Vodikove postaje v Kaliforniji popravljajo več ur kot črpajo s 15 % kapitalskimi stroški na leto – CleanTechnica

Prijavite se na dnevne posodobitve novic podjetja CleanTechnica na e-pošto. oz spremljajte nas v Googlu News!

---

Pred kratkim sem pregledoval študije v zvezi s prevozom vodika s tovornjaki, saj je to eno redkih krajev, kjer resne organizacije za raziskave transporta še vedno upajo na nosilec energije. Pregledal sem študije iz več držav v Evropi in Severni Ameriki vse do leta 2010.

Pred kratkim sem bil del skupine za strokovni pregled evropske študije, ki je izvajala še eno simulacijo skupnih stroškov lastništva za vodik, baterijske električne in električne cestne sisteme, biogoriva in dizel kot izhodišče. Ena stvar, ki mi je padla v oči, je bila, da so se predpostavke o vzdrževanju vozil na vodik zdele prenizke, saj je študija pokazala, da bodo komaj kaj več kot električna baterija.

Zavedal sem se nezanesljivih dokazov o višjih stroških vzdrževanja voznega parka in prva načela, povezana z visokimi pritiski, ekstremnimi temperaturnimi razponi, zahtevami glede čistosti zraka in značilnostmi vodika, so predlagala, da bi jih moralo biti tudi več. Zato sem iskal več podatkov.

Poročila o vzdrževanju voznega parka v Kaliforniji so pokazala, da so imeli avtobusi na vodikove gorivne celice v treh tranzitnih organizacijah in skupaj osem let obratovanja stroške vzdrževanja več kot povprečno 50 % višji kot pri dizelskih avtobusih za enake prevožene razdalje. Med raziskovanjem in pisanjem tega sem se na kratko vprašal, ali imajo zapletene bencinske črpalke podobne izzive pri vzdrževanju, vendar sem to pustil za drug dan. Danes je očitno ta dan.

Po objavi mi je znanec kemijskega inženirja povedal, da so bili stroški vzdrževanja v študijah skupnih stroškov lastništva običajno predstavljeni kot 3 % kapitalskih izdatkov na leto, vendar pa navedbe dobaviteljev goriva, ki jih je prejel, ko je razmišljal o rešitvi za točenje goriva pri 350 atmosferskem tlaku, kažejo, da namesto tega bi moral znašati 10 % kapitalskih izdatkov. Na žalost jih ni mogel deliti.

Seveda, ko sem šel pogledat predpostavke Mednarodnega sveta za čisti transport o bencinskih črpalkah za vodik, sem ugotovil, ta:

Predvidevamo, da letni fiksni operativni stroški vzdrževanja in dela znašajo 4 % stroškov kapitala sistema, podobno kot v prejšnjih študijah (Brynolf et al., 2018; Matute et al., 2019).

Anekdotično se zdi, da je to še en palec na lestvici, ki koristi tovornjaku z vodikovim gorivom skupnim stroškom lastništva, ki je sistemski. Toda ali je res res? Ali obstajajo podatki, ki bi jih morali upoštevati ICCT in drugi?

Trajalo je nekaj časa, da smo izsledili vir, vendar sta ponovno prišla Kalifornija in ameriški NREL. Našel sem poročilo za leto 2022, Analiza vodikove postaje naslednje generacije, ki je bil predstavljen kot del vodikovega programa DOE na letnem srečanju za pregled zaslug in medsebojno ocenjevanje. Vključuje podatke o šestih letih vzdrževanja črpalk za gorivne celice v državi. Podatki so se končali po drugem četrtletju leta 2, vendar je bilo to dovolj, da smo opazili povečanje po COVID-u in seveda so obstajali podatki pred COVID-om.

Podatki so zajeli 55 maloprodajnih postaj, večinoma za lahka vozila, ki črpajo vodik pri 700 atmosferah v Toyote Mirais, Hyundai Nexos in podobne. Mnogi imajo samo eno črpalko, ker ni povpraševanja po več. Tam je bilo tudi nekaj postaj za težka vozila, vendar niso bile ločeno ločene, kar je žalostno, saj dodatna kompleksnost nedvomno poveča stroške vzdrževanja. 110 novih postaj, ki jih je država nameravala zgraditi, se ni nikoli uresničilo, trenutna številka pa nekaj let pozneje ostaja 55.

Zakaj dodatna kompleksnost? No, črpalke za dolivanje goriva za lahka vozila so počasne in v povprečju točijo 0.93 kg vodika na minuto po poročilu NREL o dejanskih stopnjah, kar pomeni, da traja približno pet minut, da napolnite Toyoto Mirai iz praznega. To je v primerjavi s plinskimi črpalkami, ki v ZDA delujejo pri 10 galonah na minuto, pri čemer je galona energijski ekvivalent kilogramu vodika. Avtomobili na gorivne celice so učinkovitejši od avtomobilov z notranjim zgorevanjem, zato je to več kot ekvivalent desetih galon za avto v petih minutah.

To je seveda popolnoma neustrezno za težka tovorna vozila, ki bi pri polnjenju potrebovali od 50 do 100 kilogramov ali več vodika, zaradi česar bi bili časi polnjenja daljši od časa polnjenja baterijskih električnih tovornjakov, do 90 minut. Neustrezen je tudi za srednje velika dostavna vozila, saj so te postaje za lahka vozila optimizirane za dostavo približno pet kilogramov, preden morajo iti skozi dolg cikel ponovne kompresije. To je del poročila iz študije o preizkus srednje velikega dostavnika v Združenem kraljestvu, kjer je točenje goriva trajalo trikrat dlje, približno 15 minut, samo za pridobitev 10 kilogramov vodika.

Zato je na bencinske črpalke za težka vozila dodana kup dodatne opreme višjega razreda in višjih stroškov, da bi bile nekoliko boljše. Še vedno ni super. NREL je v testnem okolju uspel približati hitrost črpanja dizelskega goriva s stisnjenim vodikom, vendar je to preskusni objekt po meri in ni nobenega zagotovila, da bi bil na daljavo ekonomičen ali komercialen.

Grafikoni na osmi strani poročila jasno kažejo, da obstaja močna, razumno napovedna, linearna korelacija med količino načrpanega vodika in zahtevami po vzdrževanju, kar je enako kot pri študijah bencinskih črpalk, ki sem si jih ogledal. Načrpajte štirikrat več vodika, opravite štirikrat več vzdrževanja.

Vendar ne pojasnijo, koliko vzdrževanja potrebujejo postaje za oskrbo z vodikom. Za to je bila potrebna matematika s številkami, predstavljenimi na različnih straneh poročila.

Prva številka so bili kilogrami prečrpanega vodika. Izbral sem prvo polovico leta 2021, šest mesecev podatkov po COVID-u, ko so bile tonaže načrpanega vodika največje v zgodovini programa, pet let izboljšav vodikovih črpalk in programov operativne odličnosti pa je imelo čas, da stečejo.

Na 55 postajah je bilo v Kaliforniji razdeljenih 540,000 kilogramov vodika v več kot 13,000 vozil na vodik. Da, ta ameriška država ima na svojih cestah več vozil na vodik kot katera koli druga država na svetu, vključno s Kitajsko. A to je v povprečju še vedno le 236 vozil na postajo.

Nekatere črpalke so točile tudi do 300 kilogramov na dan, kar je majhen delček števila litrov bencina, ki ga povprečna črpalka dnevno dostavi. Seveda so te kilograme dostavili 10-krat dlje, zato so postaje videti bolj zasedene kot so.

55 postaj in 540,000 kilogramov v zadnjih dveh četrtinah podatkov je v povprečju le 54 kilogramov na postajo na dan. Ob predpostavki 3 kilogramov – 60 % – točenja goriva na vozilo, vsaka postaja vidi samo 18 vozil na dan. To pomeni, da v povprečju točijo vsakih 13 dni. To pomeni, da se povprečno vozilo na gorivne celice vozi približno 15 milj na dan, kar je daleč pod povprečjem 37 milj na dan za ZDA.

V istem obdobju je bilo zabeleženih 3,250 vzdrževalnih dogodkov, med načrtovanimi in nenačrtovanimi dogodki, preventivnim vzdrževanjem in odpravljanjem stvari, ki so šle narobe. Poročilo nima ur vzdrževanja na dogodek za to obdobje, vendar ima zgodovinsko povprečje petih let 3.6 ure na dogodek na drugi strani.

Zelo malo matematike kaže, da se zdi, da je 55 postaj videlo 11,700 ur vzdrževanja v šestih mesecih, približno 212 na postajo ali približno 1.2 ure na dan. Kolikor vem, nič od tega ni dnevni pregled in zategovanje vijakov, ampak načrtovana in nenačrtovana vzdrževalna dela, zaradi katerih črpalka preneha delovati. 27 % vzdrževalnih dogodkov je bilo potrebno eno uro ali manj za obravnavo, pri čemer je bila mediana precej visokih 2.5 ure, veliko dogodkov pa je trajalo več kot ducat ur ali celo 24 ur, da se jih popravi.

Je to visoko? Zdelo se je tako. Šel sem iskat enakovredne podatke za bencinske črpalke. Našel sem študijo iz leta 2013, Analiza in načrtovanje vzdrževalnih del za verigo bencinskih servisov, s podatki za 570 črpalk v 40 postajah. Ugotovilo je, da so imele postaje s srednje veliko napako 0.002 napake na uro na razdelilnik. S povprečno 14 črpalkami na postajo to niso bile prašne postaje z nizko količino, ampak zelo obremenjene. Nisem mogel ugotoviti, ali so bile 'ure' aktivno uporabljene ure ali skupne ure, vendar niti velikostna razlika ne bi pomenila veliko napak na uro.

Študija je bila osredotočena na povprečni čas med okvarami, ki zahtevajo vzdrževanje, in prednosti preventivnega vzdrževanja, zato ni imela trajanja vzdrževalnih dejavnosti, vendar je jasno pokazala, da je s povprečnim preventivnim vzdrževanjem postaja s 14 črpalkami doživela okvaro vsakih 550 ur ali tako ali katera koli črpalka, ki samo sedi tam in dela tretjino leta brez več kot pregleda, brisanja in zategovanja vijakov.

Torej, kako izgledajo kalifornijske črpalke za vodik? Ne pozabite, večina jih ima samo eno ali dve črpalki na parceli bencinske črpalke.

Glede na povprečni pretok 0.93 kilograma se zdi, da te postaje potrebujejo 3.6 ure vzdrževanja za vsakih 46 kilogramov vodika, ki so ga načrpali.

Skupno število ur vzdrževanja – spet izpeljano iz navedenega povprečnega trajanja in števila dogodkov, vendar ni izrecno navedeno v poročilu NREL – je bilo 11,700 ur na 55 postajah v prvih šestih mesecih leta 2021. 

Skupni čas črpanja vodika pri pretoku 0.93 je bil 9,677 ure.

Kalifornijske črpalke za dolivanje vodika so za popravilo in vzdrževanje porabile 2,000 ur več, kot so porabile za črpanje vodika v prvi polovici leta 2021.

Če bi jaz napisal to poročilo, bi bila ta prva ugotovitev v ospredju in na sredini z velikimi kričečimi črkami. Namesto tega sem moral trdo kopati, da sem ga našel. Kaj pa stroški?

Glede na to, da imamo opravka s 700 atmosferskimi pritiski, kar je enako, kot da bi bili več kot štiri milje pod gladino oceana, ne govorimo o poceni tehnikih iz Joe's Gas Station Maintenance.

Na 14. strani poročila je brez konteksta objavljeno, da so stroški vzdrževanja znašali več kot 10,000 USD na postajo na četrtletje ali več kot 40,000 USD na leto. To sem podrobneje preučil in našel njihov osnovni nabor podatkov, ki je pokazal, da stroški vzdrževanja naraščajo linearno z uporabo, uporaba pa je ostala zelo nizka. Zadnja štiri četrtletja njihovih podatkov so kazala približno 50,000 $ na postajo na leto.

Za dve četrtini za 55 postaj je takrat skupni izdatek znašal $1,375,000. To pomeni, da je urni strošek vzdrževanja 118 USD. 

Kako nizka je poraba v primerjavi z bencinskimi črpalkami? Povprečna črpalka je zasnovana za premikanje več kot 300,000 litrov na leto pri normalni uporabi, približno 900 litrov na dan. Povprečna bencinska črpalka v poročilu o bencinskih črpalkah je imela 14 črpalk, torej več kot 10,000 litrov na dan. 300 kilogramov na dan za največjo polnilno postajo za vodik je homeopatska količina z zelo visokimi kapitalskimi stroški, ki se gibljejo med 1,200 in 3,000 USD na kilogram vodika, ki se toči na dan. Poročilo o vodikovem programu DOE za leto 2020, ki se ne amortizira na veliko kilogramov.

To poročilo je pokazalo, da so bile postaje, ki so bile pridobljene, zmožne 770 kg/dan do 1,620 kg/dan, medtem ko so najbolj obremenjene postaje v vsej Kaliforniji dosegle le 300 kg. Jasno, obstoječe bencinske črpalke so bile sposobne dostaviti več vodika, le niso bile pozvane k temu, ker je vozil na vodik tako malo in se jih tako malo vozi.

Naredimo nekaj predpostavk o stroških. Študija o stroških vodika je jasno pokazala, da so se stroški znižali. Predpostavimo, da je bilo obstoječih 55 postaj na zelo visokem koncu razpona, 3,000 USD na kilogram razdeljenega vodika. Predpostavimo, da so bili dimenzionirani za veliko več, kot dostavljajo, in očitno več kot 300 kilogramov na dan. Predpostavimo, da je spodnji del razpona 770 kg/dan. To pomeni, da kapitalski stroški povprečne postaje znašajo 2.3 milijona dolarjev, pri čemer jih 55 stane približno 130 milijonov dolarjev.

Stroški vzdrževanja v višini 4 % kapitalskih stroškov kažejo, da bi porabili približno 5 milijonov dolarjev na leto, vendar porabijo le 1,375,000 dolarjev na leto. Zdi se dobro.

Vendar načrpajo le 54 kilogramov na postajo na dan in kot kažejo podatki, vzdrževanje narašča linearno z dostavljenimi kilogrami. Povečanje 54 kilogramov v povprečju na 770 kilogramov nakazuje, da bi dejanski stroški vzdrževanja, če bi postaje delovale z načrtovano zmogljivostjo, znašali 20 milijonov dolarjev na leto.

To je 15 % capex, ne 4 % capex. In to ni 10 % kapitalskih stroškov, kar očitno obljubljajo prodajalci na bencinskih črpalkah za vodik. Jasno je, da to, kar počnejo pri ponudbah, pripravlja kupce na še hujšo realnost polnjenja z vodikovim gorivom.

Naredimo kratek odmik v napovedovanje referenčnega razreda. To je metoda ocenjevanja, ki so jo profesor Bent Flyvbjerg in njegova ekipa razvili v skoraj 30 letih, ki so jih porabili za zbiranje podatkov o megaprojektih.

Tukaj je RCF na kratko. Pridobite vse možne podatke o stvari, ki jo poskušate narediti. Poiščite povprečje. Uporabite to v svojih ocenah. Če gradite most, pridobite vse dejanske stroške zgrajenih mostov, ki jih lahko najdete. Izračunajte povprečje. Začni s tem. Prilagodite se navzgor ali navzdol le, če imate res močan razlog, da verjamete, da ste posebni.

Če ste prebrali knjigo Flyvbjerga in soavtorja Dana Gardnerja, Kako se naredijo velike stvari, ki je na vseh seznamih najboljših poslovnih knjig leta 2023, pogosto na vrhu, ste prebrali o RCF in kako ga uporabiti. In če še niste prebrali Big Things, to storite zdaj.

Kaj to pomeni za študije skupnih stroškov lastništva tovornjakov? Če stanejo postaje in bi morali, bi morali stati vzdrževanje 15 % kapitalskih stroškov, ne 4 % kapitalskih stroškov.

Če bi poročal o letnem srečanju DOE in bi predstavljal poročilo, ki sem ga našel, bi bilo to tik pod 2,000 ur več vzdrževanja kot ugotovitev črpanja, še z večjimi črkami.

V redu, koliko izgovorov lahko najdemo za te podatke, da bi jih razložili? To je v pomoč pri prednalaganju argumentov.

#1: Tehnologija ni zrela in stvari bodo šle na bolje! 

Črpalke za dolivanje vodika se po vsem svetu postavljajo že več kot 25 let, Kalifornija jih ima več kot katera koli druga država, in to je zadnjih nekaj četrtletij šestih let podatkov, tako da je bil čas, da opustimo limone in optimiziramo vzdrževanje.

#2: Povečanje dejanskih stroškov vzdrževanja ni pošteno!

Prilagoditev krivulje načrpanih kilogramov v primerjavi z vzdrževalnimi dogodki je linearna iz njihovih lastnih podatkov in podprta s študijami vzdrževanja črpalnih črpalk. Izkoristil sem dvome o stroških in zmogljivosti, da so se znižali na 15 %. Začetne številke so bile slabše, zato sem jih trikrat preveril in ponovil. Predlagajte boljšo metodologijo in jo uporabite za podatke.

#3: Ti podatki so za postaje za lahka vozila, postaje za težja vozila pa bodo zanesljivejše!

Ne, zaradi dodatne zapletenosti in zahtev po hitrem prenosu vodika je težje doseči zanesljivost, nič manj. Verjetnost je, da je ta ugotovitev 15 % prenizka za tovorna vozila. Kot opomnik je bilo 10 % nezanesljivih podatkov za 350 sistemov za črpanje atmosferskega tlaka.

#4: Ni pomembno, ker bomo namesto tega uporabljali tekoči vodik!

Ne, shranjevanje in črpanje vodika pri 20° nad absolutno ničlo je veliko bolj zapleteno kot plin s tlakom 700 atmosfer. Izzivi pri upravljanju toplote in tlaka so pomnoženi, prav tako nevarnosti. Tekoči vodik je tako težko uporabljati, da se vesoljska industrija seli na metan in stran od tekočega vodika.

#5: Enostavno razpadajo, ker jih nihče ne uporablja, in z večjo uporabo bodo boljši!

To v resnici ne pomeni točke, ki bi jo zagovornik vodika resnično želel povedati, in glejte točko št. 2.

#6: Podatki so slabi, avtor jih je samo zakuhal!

Vsi podatki so iz poročil vodikovega programa NREL o dejanskih ugotovitvah na dejanskih bencinskih črpalkah.

#7: Opazil sem nepomembno napako, zato si dovolim, da razveljavim celotno oceno!

Ne bodi ta oseba.

#8: Niso mi všeč rezultati!

V tem primeru morate res sedeti s tem drugim mojim člankom - Jasno videti podnebne rešitve skozi pristranskosti in manjkajoče podatke je izziv — za nekaj časa in razmislite o svojih življenjskih odločitvah.

---

Torej, če povzamemo, bencinske črpalke za vodik v največjem javnem naboru podatkov, ki zajema 55 postaj v šestih letih z milijoni kilogramov dobavljenega vodika, kažejo, da vodikove črpalke ne delujejo 20 % več časa, kot črpajo vodik in da letni stroški vzdrževanja znašajo 15 % kapitalskih stroškov in ne 4 %.

Ali pričakujem, da bodo ICCT, Daimler, prodajalci vodikovega goriva in US DOE začeli uporabljati 15 %? Ne, pričakujem, da bodo ponovno ustvarili študijo, ki sem jo pravkar opravil, z uporabo podatkov iz Kalifornije in bolj resničnih podatkov o kapitalskih izdatkih ter prišli do številke, ki je veliko bolj realistična od 4 %. Osebno mi ustreza 15 % in ga bom uporabljal ter priporočil skupinam, s katerimi sodelujem, da ga uporabijo.

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• vir: https://cleantechnica.com/2024/01/27/californias-hydrogen-stations-being-fixed-more-hours-than-pumping-at-15-capex-per-year/