Водневі станції в Каліфорнії ремонтуються більше годин, ніж працюють із 15% капіталовкладень на рік – CleanTechnica

Підпишіться на щоденні оновлення новин від CleanTechnica на електронну пошту. Або слідкуйте за нами в Новинах Google!

---

Нещодавно я переглядав дослідження, пов’язані з водневими вантажівками, оскільки це одне з небагатьох місць, де серйозні транспортні дослідницькі організації все ще покладають надію на цей енергоносій. Я переглянув дослідження в багатьох країнах Європи та Північної Америки аж до 2010 року.

Зовсім нещодавно я був частиною експертної групи європейського дослідження, яке виконувало інше моделювання загальної вартості володіння на основі водню, акумуляторної електрики та електричних дорожніх систем, біопалива та дизеля. Одна річ, яка вискочила на мене, полягала в тому, що припущення щодо технічного обслуговування водневих транспортних засобів здавалися занадто низькими, оскільки дослідження показало, що це ледве щось більше, ніж електричні акумулятори.

Мені було відомо про неофіційні докази вищих витрат на технічне обслуговування автопарку, і основні принципи, пов’язані з високим тиском, екстремальними температурними діапазонами, вимогами до чистоти повітря та характеристиками водню, припускали, що це також має бути більше. Тому я шукав більше даних.

Звіти про технічне обслуговування автопарку в Каліфорнії показали, що автобуси на водневих паливних елементах у трьох транзитних організаціях за загальну вісім років експлуатації мали витрати на технічне обслуговування понад В середньому на 50% вище, ніж у дизельних автобусів на однакові пройдені відстані. Досліджуючи та записуючи це, я ненадовго подумав, чи складні заправні станції мають подібні проблеми з обслуговуванням, але залишив це на інший день. Сьогодні, мабуть, той день.

Після публікації знайомий інженер-хімік сказав мені, що витрати на технічне обслуговування зазвичай відображаються в дослідженнях загальної вартості володіння як 3% капітальних витрат на рік, але цитати від заправників, які він отримав під час розгляду рішення щодо заправки 350 атмосферним тиском, вказують на те, що натомість це має становити 10% капітальних витрат. На жаль, він не зміг ними поділитися.

Звичайно, коли я подивився на припущення Міжнародної ради з чистого транспорту щодо водневих заправних станцій, я виявив, це:

Ми припускаємо, що щорічні фіксовані експлуатаційні витрати на технічне обслуговування та оплату праці становлять 4% від капітальних витрат системи, подібно до попередніх досліджень (Brynolf та ін., 2018; Matute та ін., 2019).

Анекдотично здається, що це ще один великий палець на шкалі, який приносить переваги загальній системній вартості володіння вантажівкою на водневому паливі. Але чи це правда? Чи є доступні дані, які ICCT та інші повинні враховувати?

Знадобилося деякий час, щоб відшукати джерело, але знову з’явилися Каліфорнія та NREL США. Я знайшов звіт за 2022 рік, Аналіз водневих станцій нового покоління, представлений у рамках програми DOE Hydrogen на щорічній зустрічі з огляду заслуг і експертної оцінки. Він включав дані про технічне обслуговування насосів паливних елементів у штаті за шість років. Дані закінчилися після другого кварталу 2 року, але цього було достатньо, щоб побачити зростання після COVID, і, звичайно, були дані до COVID.

Дані охоплювали 55 станцій роздрібної торгівлі, в основному для легкових автомобілів, які закачували водень під тиском 700 атмосфер у Toyota Mirais, Hyundai Nexos тощо. Багато хто має лише один насос, оскільки немає попиту на додаткові. Там також було кілька станцій для важких транспортних засобів, але вони не були розділені окремо, що прикро, оскільки додаткова складність, безсумнівно, збільшує витрати на обслуговування. 110 нових станцій, які держава мала намір побудувати, так і не здійснилися, і через кілька років поточна кількість залишається 55.

Чому додаткова складність? Що ж, заправні насоси для легкових транспортних засобів працюють повільно, виливаючи в середньому 0.93 кг водню за хвилину відповідно до звіту NREL про фактичні показники, тобто потрібно близько п’яти хвилин, щоб заправити Toyota Mirai з порожнього. Це можна порівняти з газовими насосами, які працюють зі швидкістю 10 галонів на хвилину в США, де галон є енергетичним еквівалентом кілограма водню. Автомобілі, що працюють на паливних елементах, ефективніші, ніж автомобілі з двигуном внутрішнього згоряння, тому це еквівалент десяти галонів для автомобіля за п’ять хвилин.

Звичайно, цього абсолютно недостатньо для важких вантажівок, яким під час заправки знадобиться від 50 до 100 кілограмів або більше водню, що призведе до довшого часу заправки, ніж час зарядки акумуляторних електричних вантажівок, до 90 хвилин. І це також недостатньо для транспортних засобів доставки середнього розміру, оскільки ці станції легких транспортних засобів оптимізовані для доставки приблизно п’яти кілограмів до того, як їм доведеться пройти тривалий цикл повторного стиснення. Це частина звіту з дослідження на a випробування розвізного фургона середнього розміру у Великій Британії, де заправка займала втричі більше часу, приблизно 15 хвилин, щоб отримати 10 кілограмів водню.

Тож на заправки великовагового транспорту додається купа додаткового обладнання вищого класу та дорожчої вартості, щоб зробити їх трішки кращими. Все ще не чудово. NREL у тестовому середовищі зумів наблизити швидкість насоса дизельного двигуна до водню під тиском, але це спеціальна випробувальна установка, і немає жодної гарантії, що вона буде економічною чи комерційною.

Графіки на восьмій сторінці звіту чітко показують, що існує сильна, розумно прогнозована, лінійна кореляція між кількістю закачаного водню та вимогами до технічного обслуговування, щось таке ж, як і в дослідженнях АЗС, які я дивився. Накачайте в чотири рази більше водню, робіть у чотири рази більше технічного обслуговування.

Але вони не дають зрозуміти, скільки технічного обслуговування вимагають водневі заправні станції. Для цього потрібна математика з числами, представленими на різних сторінках звіту.

Першим числом були кілограми викачаного водню. Я вибрав першу половину 2021 року, шість місяців після COVID-XNUMX, коли тоннаж закачаного водню був найбільшим за всю історію програми, а п’ять років удосконалень водневих насосів і програм підвищення ефективності роботи встигли запрацювати.

Через 55 станцій 540,000 13,000 кілограмів водню було роздано понад 236 XNUMX водневих транспортних засобів у Каліфорнії. Так, у цьому штаті США більше водневих автомобілів на дорогах, ніж у будь-якій іншій країні світу, включаючи Китай. Але це в середньому лише XNUMX транспортних засобів на станцію.

Деякі станції видавали до 300 кілограмів на день, тобто невелику частку від кількості галонів бензину, які щоденно доставляє середній насос. Звісно, ​​ці кілограми доставляли у 10 разів довше, тому станції виглядають більш завантаженими, ніж є.

55 станцій і 540,000 54 кілограмів за останні два квартали даних — це в середньому лише 3 кілограми на станцію на день. Припускаючи 60 кілограми — 18% — заправки на автомобіль, кожна станція бачить лише 13 автомобілів на день. Це означає, що вони заправляються в середньому кожні 15 днів. Це означає, що середній транспортний засіб на паливних елементах проїжджає приблизно 37 миль на день, що набагато менше середнього показника для США в XNUMX миль на день.

За той же період було зареєстровано 3,250 подій технічного обслуговування, між запланованими та позаплановими подіями, профілактичним обслуговуванням та виправленням несправностей. У звіті немає годин технічного обслуговування на подію за цей період, але середнє значення за п’ять років із 3.6 години на подію на іншій сторінці.

Дуже мало математики вказує на те, що 55 станцій, здається, бачили 11,700 годин технічного обслуговування за шість місяців, приблизно 212 на станцію або приблизно 1.2 години на день. Наскільки я можу судити, це не щоденний огляд і затягування болтів, а планове та позапланове обслуговування, яке виводить насос з експлуатації. Для усунення 27% випадків технічного обслуговування знадобилася година або менше, причому середнє значення становило досить високі 2.5 години, а для вирішення багатьох подій знадобилося більше десятка або навіть 24 годин.

Це високо? Здавалось так. Пішов шукати еквівалентні дані по АЗС. Я знайшов дослідження 2013 року, Аналіз та планування технічного обслуговування мережі АЗС, з даними для 570 насосів на 40 станціях. Було встановлено, що на станціях із середніми відмовами було 0.002 відмов на годину на один дозатор. З середньою кількістю 14 насосів на станцію, це були не пилові станції з малим об’ємом, але дуже завантажені. Я не зміг визначити, чи «години» — це години активного використання чи загальна кількість годин, але навіть різниця на порядок величини не буде великою кількістю збоїв на годину.

Дослідження було зосереджено на середньому часі між відмовами, що вимагають технічного обслуговування, і перевагах профілактичного обслуговування, тому воно не мало тривалості заходів з технічного обслуговування, але ясно показало, що за середнього профілактичного обслуговування станція з 14 насосами виходила з ладу кожні 550 годин або близько того, або будь-який даний насос, який просто сидить там і працює третину року без більш ніж перевірки, протирання та затягування болтів.

Отже, як це виглядає на водневих заправних станціях Каліфорнії? Пам’ятайте, що більшість із них мають лише один або два насоси на ділянці АЗС.

Що ж, враховуючи середню швидкість потоку 0.93 кілограма, ці станції вимагали 3.6 години технічного обслуговування на кожні 46 кілограмів водню, які вони перекачували.

Загальна кількість годин технічного обслуговування — знову ж таки отримана із зазначеної середньої тривалості та кількості подій, але не вказана явно у звіті NREL — становила 11,700 годин на 55 станціях за перші шість місяців 2021 року. 

Загальний час прокачування водню при швидкості потоку 0.93 становив 9,677 годин.

На ремонт і технічне обслуговування водневих заправних станцій Каліфорнії витратили на 2,000 годин більше, ніж на закачування водню в першій половині 2021 року.

Якби я написав цей звіт, це перше відкриття було б написано великими кричущими літерами на передньому плані. Натомість мені довелося важко копати, щоб знайти його. Але як щодо витрат?

Зважаючи на те, що ми маємо справу з тиском 700 атмосфер, що еквівалентно знаходженню понад чотирьох миль під поверхнею океану, ми не говоримо про дешевих техніків із обслуговування АЗС Джо.

На сторінці 14 звіту без контексту повідомляється, що вартість обслуговування становила понад 10,000 40,000 доларів США на станцію на квартал або понад 50,000 XNUMX доларів на рік. Я детально досліджував це й знайшов базовий набір даних, який показав, що витрати на технічне обслуговування зростали лінійно з використанням, а використання залишалося дуже низьким. За останні чотири квартали їхні дані показували приблизно XNUMX XNUMX доларів на станцію на рік.

Тоді за два квартали для 55 станцій загальні витрати становили $1,375,000 118 XNUMX. Це означає, що погодинна вартість обслуговування становить XNUMX доларів. 

Наскільки низьке споживання порівняно з автозаправними станціями? Середній насос розрахований на переміщення понад 300,000 900 галонів на рік за нормального використання, приблизно 14 галонів на день. Середня АЗС у звіті про АЗС мала 10,000 насосів, тобто понад 300 1,200 галонів на день. 3,000 кілограмів на день для найбільшої водневої заправної станції є гомеопатичною сумою з дуже високими капітальними витратами, коливаючись від XNUMX до XNUMX доларів США за кілограм водню, що видається на день на Звіт про водневу програму DOE за 2020 рік, не амортизуючись на велику кількість кілограмів.

У цьому звіті зазначено, що придбані станції здатні виробляти від 770 кг/день до 1,620 кг/день, тоді як найзавантаженіші станції у всій Каліфорнії досягали лише 300 кг. Щоб було зрозуміло, існуючі заправні станції були здатні доставляти більше водню, але їх просто не вимагали це робити, оскільки водневих транспортних засобів дуже мало, і вони так мало їздять.

Давайте зробимо деякі припущення щодо вартості. Дослідження витрат на водень показало, що витрати знизилися. Припустімо, що існуючі 55 станцій знаходяться на самому високому рівні діапазону, 3,000 доларів США за кілограм випущеного водню. Припустімо, що вони були розраховані на набагато більше, ніж доставляють, і явно понад 300 кілограмів на день. Припустімо, що нижня межа діапазону становить 770 кг/день. Таким чином, капітальні витрати на середню станцію становлять 2.3 мільйона доларів, причому 55 з них коштують приблизно 130 мільйонів доларів.

Витрати на технічне обслуговування в розмірі 4% капітальних вкладень припускають, що вони витрачатимуть близько 5 мільйонів доларів на рік, але вони витрачають лише 1,375,000 XNUMX XNUMX доларів на рік. Здається добре.

Але вони перекачують лише 54 кілограми на станцію на день, і, як показують дані, технічне обслуговування зростає лінійно з кількістю доставлених кілограмів. Масштабування 54 кілограмів у середньому до 770 кілограмів свідчить про те, що фактичні витрати на технічне обслуговування, якби станції працювали із запланованою потужністю, становитимуть 20 мільйонів доларів на рік.

Це 15% капіталовкладень, а не 4% капіталовкладень. І це не 10% капітальних витрат, які, очевидно, обіцяють продавці водневих заправних станцій. Очевидно, те, що вони роблять у торгах, готує покупців до ще гіршої реальності заправки воднем.

Давайте зробимо короткий екскурс у прогнозування еталонного класу. Це метод оцінки, який професор Бент Флівб’єрг і його команда розробили протягом майже 30 років, які вони витратили на збір даних про мегапроекти.

Ось RCF у двох словах. Отримайте всі можливі дані про те, що ви намагаєтеся зробити. Знайти середнє значення. Використовуйте це у своїх оцінках. Якщо ви будуєте міст, отримайте всю фактичну вартість побудованих мостів, які ви можете знайти. Усередніть це. Почни з цього. Коригуйте вгору або вниз, лише якщо у вас є дійсно вагома причина вірити, що ви особливий.

Якщо ви читали книгу Флівб’єрга та його співавтора Дена Гарднера, Як робляться великі справи, який є в усіх найкращих бізнес-книгах 2023 року, часто вгорі, ви читали про RCF і як його застосовувати. І якщо ви ще не читали «Великі речі», зробіть це зараз.

Що це означає для досліджень загальної вартості володіння? Якщо вони складають вартість станцій, а вони повинні, то вони повинні коштувати технічне обслуговування в розмірі 15% капітальних витрат, а не 4% капітальних витрат.

Якби я звітував про щорічні збори DOE і представляв звіт, який я знайшов, це було б трохи менше ніж 2,000 годин більше на технічне обслуговування, ніж на накачування, ще більшими літерами.

Гаразд, скільки ми можемо виправдовуватися цим даним, щоб пояснити це? Це допомагає попередньо завантажувати аргументи.

№1: Технологія ще не зріла, і все піде на краще! 

Водневі заправні станції розгортаються в усьому світі вже понад 25 років, у Каліфорнії їх більше, ніж у будь-якій іншій країні, і це дані за останні два квартали шести років, тож був час відмовитися від лимонів і оптимізувати технічне обслуговування.

№2: Збільшення фактичних витрат на обслуговування несправедливо!

Підгонка кривої кілограмів закачування до випадків технічного обслуговування є лінійною на основі їхніх власних даних і підтверджується дослідженнями технічного обслуговування насосних станцій. Я дав їм сумніви щодо витрат і можливостей, щоб знизити до 15%. Початкові цифри були гіршими, тому я тричі перевіряв і переробляв їх. Запропонуйте кращу методологію та застосуйте її до даних.

#3: Ці дані стосуються станцій для легкових автомобілів, а станції для більш важких автомобілів будуть надійнішими!

Ні, додаткова складність і вимоги до високошвидкісної передачі водню ускладнюють досягнення надійності, не менше. Ймовірно, що ці 15% є занадто низькими для вантажівок. Нагадуємо, що 10% неофіційних даних були для 350 насосних систем атмосферного тиску.

№4: Це не має значення, тому що замість цього ми будемо використовувати рідкий водень!

Ні, зберігання та перекачування водню при 20° вище абсолютного нуля є набагато складнішим, ніж газ під тиском 700 атмосфер. Проблеми з керуванням температурою та тиском зростають, як і небезпеки. Рідкий водень настільки важко використовувати, що космічна промисловість переходить на метан і відходить від рідкого водню.

№5: вони просто розвалюються, тому що ними ніхто не користується, і вони стануть кращими, якщо їх використовувати більше!

Це зовсім не означає, що прихильники водню дійсно хочуть наголосити, і див. пункт №2.

№6: Дані погані, їх просто приготував автор!

Усі дані взяті зі звітів NREL щодо водневої програми про фактичні знахідки на фактичних АЗС.

№7: Я помітив несуттєву помилку, тому даю собі дозвіл анулювати всю оцінку!

Не будь такою людиною.

№8: Мені не подобаються результати!

У такому випадку вам дійсно потрібно посидіти з цією іншою моєю статтею — Чітко побачити кліматичні рішення через упередження та відсутні дані – це складно — на деякий час і подумайте про свій життєвий вибір.

---

Отже, підводячи підсумок, водневі заправні станції в найбільшому загальнодоступному наборі даних, який охоплює 55 станцій за шість років і на які було доставлено мільйони кілограмів водню, показують, що водневі станції не працюють на 20% більше часу, ніж вони перекачують водень і що річні витрати на технічне обслуговування складають 15% капітальних витрат, а не 4%.

Чи очікую я, що ICCT, Daimler, постачальники водневих заправок і Міністерство енергетики США тепер почнуть використовувати 15%? Ні, я очікую, що вони відтворять дослідження, яке я щойно провів, використовуючи дані Каліфорнії та більш реальні дані щодо капітальних витрат, і отримають число, яке є набагато реалістичнішим, ніж 4%. Особисто мене влаштовує 15%, і я буду використовувати його та рекомендувати групам, з якими я співпрацюю, використовувати його.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://cleantechnica.com/2024/01/27/californias-hydrogen-stations-being-fixed-more-hours-than-pumping-at-15-capex-per-year/