든 것을 게시하여 나와 같은 분석가가 예산이 훨씬 낮거나 모든 사람이 관심을 가질 것이라고 생각하는 곳으로 추정할 수 있는 데이터를 제공합니다.

저는 캘리포니아의 세 가지 대중교통 기관에서 버스 차량에 대한 세 가지 연구를 발견했습니다.

이 미국 OSTI 연구 2020년 한 해 동안 캘리포니아 오클랜드에 있는 59대의 연료전지 버스 중 이동 거리에 대한 평균 유지 관리 비용이 디젤 버스의 유지 관리 비용보다 훨씬 높은 것으로 나타났습니다. 마일당 약 35센트 대 마일당 62센트입니다. 그건 그렇고, 이는 하이브리드 배터리 디젤 차량의 XNUMX센트와 매우 가깝습니다.

이 공부 남부 캘리포니아에서 NREL이 10개월 동안 16대의 연료전지 버스를 운행한 결과 거리당 비용은 마일당 42센트로 OSTI 연구보다 낮았지만 여전히 디젤 기준인 마일당 35센트보다는 높은 것으로 나타났습니다. 특히 추진 관련 유지보수가 전체의 37.3%를 차지했다.

이 NREL 연구 Coachella 인근 도시인 오랫동안 운영된 Sunline 카운티인 Riverside 카운티의 연료 전지 버스에 대한 2.5년간의 유지 관리 비용은 해당 기간 동안 연료 전지 차량의 유지 관리 비용이 이전 CNG 차량보다 56배 더 높은 것으로 나타났습니다. 마일당 XNUMX센트 또는 첫 번째 연구에 매우 가깝습니다.

조금 더 검색해 본 결과 유지 비용에 대해 영어로 제공되는 다른 경험적 데이터는 발견되지 않았습니다. 나는 수소 포크리스트 논문 몇 개를 보았지만 유지 관리나 기타 비용을 유용한 방식으로 분류하지 않았습니다. 참고로 약 50,000대의 수소 지게차 거의 대부분이 미국 내 수소 충전소 및 초기 지게차 구입을 위해 미국 DOE 자금을 많이 받은 유통 센터에 있습니다. 그리고 또 다른 참고 사항으로, 1.2년에만 전 세계적으로 2022만 개의 배터리 전기 지게차가 구매되었습니다.

이제 데이터 세트는 다음과 같습니다.

캘리포니아에서 3개 차량을 대상으로 총 8년에 걸쳐 실시한 버스 차량 연구에서 디젤 기준보다 유지 관리 비용이 훨씬 더 높은 것으로 나타났습니다.
BC 주 휘슬러와 프랑스 포의 인용문이 포함된 출판된 기사는 버스 함대에 대한 유지 관리 비용, 즉 14년 된 휘슬러 경험과 XNUMX년 된 포 경험 모두 매우 높았다는 것을 분명히 보여줍니다. 움직임이 전혀 없는 XNUMX년은 산업이 성숙했다는 의미가 아닙니다.
Stadler 임원은 새로운 열차의 유지 관리 비용이 훨씬 더 높다고 기록했습니다.

나에게 분명한 것은 분명히 더 복잡하고 오류가 발생하기 쉬운 수소 트럭이 훨씬 더 단순한 배터리 전기 트럭과 거의 같을 것이라는 말 그대로 아무런 증거도 없이 추측하고 있는 많은 운송 연구자들이 있다는 것입니다. 더 비싼. 게다가 그들은 적어도 변속기 시스템이 있는 디젤 트럭보다 유지 관리 비용이 훨씬 저렴할 것이라고 모두 가정하고 있습니다.

그들 중 어느 누구도 25년의 역사가 있는 밀접하게 인접한 수소 버스의 유지 관리 데이터를 살펴보거나 철도 운영 업체의 진술을 살펴본 적이 없는 것으로 보입니다. 그들 중 누구도 수소 트럭을 시험해 본 OEM을 찾아가 정비 경험에 대해 문의한 적이 없는 것으로 보입니다. 그들 중 누구도 현대 자동차 소유자가 부과한 100,000만 달러 이상의 연료 전지 교체 비용을 눈치채지 못하고 질문을 하기 시작한 것 같습니다.

다시 한번 말씀드리지만, 거의 모든 버스에는 Ballard 연료 전지가 탑재되어 있습니다. Ballard는 이 기술을 통해 25년 넘게 전 세계에 판매해 왔습니다. 1.3년 이후 2000억 달러 손실. 이것은 미성숙한 기술이 아니며, 매 시험마다 대규모 상용화에 실패할 뿐입니다.

값싼 녹색 수소에 대한 가정과 마찬가지로, 유지 관리가 적은 연료 전지 트럭에 대한 가정은 아무리 조사해도 견디지 못합니다. 2010년대 도로 화물 연구원들은 근거가 없고 낮은 가정을 세웠고, 2020년대에는 이러한 가정이 너무 자주 인용되었기 때문에 유효한 것으로 간주됩니다.

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