Các trạm hydro của California được sửa chữa nhiều giờ hơn so với bơm với chi phí Capex 15% mỗi năm – CleanTechnica

Đăng ký cập nhật tin tức hàng ngày từ CleanTechnica trên email. Hoặc theo dõi chúng tôi trên Google Tin tức!

---

Gần đây, tôi đang xem xét các nghiên cứu liên quan đến vận tải đường bộ chạy bằng hydro, vì đây là một trong số ít nơi mà các tổ chức nghiên cứu vận tải nghiêm túc vẫn nuôi hy vọng vào phương tiện vận chuyển năng lượng. Tôi đã xem xét các nghiên cứu từ nhiều quốc gia ở Châu Âu và Bắc Mỹ từ năm 2010 trở lại đây.

Gần đây nhất, tôi là thành viên của nhóm đánh giá ngang hàng của một nghiên cứu ở Châu Âu thực hiện mô phỏng tổng chi phí sở hữu khác trên các hệ thống đường chạy bằng hydro, điện và điện, nhiên liệu sinh học và dầu diesel làm cơ sở. Một điều khiến tôi bất ngờ là giả định về việc bảo dưỡng các phương tiện sử dụng nhiên liệu hydro dường như quá thấp, và nghiên cứu cho thấy nó chỉ dừng lại ở việc sử dụng pin điện.

Tôi đã biết về bằng chứng giai thoại về chi phí bảo trì đội tàu cao hơn và các nguyên tắc đầu tiên liên quan đến áp suất cao, phạm vi nhiệt độ khắc nghiệt, yêu cầu về độ sạch của không khí và các đặc tính của hydro cho thấy nó cũng phải cao hơn. Vì vậy tôi đã tìm kiếm thêm dữ liệu.

Báo cáo bảo trì đội xe ở California cho thấy xe buýt chạy bằng pin nhiên liệu hydro của ba tổ chức vận chuyển và tổng cộng 8 năm hoạt động có chi phí bảo trì cao hơn Trung bình cao hơn 50% so với xe buýt diesel cho cùng quãng đường đã đi. Trong khi nghiên cứu và viết ra điều đó, tôi đã nhanh chóng tự hỏi liệu các trạm tiếp nhiên liệu phức tạp có gặp phải những thách thức bảo trì tương tự hay không, nhưng hãy để chuyện đó sang một ngày khác. Hôm nay rõ ràng là ngày đó.

Sau khi xuất bản, một kỹ sư hóa học quen biết với tôi rằng chi phí bảo trì thường được trình bày trong tổng chi phí sở hữu trong các nghiên cứu về quyền sở hữu là 3% chi phí vốn mỗi năm, nhưng báo giá từ các nhà tiếp nhiên liệu mà anh ta nhận được khi xem xét giải pháp tiếp nhiên liệu ở áp suất khí quyển 350 đã chỉ ra rằng thay vào đó nó phải là 10% chi phí vốn. Thật không may, anh ấy không thể chia sẻ chúng.

Chắc chắn rồi, khi tôi xem xét các giả định của Hội đồng Quốc tế về Giao thông Sạch về các trạm tiếp nhiên liệu hydro, tôi thấy điều này:

Chúng tôi giả định chi phí vận hành cố định hàng năm để bảo trì và nhân công là 4% chi phí vốn hệ thống, tương tự như các nghiên cứu trước đây (Brynolf và cộng sự, 2018; Matute và cộng sự, 2019).

Theo giai thoại, có vẻ như đây là một ngón tay cái khác trên thang đo mang lại lợi ích cho xe tải chạy bằng hydro trong việc tiếp nhiên liệu cho tổng chi phí sở hữu mang tính hệ thống. Nhưng nó có thực sự đúng không? Có dữ liệu sẵn có nào mà ICCT và các tổ chức khác nên xem xét không?

Phải mất một thời gian để tìm ra nguồn, nhưng một lần nữa California và NREL của Hoa Kỳ đã tìm ra được. Tôi tìm thấy một báo cáo năm 2022, Phân tích trạm hydro thế hệ tiếp theo, được trình bày như một phần của Chương trình Hydro DOE tại Cuộc họp Đánh giá ngang hàng và Đánh giá ngang hàng hàng năm. Nó bao gồm dữ liệu bảo trì sáu năm về máy bơm chạy bằng pin nhiên liệu trong tiểu bang. Dữ liệu kết thúc sau quý 2 năm 2021, nhưng điều đó đủ để thấy mức độ gia tăng sau COVID và tất nhiên là có dữ liệu trước COVID.

Dữ liệu bao gồm 55 trạm bán lẻ, chủ yếu dành cho xe hạng nhẹ, bơm hydro ở áp suất 700 atm vào Toyota Mirais, Hyundai Nexos và những hãng tương tự. Nhiều người chỉ có một máy bơm duy nhất vì không có nhu cầu thêm. Ngoài ra còn có một số trạm xe hạng nặng ở đó, nhưng chúng không được tách riêng, điều này thật đáng tiếc vì sự phức tạp gia tăng chắc chắn sẽ làm tăng thêm chi phí bảo trì. 110 trạm mới mà nhà nước dự định xây dựng đã không bao giờ thành hiện thực và con số hiện tại vẫn là 55 vài năm sau đó.

Tại sao lại thêm sự phức tạp? Chà, máy bơm tiếp nhiên liệu cho các phương tiện hạng nhẹ hoạt động chậm, phân phối trung bình 0.93 kg hydro mỗi phút theo báo cáo của NREL về tỷ lệ thực tế, có nghĩa là phải mất khoảng năm phút để đổ đầy một chiếc Toyota Mirai từ chỗ trống. Điều đó so sánh với các máy bơm xăng chạy với tốc độ 10 gallon mỗi phút ở Hoa Kỳ, với một gallon là năng lượng tương đương với một kg hydro. Ô tô chạy bằng pin nhiên liệu hiệu quả hơn ô tô đốt trong, do đó, nó tương đương với XNUMX gallon cho một ô tô trong XNUMX phút.

Tất nhiên, điều này là hoàn toàn không phù hợp với xe tải hạng nặng, vốn cần từ 50 đến 100 kg hydro trở lên khi tiếp nhiên liệu, dẫn đến thời gian tiếp nhiên liệu lâu hơn thời gian sạc của xe tải chạy pin, lên tới 90 phút. Và nó cũng không phù hợp với các phương tiện giao hàng cỡ trung, bởi vì các trạm xe hạng nhẹ đó được tối ưu hóa để vận chuyển khoảng XNUMX kg trước khi phải trải qua một chu kỳ nén kéo dài. Đó là một phần của báo cáo từ một nghiên cứu về thử nghiệm xe tải giao hàng cỡ trung ở Anh, nơi việc tiếp nhiên liệu mất gấp ba lần, khoảng 15 phút, chỉ để có được 10 kg hydro.

Vì vậy, một loạt thiết bị bổ sung thuộc loại cao cấp hơn và chi phí cao hơn được bổ sung vào các trạm tiếp nhiên liệu cho xe hạng nặng để làm cho chúng tốt hơn phần nào. Vẫn chưa tuyệt vời. NREL trong môi trường thử nghiệm đã cố gắng đạt được tốc độ bơm diesel gần đúng bằng hydro điều áp, nhưng đó là cơ sở thử nghiệm riêng biệt và không có gì đảm bảo rằng nó sẽ mang tính kinh tế hoặc thương mại hóa từ xa.

Các biểu đồ ở trang 8 của báo cáo cho thấy rõ rằng có mối tương quan tuyến tính mạnh mẽ, có tính dự đoán hợp lý giữa lượng hydro được bơm và yêu cầu bảo trì, điều này tương tự như các nghiên cứu về trạm xăng mà tôi đã xem xét. Bơm lượng hydro nhiều gấp bốn lần, bảo trì nhiều gấp bốn lần.

Nhưng họ không nói rõ trạm tiếp nhiên liệu hydro cần bảo trì bao nhiêu lần. Điều đó cần đến toán học với những con số được trình bày trên các trang khác nhau của báo cáo.

Con số đầu tiên là số kg hydro được bơm. Tôi đã chọn nửa đầu năm 2021, sáu tháng dữ liệu sau COVID, khi trọng tải hydro được bơm là lớn nhất trong lịch sử của chương trình và XNUMX năm cải tiến máy bơm hydro và các chương trình vận hành xuất sắc đã có thời gian để thực hiện lộ trình của chúng.

Trên 55 trạm, 540,000 kg hydro đã được phân phối cho hơn 13,000 phương tiện chạy bằng hydro ở California. Vâng, tiểu bang đó của Hoa Kỳ có nhiều phương tiện chạy bằng hydro trên đường hơn bất kỳ quốc gia nào trên thế giới, kể cả Trung Quốc. Nhưng trung bình vẫn chỉ có 236 xe mỗi trạm.

Một số trạm phân phối tới 300 kg mỗi ngày, tức là một phần rất nhỏ so với số gallon xăng mà một máy bơm trung bình cung cấp hàng ngày. Tất nhiên, họ mất thời gian lâu hơn gấp 10 lần để chuyển những kg đó, nên các trạm trông có vẻ bận rộn hơn thực tế.

55 trạm và 540,000 kg trong hai quý cuối cùng của dữ liệu chỉ là 54 kg mỗi trạm mỗi ngày. Giả sử 3 kg - 60% - tiếp nhiên liệu cho mỗi xe, mỗi trạm chỉ tiếp nhận 18 xe mỗi ngày. Điều đó có nghĩa là trung bình cứ 13 ngày họ lại tiếp nhiên liệu. Điều đó có nghĩa là một chiếc xe pin nhiên liệu trung bình đang được lái khoảng 15 dặm một ngày, một chặng đường dài dưới mức trung bình 37 dặm mỗi ngày ở Hoa Kỳ.

Trong cùng thời gian, có 3,250 sự kiện bảo trì được ghi nhận, giữa các sự kiện theo lịch trình và đột xuất, bảo trì phòng ngừa và khắc phục sự cố. Báo cáo không có số giờ bảo trì cho mỗi sự kiện trong khoảng thời gian đó nhưng có giá trị trung bình lịch sử trong 3.6 năm là XNUMX giờ cho mỗi sự kiện trên một trang khác.

Rất ít phép toán chỉ ra rằng 55 trạm dường như đã nhìn thấy 11,700 giờ bảo trì trong sáu tháng, khoảng 212 giờ mỗi trạm hoặc khoảng 1.2 giờ mỗi ngày. Theo như tôi có thể nói, đây không phải là việc kiểm tra hàng ngày và siết chặt bu lông, mà là các sự kiện bảo trì theo lịch trình và đột xuất khiến máy bơm không hoạt động được. 27% các sự kiện bảo trì mất một giờ hoặc ít hơn để giải quyết, với mức trung bình khá cao là 2.5 giờ và nhiều sự kiện mất hơn chục giờ hoặc thậm chí 24 giờ để khắc phục.

Có cao không? Có vẻ như vậy. Tôi đã đi tìm dữ liệu tương đương cho các trạm xăng. Tôi tìm thấy một nghiên cứu năm 2013, Phân tích và lập kế hoạch vận hành bảo trì cho chuỗi trạm xăng, với dữ liệu của 570 máy bơm ở 40 trạm. Người ta phát hiện ra rằng các trạm hỏng hóc trung bình có 0.002 lần hỏng hóc mỗi giờ trên mỗi bộ phân phối. Với trung bình 14 máy bơm mỗi trạm, đây không phải là những trạm có lưu lượng bụi thấp mà rất đông đúc. Tôi không thể xác định xem 'giờ' là số giờ được sử dụng tích cực hay tổng số giờ, nhưng ngay cả một mức độ chênh lệch lớn cũng sẽ không có nhiều lỗi mỗi giờ.

Nghiên cứu này tập trung vào thời gian trung bình giữa các lần hỏng hóc cần bảo trì và lợi ích của việc bảo trì phòng ngừa, do đó không có thời gian của các hoạt động bảo trì, nhưng làm rõ rằng với bảo trì phòng ngừa trung bình, một trạm có 14 máy bơm sẽ gặp hỏng hóc sau mỗi 550 giờ. hoặc hơn, hoặc bất kỳ máy bơm nào chỉ ngồi đó và hoạt động trong một phần ba năm mà không kiểm tra, lau và siết chặt bu lông.

Vậy các trạm tiếp nhiên liệu hydro của California trông như thế nào? Hãy nhớ rằng hầu hết họ chỉ có một hoặc hai máy bơm ở trạm xăng.

Chà, với tốc độ dòng chảy trung bình là 0.93 kg, các trạm này dường như cần 3.6 giờ bảo trì cho mỗi 46 kg hydro mà chúng bơm.

Tổng số giờ bảo trì - một lần nữa được lấy từ thời lượng trung bình đã nêu và số lượng sự kiện nhưng không được nêu rõ ràng trong báo cáo NREL - là 11,700 giờ trên 55 trạm trong sáu tháng đầu năm 2021. 

Tổng thời gian bơm hydro ở tốc độ dòng 0.93 là 9,677 giờ.

Các trạm tiếp nhiên liệu hydro của California đã phải mất thêm 2,000 giờ để sửa chữa và bảo trì so với thời gian bơm hydro trong nửa đầu năm 2021.

Nếu tôi viết bản báo cáo này thì phát hiện đầu tiên này sẽ được đặt ở vị trí trung tâm bằng những dòng chữ lớn. Thay vào đó, tôi phải đào bới rất nhiều để tìm thấy nó. Nhưng còn chi phí thì sao?

Cho rằng chúng ta đang phải đối mặt với áp suất khí quyển 700, tương đương với việc ở hơn bốn dặm dưới bề mặt đại dương, chúng ta không nói đến những kỹ thuật viên giá rẻ từ Bảo trì Trạm xăng của Joe.

Ở trang 14 của báo cáo, nó thông báo, không kèm theo ngữ cảnh, rằng chi phí cho mỗi lần bảo trì là hơn 10,000 USD cho mỗi trạm mỗi quý, hoặc hơn 40,000 USD mỗi năm. Tôi đã tìm hiểu sâu hơn về vấn đề đó và nhận thấy tập dữ liệu cơ bản của họ cho thấy chi phí bảo trì đang tăng tuyến tính theo mức độ sử dụng và mức sử dụng vẫn ở mức rất thấp. Dữ liệu của họ trong bốn quý vừa qua cho thấy khoảng 50,000 USD mỗi đài mỗi năm.

Khi đó, trong hai quý cho 55 trạm, tổng chi tiêu là $1,375,000. Điều đó khiến chi phí bảo trì hàng giờ ở mức 118 USD. 

Mức sử dụng thấp như thế nào so với các trạm xăng? Máy bơm trung bình được thiết kế để di chuyển hơn 300,000 gallon mỗi năm trong điều kiện sử dụng bình thường, khoảng 900 gallon mỗi ngày. Trạm xăng trung bình trong báo cáo về các trạm xăng có 14 máy bơm, tức là hơn 10,000 gallon mỗi ngày. 300 kg mỗi ngày cho trạm tiếp nhiên liệu hydro lớn nhất là một lượng vi lượng đồng căn, với chi phí vốn rất cao, dao động từ 1,200 đến 3,000 USD cho mỗi kg hydro được phân phối mỗi ngày mỗi năm. Báo cáo Chương trình Hydro DOE năm 2020, không được khấu hao theo lô.

Báo cáo đó chỉ ra rằng các trạm được mua lại có công suất từ ​​770 kg/ngày đến 1,620 kg/ngày trong khi các trạm bận rộn nhất ở California chỉ đạt 300 kg. Nói rõ hơn, các trạm tiếp nhiên liệu hiện tại có khả năng cung cấp nhiều hydro hơn, nhưng họ không được yêu cầu làm như vậy vì có quá ít phương tiện chạy bằng hydro và chúng được lái quá ít.

Hãy đưa ra một số giả định về chi phí. Nghiên cứu về chi phí hydro cho thấy rõ rằng chi phí đã giảm. Giả sử rằng 55 trạm hiện có ở mức rất cao trong phạm vi, 3,000 USD cho mỗi kg hydro được phân phối. Giả sử rằng chúng có kích thước lớn hơn rất nhiều so với mức chúng đang vận chuyển và rõ ràng là hơn 300 kg mỗi ngày. Giả sử mức dưới cùng của phạm vi là 770 kg/ngày. Điều đó khiến chi phí vốn của một trạm trung bình là 2.3 triệu USD, trong đó 55 trạm có giá khoảng 130 triệu USD.

Chi phí bảo trì 4% vốn đầu tư cho thấy họ sẽ chi khoảng 5 triệu USD mỗi năm, nhưng họ chỉ chi 1,375,000 USD một năm. Nhìn có vẻ tốt.

Nhưng họ chỉ bơm 54 kg mỗi trạm mỗi ngày và như dữ liệu cho thấy, chi phí bảo trì tăng tuyến tính với số kg được giao. Việc nâng tỷ lệ trung bình từ 54 kg lên 770 kg cho thấy chi phí bảo trì thực tế nếu các trạm hoạt động hết công suất theo kế hoạch sẽ là 20 triệu USD mỗi năm.

Đó là 15% vốn đầu tư chứ không phải 4% vốn đầu tư. Và đó không phải là 10% vốn đầu tư, đây rõ ràng là điều mà những người bán trạm tiếp nhiên liệu hydro đang hứa hẹn. Rõ ràng những gì họ đang làm trong cuộc đấu thầu đang chuẩn bị cho người mua đối mặt với thực tế thậm chí còn tồi tệ hơn của việc tiếp nhiên liệu hydro.

Chúng ta hãy đi sâu vào Dự báo lớp tham chiếu. Đó là phương pháp ước tính mà Giáo sư Bent Flyvbjerg và nhóm của ông đã nghĩ ra trong gần 30 năm họ dành để thu thập dữ liệu về các siêu dự án.

Tóm lại đây là RCF. Nhận tất cả dữ liệu có thể về điều bạn đang cố gắng làm. Tìm mức trung bình. Sử dụng điều đó trong ước tính của bạn. Nếu bạn đang xây dựng một cây cầu, hãy lấy tất cả chi phí thực tế của những cây cầu đã được xây dựng mà bạn có thể tìm được. Trung bình nó ra. Bắt đầu với điều đó. Chỉ điều chỉnh tăng hoặc giảm nếu bạn có lý do thực sự mạnh mẽ để tin rằng mình đặc biệt.

Nếu bạn đã đọc cuốn sách của Flyvbjerg và đồng tác giả Dan Gardner, Những điều lớn lao được hoàn thành như thế nào, nằm trong mọi cuốn sách kinh doanh hay nhất năm 2023, thường ở đầu danh sách, bạn đã đọc về RCF và cách áp dụng nó. Và nếu bạn chưa đọc Những điều lớn lao, hãy làm ngay bây giờ.

Điều này có ý nghĩa gì đối với các nghiên cứu về tổng chi phí sở hữu xe tải? Nếu họ đang tính chi phí cho các trạm và đúng như vậy, họ nên tính chi phí bảo trì ở mức 15% vốn đầu tư chứ không phải 4% vốn đầu tư.

Nếu tôi đang báo cáo cuộc họp thường niên của DOE và trình bày báo cáo mà tôi tìm thấy, thì thời gian bảo trì này sẽ chỉ nhiều hơn 2,000 giờ so với việc tìm kiếm máy bơm, thậm chí bằng các chữ cái lớn hơn.

Được rồi, chúng ta có thể đưa ra bao nhiêu lý do để giải thích dữ liệu này? Điều này nhằm hỗ trợ việc tải trước các đối số.

#1: Công nghệ chưa trưởng thành và mọi thứ sẽ trở nên tốt hơn! 

Các trạm tiếp nhiên liệu hydro đã được triển khai trên toàn cầu trong hơn 25 năm, California có nhiều trạm hơn bất kỳ quốc gia nào khác và đây là hai quý cuối cùng trong sáu năm dữ liệu, vì vậy đã đến lúc bỏ chanh và tối ưu hóa việc bảo trì.

#2: Tăng chi phí bảo trì thực tế là không công bằng!

Sự phù hợp của đường cong giữa số kg được bơm so với các sự kiện bảo trì là tuyến tính từ dữ liệu của chính chúng và được hỗ trợ bởi các nghiên cứu bảo trì bơm ở trạm xăng. Tôi đã mang lại cho họ lợi ích từ sự nghi ngờ về chi phí và khả năng giảm xuống 15%. Những con số ban đầu tệ hơn nên tôi đã kiểm tra lại ba lần và làm lại chúng. Đề xuất một phương pháp tốt hơn và áp dụng nó vào dữ liệu.

#3: Dữ liệu này dành cho trạm xe hạng nhẹ và trạm xe nặng hơn sẽ đáng tin cậy hơn!

Không, sự phức tạp và yêu cầu bổ sung đối với việc truyền hydro tốc độ cao khiến việc đạt được độ tin cậy trở nên khó khăn hơn chứ không phải ít hơn. Có khả năng phát hiện 15% này là quá thấp đối với xe tải. Xin nhắc lại, dữ liệu giai thoại 10% dành cho hệ thống bơm áp suất khí quyển 350..

#4: Không thành vấn đề vì thay vào đó chúng ta sẽ sử dụng hydro lỏng!

Không, việc lưu trữ và bơm hydro ở nhiệt độ 20° trên độ không tuyệt đối phức tạp hơn nhiều so với khí áp suất 700 atm. Những thách thức về quản lý nhiệt và áp suất cũng như những mối nguy hiểm ngày càng tăng lên gấp bội. Hydro lỏng khó sử dụng đến mức ngành công nghiệp vũ trụ đang chuyển sang sử dụng khí mê-tan và tránh xa hydro lỏng.

#5: Chúng đang hỏng dần vì không có ai sử dụng và sẽ tốt hơn khi được sử dụng nhiều hơn!

Điều đó không thực sự tạo nên quan điểm mà một người ủng hộ hydro thực sự muốn đưa ra, và hãy xem điểm số 2.

#6: Dữ liệu xấu, do tác giả chế ra thôi!

Tất cả dữ liệu đều từ các báo cáo của chương trình hydro NREL về những phát hiện thực tế tại các trạm xăng thực tế.

#7: Tôi phát hiện ra một lỗi không nghiêm trọng nên tôi cho phép mình vô hiệu hóa toàn bộ đánh giá!

Đừng là người đó.

#8: Tôi không thích kết quả!

Trong trường hợp đó, bạn thực sự cần phải ngồi xem lại bài viết khác của tôi - Nhìn thấy rõ ràng các giải pháp khí hậu thông qua các thành kiến ​​​​và thiếu dữ liệu là một thách thức - một lúc và suy ngẫm về những lựa chọn trong cuộc sống của bạn.

---

Vì vậy, tóm lại, các trạm tiếp nhiên liệu hydro trong bộ dữ liệu công cộng lớn nhất, bao gồm 55 trạm trong hơn sáu năm với hàng triệu kg hydro đã được chuyển giao, cho thấy các trạm hydro ngừng hoạt động lâu hơn 20% so với thời gian chúng bơm hydro và chi phí bảo trì hàng năm là 15% vốn đầu tư chứ không phải 4%.

Tôi có kỳ vọng ICCT, Daimler, các nhà cung cấp nhiên liệu hydro và DOE của Hoa Kỳ sẽ bắt đầu sử dụng 15% không? Không, tôi hy vọng họ sẽ tái tạo lại nghiên cứu mà tôi vừa thực hiện bằng cách sử dụng dữ liệu của California và nhiều dữ liệu thực tế hơn về chi tiêu vốn, đồng thời đưa ra con số thực tế hơn nhiều so với mức 4%. Cá nhân tôi hài lòng với 15% và sẽ sử dụng nó cũng như giới thiệu với các nhóm mà tôi tham gia rằng họ nên sử dụng nó.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://cleantechnica.com/2024/01/27/californias-hydrogen-stations-being-fixed-more-hours-than-pumping-at-15-capex-per-year/