A manutenção das frotas de hidrogênio é muito mais cara do que a bateria e até mesmo o diesel – CleanTechnica

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Uma das coisas interessantes que tenho feito é participar num grupo de revisão de um estudo europeu sobre comparações e simulações de descarbonização de veículos pesados. Isso significa, entre outras coisas, que estou cutucando as suposições utilizadas.

Como o artigo está em revisão e as suposições estão sendo testadas e aprimoradas, não identificarei o autor ou a organização neste momento. Não se trata de eles estarem certos ou errados, mas sim de um monte de suposições feitas sobre a manutenção de veículos pesados ​​com células de combustível que não resistem a um exame minucioso, mas que estão em muitos estudos que são considerados confiáveis.

Vamos começar com os primeiros princípios. Um veículo pesado com célula de combustível, como um caminhão de carga ou ônibus de trânsito, é um veículo elétrico a bateria com componentes adicionais do trem de força da célula de combustível. Isso significa que o trem de força da bateria possui baterias, um sistema de carregamento de eletricidade sem partes móveis, exceto a aba sobre o plugue, uma unidade de gerenciamento de energia para transportar eletricidade através dos fios até o motor e um motor. Existem sensores, controles computadorizados e similares, mas muito poucas peças móveis e muito poucas que exijam muita manutenção. Isso nasce de estudos de manutenção de veículos elétricos com bateria pura.

Um veículo com célula de combustível é um veículo híbrido com bateria de hidrogênio. Ele adiciona um sofisticado tanque de hidrogênio de 700 atmosferas ou um tanque de hidrogênio líquido ainda mais sofisticado com sensor de pressão e sistemas de alívio, um complexo sistema de movimentação de combustível de hidrogênio que tem que lidar com mudanças de pressão muito grandes no caso de tanques pressurizados ou de volume muito grande e portanto, mudanças de pressão à medida que o hidrogênio líquido é aquecido até a forma gasosa, grandes desafios de gerenciamento térmico e, portanto, sensores, atuadores e componentes de gerenciamento térmico em ambos os casos, uma célula de combustível cara e com vida útil limitada que requer hidrogênio puro e ar limpo, uma entrada de ar e sistema de filtragem como resultado e um sistema de exaustão para mover a água resultante da célula de combustível para fora do veículo sem congelamento, portanto, uma solução de aquecimento.

Este diagrama apenas do processo de gerenciamento de ar, que não é necessário para veículos elétricos a bateria, lembre-se, deve deixar claro que os componentes adicionados de um veículo com célula de combustível não são triviais. Existem muitos outros pontos de falha potencial e muito mais coisas que exigem manutenção programada.

O exemplo mais próximo são os veículos elétricos híbridos. Os dados dos veículos ligeiros mostram que a manutenção do sistema de transmissão custa muito mais nos veículos híbridos do que nos veículos eléctricos a bateria pura, quase o mesmo que nos veículos de combustão interna.

Uma das coisas que eu criticado o estudo profundamente falho sobre transporte rodoviário do Conselho Internacional de Transporte Limpo sobre o ano passado foi que eles tiveram melhorias significativas nos custos de manutenção para caminhões com trem de força a hidrogênio e nenhuma para caminhões elétricos a bateria. Na verdade, presumiram que os camiões pesados ​​e de longo alcance — o único segmento onde algumas organizações ainda têm esperança nas células de combustível — teriam custos de manutenção muito semelhantes aos dos camiões eléctricos a bateria após 2030, e custos de manutenção equivalentes aos dos camiões a diesel imediatamente.

Os números estão todos em euros por 100 quilómetros.

Quando o revisei pela primeira vez, estava coçando a cabeça sobre dar o benefício da dúvida à maturação de caminhões com célula de combustível de hidrogênio versus caminhões elétricos a bateria. Afinal, os ônibus com células de combustível têm operado em testes em todo o mundo desde 2000, e as empilhadeiras com células de combustível há mais tempo. Caminhões e ônibus elétricos a bateria são comparativamente novos.

Mas agora estou coçando a cabeça sobre por que todo mundo acredita que os veículos pesados ​​com células de combustível de hidrogênio exigirão pouca manutenção.

Tenho coletado dados anedóticos sobre custos de manutenção. O operador de frota de Pau, França deixou claro quando abandonaram os ônibus a hidrogênio em 2023, após quatro anos de operação, que eles exigiam uma manutenção muito exigente e que mantê-los funcionando era um desafio constante.

“A estação de produção tem mais problemas do que o esperado e os ônibus apresentam muitas pequenas avarias. Quanto a mim, passo três quartos dos meus dias lá, embora seja apenas uma das 17 linhas!”

Da mesma forma, a experiência de Whistler, BC, de uma década antes, descobriu dobrar os custos de manutenção, segundo o próprio Ballard.

De acordo com a Ballard Power Systems de Burnaby, que fabrica motores de células de combustível, a manutenção dos autocarros a hidrogénio de Whistler custa 1.34 dólares por quilómetro, contra 65 cêntimos por quilómetro dos autocarros movidos a diesel.

Duas operadoras de ônibus, separadas por uma década e um oceano, tiveram experiências idênticas com ônibus de fabricantes diferentes. Mas ainda assim, anedótico. Se esses fossem todos os dados, eu atribuiria isso a algumas experiências ruins.

Mas quando um executivo de vendas OEM ferroviário da Stadler na Alemanha tem que fazer isso dizer sobre seus próprios produtos, pensei que algo estava acontecendo.

“Além disso, as células a combustível de hidrogênio exigem significativamente mais manutenção do que apenas as baterias, exigindo substituição em média dentro de três anos.

“Por causa disso e do tanque de hidrogênio a bordo, o esforço de manutenção é obviamente mais complexo em comparação com os trens a bateria”, explicou Obst, acrescentando que os trens a hidrogênio também requerem uma bateria para energia de reserva.

Como resultado, quando vi suposições de custos de manutenção muito baixos no estudo que estou revisando, forneci este material e sugeri que as suposições de custos de manutenção quase idênticos eram inadequadas. O pesquisador principal apontou para a fonte, então fui até lá. Foi um estudo de grupo de trabalho alemão, no mesmo esforço que o estudo que fiz avaliado há alguns meses.

O estudo, traduzido graças a uma página on-line muito útil que me enviará e-mails implorando para que agora lhes dê dinheiro para sempre, foi o ano de 2020. Relatório de Workshop Mudando a Direção de Veículos Comerciais: Maneiras de Descarbonizar Caminhões Mais Difíceis com Foco na Eletrificação da Plataforma Nacional Alemã: O futuro do esforço de mobilidade.

Mergulhei nisso esperando encontrar uma referência para estudos e dados empíricos. O que descobri foi que três investigadores de duas instituições – Wolfgang Schade do M-Five e Patrick Fieltsch e Heike Flamig da Universidade Técnica de Hamburgo forneceram afirmações de manutenção sem referências ou citações. Também não havia nada na bibliografia que pudesse explicá-los. Não consegui encontrar nenhum outro estudo em alemão que pudesse ter sido a fonte, mas pesquisar em alemão no Google não é minha principal habilidade, então posso ter perdido alguma coisa.

Portanto, temos ICCT, M-Five e TUHH afirmando o que parecem ser números baixos para manutenção e até agora não há dados ou estudos que os apoiem.

Voltei ao estudo ICCT TCO para analisar seus números de manutenção, e ele cita outra publicação de 2023 do autor principal, então fui dar uma olhada nesse estudo. Ele aponta para um artigo da Universidade da Califórnia, Davis, de 2022, de Wang et al, Estimativa de custos de manutenção e reparo para caminhões pesados ​​com bateria elétrica e célula de combustível.

Possui dados? Não, não, não importa. Ele lista os relatórios nos quais se baseou, afirma claramente que não havia dados nos quais se basear e que todos presumiam que os caminhões com célula de combustível seriam quase iguais aos caminhões elétricos a bateria ou talvez um pouco mais caros.

Até agora, tenho meia dúzia de relatórios em dois continentes em dois idiomas e não encontrei nada, exceto suposições. Mas tenho duas citações de operadores de frotas de ônibus, um tipo de veículo que é fortemente adjacente e semelhante a caminhões pesados ​​com um ciclo de trabalho elevado, com uma década de diferença, deixando claro que eles têm custos de manutenção muito elevados e uma citação de um executivo OEM de trens que deixa claro que os custos de manutenção do seu produto de célula de combustível também são muito mais elevados. Na verdade, ele diz que ninguém o compraria, a menos que o pedido de proposta exigisse explicitamente comboios a hidrogénio e nada mais.

Isso me levou a analisar os dados de manutenção de ônibus com células de combustível, com a esperança de que, apesar de todas as falhas que foram varridas para debaixo do tapete nos 25 anos em que os ônibus a hidrogênio foram testados e abandonados em dezenas de lugares ao redor do mundo, alguém teria realmente capturado alguns dados.

E eis que a Califórnia passou. Como sempre acontece com os EUA, publicam tudo sobre si próprios, disponibilizando dados para analistas como eu tentarem extrapolar para locais com orçamentos muito mais baixos ou com qualquer sensação de que todos se preocuparão com eles.

Encontrei três estudos sobre frotas de ônibus em três organizações de transporte público diferentes na Califórnia,

Esta Estudo OSTI dos EUA de uma frota de dez ônibus com célula de combustível em Oakland, Califórnia, para todo o ano de 2020, descobriu que a manutenção média para a distância percorrida era muito maior do que os custos de manutenção para ônibus a diesel, cerca de 59 centavos por milha contra 35 centavos por milha. Aliás, isso estava muito próximo da frota de bateria híbrida a diesel, que custava 62 centavos.

Esta estudo do sul da Califórnia pelo NREL de 10 ônibus com célula de combustível por 16 meses encontrou custos por distância percorrida inferiores ao estudo OSTI em 42 centavos por milha, mas ainda maiores do que a linha de base do diesel de 35 centavos por milha. Notavelmente, a manutenção relacionada à propulsão representou 37.3% do total.

Esta Estudo NREL cobrindo seis anos de manutenção para ônibus com célula de combustível no condado de Riverside, o antigo condado de Sunline, cidade adjacente a Coachella, descobriu que os custos de manutenção eram 2.5 vezes maiores para a frota de célula de combustível do que a frota de GNV mais antiga no período, 56 centavos por milha ou muito próximo do primeiro estudo.

Um pouco mais de pesquisa não encontrou outros dados empíricos disponíveis em inglês sobre custos de manutenção. Analisei alguns documentos da lista de reservas de hidrogênio, mas eles não detalhavam a manutenção ou outros custos de maneira útil. Como observação, quase todas as cerca de 50,000 empilhadeiras a hidrogênio estão nos EUA, em centros de distribuição que receberam muito dinheiro do US DOE para estações de reabastecimento de hidrogênio e compra inicial de empilhadeiras. E, como outra observação, 1.2 milhão de empilhadeiras elétricas a bateria foram adquiridas globalmente somente em 2022.

Então agora o conjunto de dados é o seguinte:

• Estudos de frotas de ônibus da Califórnia, totalizando mais de oito anos entre três frotas, revelaram custos de manutenção muito mais elevados do que para uma linha de base a diesel.
• Os artigos publicados com citações dos operadores de frota de Whistler, BC e Pau, França, deixam claro que os custos de manutenção das suas frotas de autocarros, tanto a experiência de 14 anos em Whistler como a experiência de um ano em Pau, eram muito elevados. Uma década sem movimento não é indicativo de uma indústria em maturação.
• O executivo da Stadler afirmou oficialmente que os custos de manutenção são muito mais altos para seus novos trens.

Para mim, o que parece claro é que há um grupo de pesquisadores de transporte que estão todos adivinhando, com base literalmente em nenhuma evidência, que caminhões a hidrogênio claramente mais complexos e propensos a falhas serão quase iguais a caminhões elétricos a bateria muito mais simples, ou talvez um pouco mais caro. Além disso, todos assumem que a sua manutenção será muito mais barata do que os camiões a diesel, onde pelo menos têm o sistema de transmissão para apontar.

Nenhum deles parece ter analisado os dados de manutenção de autocarros a hidrogénio próximos, onde existe uma história de 25 anos, ou analisado as declarações dos operadores ferroviários, embora essa citação fosse bastante recente. Nenhum deles parece ter procurado OEMs que realizaram testes de caminhões a hidrogênio e perguntaram sobre experiências de manutenção. Nenhum deles parece ter notado a cobrança de mais de US$ 100,000 pela substituição da célula de combustível que um proprietário de carro Hyundai tinha e começou a fazer perguntas.

Como lembrete, praticamente todos esses ônibus possuem células de combustível Ballard, tecnologia que a Ballard vende globalmente há mais de 25 anos, com perdas de US$ 1.3 bilhão desde 2000. Esta não é uma tecnologia imatura, apenas não consegue ser comercializada em grande escala após cada teste.

Tal como a suposição de hidrogénio verde barato, a suposição de camiões com células de combustível de baixa manutenção não resiste ao menor escrutínio. Os pesquisadores de frete rodoviário na década de 2010 fizeram algumas suposições infundadas e baixas e, na década de 2020, essas suposições são consideradas válidas porque foram citadas com frequência.

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