Floty wodorowe są znacznie droższe w utrzymaniu niż akumulatory, a nawet olej napędowy – CleanTechnica

Zapisz się na codzienne aktualizacje wiadomości z CleanTechnica na e-mail. Lub śledź nas w Google News!

---

Jedną z interesujących rzeczy, które robię, jest uczestnictwo w grupie przeglądowej europejskiego badania dotyczącego porównań i symulacji dekarbonizacji pojazdów ciężkich. Oznacza to między innymi, że podważam przyjęte założenia.

Ponieważ artykuł jest w trakcie przeglądu, a założenia są testowane i udoskonalane, nie podam w tej chwili autora ani organizacji. Nie chodzi tu o to, czy się mylą, czy mają rację, ale o szereg założeń przyjętych na temat konserwacji ciężkich pojazdów napędzanych ogniwami paliwowymi, które nie wytrzymują dokładnej analizy, a mimo to są uwzględnione w wielu badaniach uznawanych za wiarygodne.

Zacznijmy od pierwszych zasad. Wytrzymały pojazd napędzany ogniwami paliwowymi, taki jak ciężarówka towarowa lub autobus tranzytowy, to pojazd elektryczny zasilany akumulatorami z dodatkowymi elementami układu napędowego zasilanymi ogniwami paliwowymi. Oznacza to, że akumulatorowy układ napędowy składa się z akumulatorów, układu ładowania energii elektrycznej bez ruchomych części z wyjątkiem klapki nad wtyczką, modułu zarządzania energią służącego do przesyłania energii elektrycznej przewodami do silnika oraz silnika. Istnieją czujniki, skomputeryzowane elementy sterujące i tym podobne, ale bardzo niewiele ruchomych części i bardzo niewiele elementów wymagających dużej konserwacji. Potwierdzają to badania konserwacji pojazdów elektrycznych zasilanych wyłącznie akumulatorami.

Pojazd napędzany ogniwami paliwowymi to pojazd hybrydowy zasilany akumulatorami wodorowymi. Dodaje wyrafinowany zbiornik wodoru na 700 atmosfer lub jeszcze bardziej wyrafinowany zbiornik ciekłego wodoru z czujnikiem ciśnienia i układami nadmiarowymi, złożony układ ruchu paliwa wodorowego, który musi radzić sobie z bardzo dużymi zmianami ciśnienia w przypadku zbiorników ciśnieniowych lub bardzo dużą objętością i stąd zmiany ciśnienia podczas podgrzewania ciekłego wodoru do postaci gazowej, bardzo duże wyzwania związane z zarządzaniem ciepłem, a co za tym idzie, czujniki, siłowniki i komponenty związane z zarządzaniem ciepłem w obu przypadkach, drogie ogniwo paliwowe o ograniczonej żywotności, które wymaga czystego wodoru i czystego powietrza, wlot powietrza i w rezultacie układ filtrujący oraz układ wydechowy do usuwania powstałej wody z ogniwa paliwowego z pojazdu bez zamarzania, a zatem rozwiązanie grzewcze.

Należy pamiętać, że ten diagram przedstawiający sam proces zarządzania powietrzem, który nie jest wymagany w przypadku pojazdów elektrycznych zasilanych akumulatorowo, powinien wyjaśniać, że dodatkowe komponenty pojazdu zasilanego ogniwami paliwowymi nie są trywialne. Istnieje o wiele więcej punktów potencjalnej awarii i wiele innych rzeczy, które wymagają zaplanowanej konserwacji.

Najbliższym przykładem są hybrydowe pojazdy elektryczne. Dane dotyczące lekkich pojazdów pokazują, że konserwacja układu napędowego kosztuje znacznie więcej w pojazdach hybrydowych niż w pojazdach elektrycznych zasilanych wyłącznie akumulatorami, mniej więcej tyle samo, co w przypadku pojazdów spalinowych.

Jedna z rzeczy, krytykowane Z ubiegłorocznego badania Międzynarodowej Rady ds. Czystego Transportu dotyczącego transportu ciężarowego przeprowadzonego przez Międzynarodową Radę ds. Czystego Transportu wynikało, że odnotowano znaczną poprawę kosztów utrzymania pojazdów ciężarowych z napędem wodorowym, a nie w przypadku pojazdów elektrycznych zasilanych akumulatorowo. W rzeczywistości założyli, że ciężkie samochody ciężarowe dalekiego zasięgu – jedyny segment, w którym niektóre organizacje nadal pokładają nadzieję w ogniwach paliwowych – będą miały po 2030 r. bardzo podobne koszty utrzymania do pojazdów elektrycznych zasilanych akumulatorami i natychmiast porównywalne koszty utrzymania z ciężarówkami z silnikiem Diesla.

Wszystkie liczby podane są w euro za 100 kilometrów.

Kiedy po raz pierwszy to recenzowałem, drapałem się po głowie, mówiąc, że warto skorzystać z wątpliwości dotyczących dojrzewania pojazdów ciężarowych z wodorowymi ogniwami paliwowymi w porównaniu z ciężarówkami elektrycznymi zasilanymi akumulatorami. Przecież autobusy napędzane ogniwami paliwowymi są testowane na całym świecie od 2000 roku, a wózki widłowe zasilane ogniwami paliwowymi – już od dłuższego czasu. Elektryczne ciężarówki i autobusy akumulatorowe są stosunkowo nowe.

Ale teraz drapię się po głowie, dlaczego wszyscy wierzą, że ciężkie pojazdy napędzane wodorowymi ogniwami paliwowymi będą w ogóle tanie w utrzymaniu.

Zbierałem niepotwierdzone dane na temat kosztów utrzymania. Operator floty w Pau we Francji wyjaśnić kiedy w 2023 r. po czterech latach eksploatacji porzucili autobusy wodorowe, że ich konserwacja wymagała bardzo wielu nakładów, a utrzymanie ich w ruchu stanowiło ciągłe wyzwanie.

„Stacja produkcyjna ma więcej problemów, niż oczekiwano, a autobusy mają wiele bardzo małych awarii. Jeśli chodzi o mnie, spędzam tam trzy czwarte mojego dnia, mimo że jest to tylko jedna z 17 linii!”

Podobnie stwierdzono w przypadku Whistler w Kolumbii Brytyjskiej sprzed dziesięciu lat dwukrotnie wyższe koszty utrzymaniawedług samego Ballarda.

Według firmy Ballard Power Systems należącej do Burnaby, która produkuje silniki na ogniwa paliwowe, utrzymanie autobusów wodorowych Whistlera kosztuje 1.34 dolara za kilometr w porównaniu z 65 centami za kilometr w przypadku autobusów napędzanych olejem napędowym.

Dwóch przewoźników autobusowych, których dzieli dekada i ocean, mają identyczne doświadczenia z autobusami różnych producentów. Ale wciąż anegdotycznie. Gdyby to były wszystkie dane, przypisałbym to kilku złym doświadczeniom.

Ale kiedy musi to zrobić dyrektor ds. sprzedaży OEM branży kolejowej w firmie Stadler w Niemczech powiedzieć o swoich produktach, myślałem, że coś jest na rzeczy.

„Ponadto wodorowe ogniwa paliwowe wymagają znacznie więcej konserwacji niż same akumulatory i wymagają wymiany średnio w ciągu trzech lat.

„Z tego powodu oraz ze względu na znajdujący się na pokładzie zbiornik wodoru prace konserwacyjne są oczywiście bardziej złożone w porównaniu z pociągami akumulatorowymi” – wyjaśnił Obst, dodając, że pociągi wodorowe również wymagają akumulatora jako zasilania rezerwowego.

W rezultacie, kiedy w recenzowanym przeze mnie badaniu zobaczyłem założenia dotyczące bardzo niskich kosztów utrzymania, udostępniłem ten materiał i zasugerowałem, że założenia dotyczące prawie identycznych kosztów utrzymania były niewłaściwe. Główny badacz wskazał źródło, więc się tam udałem. Było to badanie przeprowadzone przez niemiecką grupę roboczą, prowadzone z takim samym wysiłkiem jak badanie I oceniony kilka miesięcy temu.

Badanie, przetłumaczone dzięki bardzo przydatnej stronie internetowej, z której będę już na zawsze wysyłać e-maile z prośbą o przekazanie im pieniędzy, brzmiało: Raport z warsztatów Zmiana napędu pojazdów użytkowych: sposoby dekarbonizacji trudniejszych pojazdów ciężarowych z naciskiem na elektryfikację z Niemieckiej Platformy Narodowej: Przyszłość wysiłków na rzecz mobilności.

Zagłębiłem się w ten temat, spodziewając się znaleźć odniesienie do badań i danych empirycznych. Odkryłem, że trzech badaczy z dwóch instytucji – Wolfgang Schade z M-Five oraz Patrick Fieltsch i Heike Flamig z Politechniki w Hamburgu przedstawiło twierdzenia na temat konserwacji bez odniesień i cytatów. W bibliografii również nie było nic, co mogłoby je wyjaśnić. Nie mogłem znaleźć żadnych innych badań w języku niemieckim, które mogłyby być źródłem, ale googlowanie po niemiecku nie jest moją najlepszą umiejętnością, więc mogłem coś przeoczyć.

Mamy więc ICCT, M-Five i TUHH, które twierdzą, że liczba ta wydaje się niewielka w zakresie konserwacji, a jak dotąd nie ma na ich poparcie żadnych danych ani badań.

Wróciłem do badania ICCT TCO, aby przyjrzeć się numerom konserwacji, i przytoczono w nim inną publikację głównego autora z 2023 r., więc poszedłem zapoznać się z tym badaniem. Wskazuje na artykuł Wanga i in. z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis z 2022 r., Szacowanie kosztów konserwacji i napraw pojazdów ciężarowych o dużej ładowności z napędem elektrycznym i ogniwami paliwowymi.

Czy ma dane? Nie, nie. Zawiera listę raportów, na których się opierał, wyraźnie stwierdzając, że nie ma żadnych danych, na których można by się opierać, i że wszyscy zakładali, że ciężarówki z ogniwami paliwowymi będą mniej więcej takie same jak ciężarówki elektryczne zasilane akumulatorami, a może nieco droższe.

Jak dotąd zebrałem pół tuzina raportów z dwóch kontynentów w dwóch językach i nie znalazłem niczego poza domysłami. Mam jednak dwa cytaty od operatorów flot autobusowych, typu pojazdu, który jest silnie powiązany i podobny do ciężkich pojazdów ciężarowych o wysokim cyklu pracy, oddalonych o dziesięć lat od siebie, co jasno pokazuje, że mają bardzo wysokie koszty utrzymania, oraz cytat dyrektora OEM pociągu, który wyjaśnia, że ​​koszty utrzymania jego produktu z ogniwami paliwowymi są również znacznie wyższe. W rzeczywistości twierdzi, że nikt by tego nie kupił, gdyby w zapytaniu ofertowym wyraźnie nie było mowy o pociągach wodorowych i niczym więcej.

To skłoniło mnie do przejrzenia danych dotyczących konserwacji autobusów napędzanych ogniwami paliwowymi z nadzieją, że pomimo wszystkich awarii, które zostały zamiecione pod dywan w ciągu 25 lat testowania i porzucania autobusów wodorowych w dziesiątkach miejsc na całym świecie, ktoś faktycznie przechwyciłby pewne dane.

I oto nadeszła Kalifornia. Jak zawsze w przypadku Stanów Zjednoczonych, publikują wszystko o sobie, udostępniając dane analitykom takim jak ja, aby mogli ekstrapolować je na miejsca o znacznie niższych budżetach lub z poczuciem, że wszyscy będą się nimi przejmować.

Znalazłem trzy badania flot autobusowych w trzech różnych organizacjach transportu publicznego w Kalifornii,

To zdjęcie Amerykańskie badanie OSTI z floty dziesięciu autobusów zasilanych ogniwami paliwowymi w Oakland w Kalifornii za cały rok 2020 wykazało, że średnie koszty utrzymania związane z przebytym dystansem były znacznie wyższe niż koszty utrzymania autobusów z silnikiem Diesla i wynosiły około 59 centów za milę w porównaniu z 35 centami za milę. Nawiasem mówiąc, było to bardzo blisko floty hybrydowych pojazdów z silnikiem Diesla, która kosztowała 62 centy.

To zdjęcie „The Puzzle of Monogamous Marriage” z południowej Kalifornii, przeprowadzone przez NREL na podstawie 10 autobusów zasilanych ogniwami paliwowymi przez 16 miesięcy, wykazało, że koszty przebytej odległości są niższe niż w badaniu OSTI i wynoszą 42 centy za milę, ale nadal wyższe niż bazowa stawka wynosząca 35 centów za milę w przypadku oleju napędowego. Warto zauważyć, że konserwacja związana z napędem stanowiła 37.3% całości.

To zdjęcie Badanie NREL obejmujący sześć lat konserwacji autobusów napędzanych ogniwami paliwowymi w hrabstwie Riverside, długo działającym hrabstwie Sunline w sąsiedztwie miasta Coachella, stwierdzono, że koszty utrzymania floty pojazdów zasilanych ogniwami paliwowymi były 2.5 razy wyższe w przypadku floty zasilanej ogniwami paliwowymi w porównaniu ze starszą flotą zasilaną CNG w tym okresie, wynoszącą 56 centów za milę lub bardzo blisko pierwszego badania.

Nieco więcej poszukiwań nie znalazło innych danych empirycznych dostępnych w języku angielskim na temat kosztów utrzymania. Przejrzałem kilka dokumentów dotyczących listy widełek wodorowych, ale nie omówiono w nich w użyteczny sposób kosztów konserwacji ani innych kosztów. Warto zauważyć, że prawie wszystkie z około 50,000 1.2 wózków widłowych wodorowych znajdują się w USA w centrach dystrybucyjnych, które otrzymały dużo pieniędzy z amerykańskiego Departamentu Energii na stacje tankowania wodoru i początkowy zakup wózków widłowych. Przypominamy, że tylko w 2022 r. na całym świecie zakupiono XNUMX miliona elektrycznych wózków widłowych z akumulatorem.

Zatem teraz zbiór danych wygląda następująco:

• Badania floty autobusowej przeprowadzone w Kalifornii, trwające łącznie ponad osiem lat i obejmujące trzy floty, wykazały znacznie wyższe koszty utrzymania niż w przypadku bazowego autobusu z silnikiem wysokoprężnym.
• Opublikowane artykuły zawierające cytaty z operatorów flot w Whistler w Kolumbii Brytyjskiej i w Pau we Francji jasno pokazują, że koszty utrzymania ich flot autobusowych, zarówno 14-letniego doświadczenia z Whistler, jak i rocznego Pau, były bardzo wysokie. Dekada z zerowym ruchem nie oznacza dojrzewania branży.
• Dyrektor Stadlera twierdzi, że koszty utrzymania ich zupełnie nowych pociągów są znacznie wyższe.

Dla mnie jasne jest, że istnieje grupa badaczy transportu, którzy zgadują, opierając się dosłownie na żadnych dowodach, że wyraźnie bardziej złożone i podatne na awarie ciężarówki na wodór będą mniej więcej takie same, jak znacznie prostsze ciężarówki elektryczne z akumulatorem, a może trochę droższe. Co więcej, wszyscy zakładają, że będą znacznie tańsze w utrzymaniu niż ciężarówki z silnikiem Diesla, w przypadku których przynajmniej mogą wskazać układ przeniesienia napędu.

Wydaje się, że żaden z nich nie zapoznał się z danymi dotyczącymi konserwacji sąsiadujących ze sobą autobusów wodorowych, których historia sięga 25 lat, ani nie zapoznał się z oświadczeniami przewoźników kolejowych, chociaż cytat ten był stosunkowo nowy. Wygląda na to, że żaden z nich nie zwrócił się do producentów OEM, którzy przeprowadzali testy ciężarówek na wodór, i nie zapytał o doświadczenia w zakresie konserwacji. Wygląda na to, że żaden z nich nie zauważył opłaty za wymianę ogniw paliwowych wynoszącej ponad 100,000 XNUMX dolarów, którą pobierał właściciel samochodu Hyundai, i nie zaczął zadawać pytań.

Przypominamy, że praktycznie wszystkie te autobusy są wyposażone w ogniwa paliwowe firmy Ballard – technologię, którą Ballard sprzedaje na całym świecie od ponad 25 lat, straty w wysokości 1.3 miliarda dolarów od 2000 roku. Nie jest to technologia niedojrzała, po prostu po każdej próbie nie udaje się jej skomercjalizować na dużą skalę.

Podobnie jak założenie dotyczące taniego ekologicznego wodoru, założenie dotyczące pojazdów ciężarowych z ogniwami paliwowymi o niewielkich wymaganiach konserwacyjnych nie wytrzymuje najmniejszej analizy. Badacze zajmujący się transportem drogowym w latach 2010. przyjęli pewne bezpodstawne i mało prawdopodobne założenia, które w latach 2020. XX wieku uznano za ważne, ponieważ były tak często cytowane.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://cleantechnica.com/2024/01/26/hydrogen-fleets-are-much-more-expensive-to-maintain-than-battery-even-diesel/