每年资本支出 15% 的加州加氢站维修时间比抽水时间还要长 - CleanTechnica

由柏拉图重新发布

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最近，我一直在回顾与氢卡车运输相关的研究，因为它是严肃的运输研究组织仍然对能源载体抱有希望的少数几个地方之一。我已经研究了欧洲和北美多个国家早在 2010 年的研究。

最近，我参加了一项欧洲研究的同行评审小组，该研究以氢、电池电动和电动道路系统、生物燃料和柴油为基准进行另一项总拥有成本模拟。让我突然想到的一件事是，氢燃料汽车的维护假设似乎太低了，研究表明它几乎不会比电池电动汽车多。

我知道有传闻表明车队维护成本较高，而与高压、极端温度范围、空气纯度要求和氢气特性相关的首要原则表明，车队维护成本也应该更高。所以我寻找更多的数据。

加州车队维护报告显示，三个交通组织的氢燃料电池公交车总共运营八年，维护成本超过平均比柴油公交车高 50% 对于相同的行驶距离。在研究和撰写这篇文章时，我短暂地想知道复杂的加油站是否也面临类似的维护挑战，但后来把这个问题留到了另一天。今天显然就是那一天。

出版后，一位化学工程师熟人告诉我，维护成本通常在总拥有成本研究中表示为每年资本支出的 3%，但他在考虑 350 个大气压加油解决方案时收到的加油机报价表明：应该是资本支出的 10%。不幸的是，他无法分享它们。

果然，当我去看国际清洁交通理事会关于加氢站的假设时，我发现 Free Introduction:

我们假设维护和劳动力的年度固定运营成本为系统资本成本的 4%，与之前的研究类似（Brynolf 等人，2018 年；Matute 等人，2019 年）。

有趣的是，这似乎是有利于氢卡车加氢系统性总拥有成本的另一个大拇指。但这真的是真的吗？是否有 ICCT 和其他机构应该考虑的可用数据？

我们花了一段时间才找到来源，但加州和美国 NREL 再次找到了来源。我找到了一份2022年的报告，下一代加氢站分析，作为能源部氢计划的一部分在年度绩效审查和同行评估会议上提出。其中包括该州燃料电池泵六年的维护数据。该数据在 2 年第二季度之后结束，但这足以看到新冠疫情之后的增长，当然还有新冠疫情之前的数据。

数据覆盖 55 个零售站，主要针对轻型车辆，以 700 个大气压向丰田 Mirais、现代 Nexos 等泵送氢气。许多人只有一个泵，因为没有更多的需求。那里还有几个重型车辆站，但它们没有分开，这是不幸的，因为增加的复杂性无疑增加了维护成本。国家计划建造的 110 个新车站从未实现，几年后目前的数量仍为 55 个。

为什么增加了复杂性？轻型车辆的加油泵速度很慢，根据 NREL 实际费率报告，平均每分钟分配 0.93 公斤氢气，这意味着将丰田 Mirai 从空加满需要大约五分钟。相比之下，美国燃气泵的运行速度为每分钟 10 加仑，一加仑的能量相当于一公斤氢气。燃料电池汽车比内燃机汽车效率更高，因此五分钟内相当于一辆汽车的十加仑。

当然，这对于重型卡车来说是完全不够的，重型卡车加油时需要50至100公斤甚至更多的氢气，导致加油时间比纯电动卡车的充电时间更长，长达90分钟。它对于中型运输车辆来说也是不够的，因为这些轻型车辆站经过优化，可以在必须经历漫长的再压缩周期之前运输约 XNUMX 公斤的重量。这是一项研究报告的一部分中型送货车试用在英国，加氢需要三倍的时间，大约需要 15 分钟，才能获得 10 公斤氢气。

所以重型汽车加油站就增加了一堆等级更高、成本更高的额外设备，让加油站变得更好一些。还是不太好。 NREL 在测试环境中已设法利用加压氢气来近似柴油泵速率，但这是一个定制的测试设施，无法保证其具有一定的经济性或商业化性。

报告第八页的图表清楚地表明，泵送的氢气量和维护需求之间存在很强的、合理预测的线性相关性，这与我研究的加油站研究相同。泵送四倍的氢气，进行四倍的维护。

但他们并没有明确说明加氢站需要多少维护费用。这需要用报告不同页面上显示的数字进行数学计算。

第一个数字是泵送的氢气的千克数。我选择了 2021 年上半年，即新冠肺炎疫情发生后六个月的数据，当时泵送氢气的吨位达到了该计划历史上最高的水平，而五年来对氢泵的改进和卓越运营计划也有时间进行。

通过 55 个加氢站，向加州 540,000 多辆氢动力汽车分配了 13,000 公斤氢气。是的，美国这个州道路上的氢动力汽车比世界上任何其他国家（包括中国）都多。但平均每个车站仍然只有 236 辆汽车。

有些加油站每天输送的汽油量高达 300 公斤，也就是说，这只是加油站平均每天输送的汽油量的一小部分。当然，他们运送这些公斤的时间是原来的十倍，所以车站看起来比实际更繁忙。

近两个季度55个站540,000万公斤的数据，平均每个站每天只有54公斤。假设每辆车加油 3 公斤（60%），每个加油站每天只能加油 18 辆车。这意味着他们平均每 13 天加油一次。这意味着燃料电池汽车平均每天行驶约 15 英里，远低于美国每天 37 英里的平均行驶里程。

同期，记录了 3,250 起维护事件，包括计划内和计划外的事件、预防性维护和修复问题。该报告没有该期间每个事件的维护时间，但在另一页上显示了每个事件五年 3.6 小时的历史平均值。

很少有数学表明这 55 个电台似乎已经看到六个月维护11,700小时，每站约212次，或每天约1.2小时。据我所知，这些都不是日常检查和螺栓拧紧，而是计划内和计划外的维护活动，导致泵停止运行。 27% 的维护事件需要 2.5 小时或更短的时间才能解决，中位数相当高，为 24 小时，许多事件需要十几个小时甚至 XNUMX 小时才能解决。

有那么高吗？看来是这样。我去寻找加油站的等效数据。我找到了 2013 年的一项研究，连锁加油站维护作业分析与调度，包含 570 个站 40 个泵的数据。结果发现，中等故障站每个加油机每小时发生 0.002 次故障。每个站平均有 14 台泵，这些站虽然不是低流量、多尘的站，但非常繁忙。我无法确定“小时”是活跃使用的小时数还是总小时数，但即使是一个数量级的差异，每小时也不会出现很多故障。

该研究的重点是需要维护的平均故障间隔时间以及预防性维护的好处，因此它没有维护活动的持续时间，但明确指出，在平均预防性维护的情况下，拥有 14 台泵的加油站每 550 小时就会发生一次故障大约如此，或者任何给定的泵一年中有三分之一的时间都在那里工作，除了检查、擦拭和拧紧螺栓之外。

那么加州的加氢站是什么样子的呢？请记住，大多数加油站只有一两个泵。

嗯，考虑到 0.93 公斤的平均流量，这些站每泵送 3.6 公斤氢气似乎需要 46 小时的维护时间。

总维护时间（再次源自规定的平均持续时间和事件数量，但 NREL 报告中未明确说明）为 11,700 年前六个月，55 个电台播放 2021 小时。

以 0.93 流速泵送氢气的总时间为 9,677小时

2,000 年上半年，加州加氢站的维修和维护时间比泵送氢气的时间多了 2021 小时。

如果我写了这份报告，第一个发现就会出现在大写字母的前面和中间。相反，我必须努力挖掘才能找到它。但成本呢？

鉴于我们正在处理 700 个大气压，相当于在海面以下 XNUMX 英里多的地方，我们说的不是来自乔加油站维护的廉价技术人员。

报告第 14 页宣布，在没有上下文的情况下，每季度每个站的每次维护成本超过 10,000 美元，或者每年超过 40,000 美元。我进一步深入研究，发现他们的基础数据集显示维护成本随着使用量呈线性上升，而使用量仍然很低。他们的最后四个季度的数据显示，每个电台每年的收入约为 50,000 美元。

当时 55 个车站的两个季度的总支出为 $1,375,000。这使得每小时的维护成本为 118 美元。

与加油站相比，使用率有多低？正常使用情况下，泵的设计平均每年输送超过 300,000 加仑，每天约 900 加仑。加油站报告中的加油站平均有 14 个泵，因此每天超过 10,000 加仑。最大的加氢站每天300公斤是顺势而为，资本成本非常高，每天每公斤加氢费用在1,200到3,000美元之间。 2020 年能源部氢计划报告，没有按很多公斤进行摊销。

该报告表明，当全加州最繁忙的加油站日产量仅为 770 公斤时，所收购的加油站的日产量为 1,620 公斤至 300 公斤。需要明确的是，现有的加氢站能够提供更多的氢气，只是没有被要求这样做，因为氢燃料汽车太少了，而且它们的行驶量也太少了。

让我们做一些成本假设。对氢成本的研究清楚地表明成本已经下降。我们假设现有 55 个加氢站的价格非常高，每公斤氢气分配价格为 3,000 美元。我们假设它们的尺寸比实际交付的要大得多，并且每天显然超过 300 公斤。我们假设范围的下限为 770 公斤/天。这使得平均每座车站的资本成本为 2.3 万美元，其中 55 个车站的资本成本约为 130 亿美元。

占资本支出 4% 的维护费用表明他们每年将花费约 5 万美元，但他们每年只花费 1,375,000 美元。看起来不错。

但他们每个站每天仅泵送 54 公斤，并且正如数据显示的那样，维护费用随着输送公斤数的增加而线性增加。将平均 54 公斤增加到 770 公斤表明，如果这些站按计划容量运行，每年的实际维护成本将为 20 万美元。

这是资本支出的 15%，而不是资本支出的 4%。而且这并不是加氢站销售人员所承诺的资本支出的 10%。显然，他们在投标中所做的就是让买家为更糟糕的加氢现实做好准备。

让我们简短地讨论一下参考类别预测。这是 Bent Flyvbjerg 教授和他的团队在近 30 年来收集大型项目数据的过程中设计出的估算方法。

简而言之，这是 RCF。获取有关您正在尝试做的事情的所有数据。求平均值。在你的估计中使用它。如果您正在建造一座桥梁，请获取您能找到的已建成桥梁的所有实际成本。平均一下。从那开始。仅当您有充分理由相信自己很特别时才向上或向下调整。

如果您读过 Flyvbjerg 和合著者 Dan Gardner 的书，如何完成大事，这本书出现在 2023 年最佳商业书籍列表中，通常位于顶部，您已经阅读过 RCF 以及如何应用它。如果您还没有读过《大事》，请立即阅读。

这对于卡车运输总拥有成本研究意味着什么？如果他们要给车站带来成本——他们应该这么做——那么他们应该将维护成本占资本支出的 15%，而不是资本支出的 4%。

如果我在 DOE 年度会议上进行报道并展示我发现的报告，那么这将比抽水发现的维护时间多出不到 2,000 小时，甚至用更大的字母表示。

好吧，我们可以用这些数据找出多少借口来解释它呢？这有助于预加载参数。

#1：技术还不成熟，事情会变得更好！

加氢站在全球范围内的部署已超过 25 年，加利福尼亚州的加氢站数量比任何其他国家都多，这是六年来的最后几个季度的数据，因此现在有时间放弃柠檬并优化维护。

#2：增加实际维护成本是不公平的！