Mayer Zoltán: Tüzelőanyag-cellás járművek és a kapcsolódó hidrogén-töltőinfrastruktúra helyzete, várható fejlődése
Budapest, 2016. október 19.
„E-mobilitás másképpen II” konferencia
Bevezető
BEV vs. PHEV vs. FCEV? McKinsey & Co. (2010.)*: A portfolio of power-trains for Europe: a fact-based analysis - The role of Battery Electric Vehicles, Plug-in Hybrids and Fuel Cell Electric Vehicles:
„…A jármű meghajtási láncok portfóliója fogja lefedni a fogyasztók (és a környezet) igényeit… és ebben az egyes alternatív meghajtási láncok inkább kiegészíthetik egymást, és nem feltétlenül élesen szembenálló versenytársai lesznek egymásnak...”
Elektro-mobilitás fogalma: az EU-ban (ill. a világ számos részén) az „elektro-mobilitás” – innovatív - fogalmába beletartoznak: -
az akkumulátoros autók (+ Plug-In különböző verziói) – ez közismert
-
ÉS a hidrogén tüzelőanyag-cellás járművek is – ez kevéssé ismert (még)
FCEV = Fuel Cell Electric Vehicle
Hyundai ix35 (Kép: Hyundai)
* kidolgozásban részt vettek: BMW, Daimler, Ford, General Motors, Honda, Hyundai Motor Company, Kia Motors, Nissan, Renault, Toyota Motor, Volkswagen, ENI Refining and Marketing, OMV Refining GmbH, Shell Downstream Services International, Total Raffinage Marketing, EnBW Baden-Wuerttemberg AG, Vattenfall, Air Liquide, Air Products, The Linde Group, ELT Elektrolyse Technik, Hydrogenics,
Toyota Mirai: 2014. dec. 15 óta normál kereskedelmi forgalomban (Japánban); 2015 /2016 - USA, EU „A fejlődés sebességére jellemző, hogy a most beépítésre kerülő tüzelőanyag-cella a 2008-as modellben alkalmazott verzióhoz képest 2,2-szeres(!) energiasűrűséget (kW/L) ért el. A TC tömege közel felére(!) csökkent, a térfogata (helyfoglalása) 57%-ra csökkent. A hideg körülmények között végzett tesztek alapján -30 oC-ig biztosított a hidegindítás, és a tüzelőanyag-cella viszonylag gyorsan tud ilyen hidegben is teljesítményt leadni.”
Képek forrása: newsroom.toyota.com
A fejlődés sebessége miatt: nem szabad, téves következtetésre vezet akár 4-5 éves szakirodalmak, adatok alapján ítélni! 2016. aug.: Európában 6 országban kapható a Mirai: Nagy-Britannia, Dánia, Németország, Belgium, Norvégia, Hollandia következik: Svédország.
…és az autó egyben egy szünetmentes áramforrás is. DC kimenet (60 kWh, ~ 9kW leadás) V2G „előszele”
Honda Clarity Fuel Cell piacra lépés Japánban 2016 tavaszán - 2015 október, Tokyo Auto Show - piacra lépés Japánban: 2016 március - a jármű villanymotorja 130 kW teljesítményű (+ egy kis Li-ion akkumulátor)
(kép: aoutoblog.com)
- ára: bruttó ~63.000 -70.000 USD - szükség áramforrás (~9 kW biztosítása) V2G (Vehicle to Grid „előszele”) - kezdetben lízing konstrukcióban kínálják, az első évben pedig nem magánszemélyeknek, hanem céges vagy önkormányzati autóflották részeként. - előzmény: Honda FCX 2002-ben regisztrálták és csak 2008-tól volt elérhető – igen korlátozott lízing konstrukcióban - az USA-ban
Hyundai ix35 Fuel Cell Hyundai ix35 Fuel Cell: 2013 óta kb. ~1000 értékesített db (lízing konstrukcióban) Hyundai Motor Co. 2016. júliusi bejelentés: - 2018-as Téli Olimpia (Pyeongchang) előtt: 2. generációs Hyundai Fuel Cell - Hyundai Fuel Cell busz fejlesztés (bemutatása a 2018-as Téli Olimpián) - 2020-ig a cégcsoport 28 új, környezetkímélő modellel lép piacra: 8 tradicionális hibrid modell, 8 plug-in hibrid, 8 (tisztán) elektromos, és 2 tüzelőanyag-cellás modell jelenik meg. FC fejlesztések: 1998 óta. A Hyundai egyedül végzi, nem partnerségben. Lízing (USA): 500 USD/hó, 3 évig korlátlan H2-tankolással (3000 USD befizetés)
Kép: Hyundai Motors
Néhány műszaki paraméter Toyota Mirai (2014.) - végsebesség: 175 km/h - tüzelőanyag-cella (PEM) max. telj.: 114 kW - tüzelőanyag-cella teljesítménysűrűsége: 3,1 kW/L - max. kimenő feszültség: 650 V - max. forgatónyomaték: 335 Nm - hidrogéntárolás: 2 db, 700 bar-os tankban; ~5 kg - jármű saját tömege: 1850 kg -
Hyundai ix35 Fuel Cell - TC teljesítménye: 100 kW - akkumulátor: 24 kW - hatótáv ~588 km, - gyorsulás (0-100): 12,5 sec. - végsebesség: 160 km/h - üzemanyagtartály: 5,6 kg-H2 (700 bar-on)
hatótáv: 500 km (650+? km) feltöltés ~3-4 perc az FCEV jármű is lényegében hibrid jármű: (fékezési energia „visszatáplálás” megoldható, akár csak a BEV járműveknél)
Csehországi (Skoda) HFC busz demonstrációs projekt 2009-től; kijelző az utastérben
kép: Global Hydrogen Bus Platform
A következő 3-4 év… Toyota: jelenlegi értékesítés <1000 db/év. Terv 2020-ra: 30.000 db/év. 2019-ben, a 2020-as Tokiói Olimpia előtt piacra bocsátják a hidrogén tüzelőanyag-cellás Toyota Mirai újabb változatát, amely számottevően olcsóbb lesz, mint a mostani Mirai változat. A japán kormány célja egyebek mellett, hogy tüzelőanyag-cellákkal valósítsák meg az olimpiai falu villamosenergia-ellátását. (Telepített energiatermelő alk.) HTC buszokkal szállítanák a sportolókat az olimpiai faluból a sportesemények helyszínére Tokió város önkormányzata 330 millió USD-t fordít az olimpiáig csak hidrogén töltőállomások létesítésére a városban és környékén Lexus: bejelentett piacra lépési időpont: 2020 ekkor kezdik gyártani az összkerék meghajtású Lexus LF-FC (négyajtós, tüzelőanyag-cellás szedan) modelljét és bevezetését az észak-amerikai piacra. Detroit Auto Show 2016. (kép: autonews.com)
A következő 3-4 év… Mercedes: várható piacra lépés 2018: Mercedes GLC – hatótáv: 600 km 2017: Mercedes GLC F-Cell, fuel-cell plug-in hibrid (korábban Mercedes F-Cell B Class formában, már 2014 körül tervezték a piacra lépést) Kép: forbes.com
Audi: 2015. február: 50 millió USD értékű tüzelőanyag-cellás szabadalmat vásárolt az Audi a Ballard cégtől. Emellett a Volkswagen csoport 2019-ig meghosszabbította a Ballarddal való fejlesztési együttműködését és mérnöki szolgáltatások igénybevételét, melynek értéke ezen időszakban további kb. ~60 millió USD. Az Audinál egyelőre nincs bejelentett piacra lépési időpont. Audi A7 H-tron prototípus. (Plug-in hibrid) (Kép: volkswagenag.com)
Audi H-tron Quattro, Detroit Auto Show 2016 (Kép: Audi AG)
További gyártók a fentieken túl még számos további gyártó fejlesztett HTC modelleket, azonban ezek általában a tanulmányautók szintjén vannak, és/vagy a gyártók nem határoztak meg – egyelőre – piacra lépési időpontot. E gyártók illetve modellek, a teljesség igénye nélkül: BMW i8 Hydrogen, Chevy Volt Hydrogen, Chrysler ecoVoyager, Daihatsu Tanto FCHV, Fiat Panda Hydrogen Concept, Ford Focus FCV, GM Hy-wire, GM HydroGen, Kia Borrego FCEV, Nissan X-Trail FCV, Peugeot H2Origin, Renault Scenic ZEV H2, VW Golf HyMotion
Illusztráció: tüzelőanyag-cella (stack) Nissan X-trail FCV (kép: nissan-global.com)
Renault Kangoo ZE H2 (range extender FC)
Stratégiai áttekintés
Az elektromos hajtásláncokon belül „nagyon fontosnak” tartottak 2020-ban. A válaszadók %-os megoszlása (évről-évre) a tekintetben, hogy a felsorolt elektromos hajtásláncokat mennyien tartják nagyon fontosnak 2020-as perspektívában. Forrás: KPMG, Global Automotive Survey 2015
A legfontosabbnak ítélt autóipari trendek 2025-ig. A jobb oldali (%) oszlopban azon felsővezetők aránya látható, akik az adott trendet „rendkívül fontosnak” jelölték meg válaszukban. Forrás: KPMG, Global Automotive Survey 2016
Hidrogén üzemanyag-cellás buszok 2014 december: 5 vezető európai buszgyártó közös szándéknyilatkozata HTC buszfejlesztésről: Daimler Buses (EvoBus), MAN, Solaris, Van Hool, VDL Bus & Coach (további aláírók: Hamburg, London) Jelenlegi célkitűzés: 2020-ra ~3-400 db HFC busz az EU-ban („early commercialization phase”) London
Madrid
Európa jelenlegi legnagyobb HFC busz demo projektje: Aberdeen (Skócia): 10 db HFC busz. Hidrogén előállítás: elektrolízissel on-site: 1 MW. kép: Aberdeen City Council
Kb. 2005-től kiterjedt HFC busz demó projektek az EU számos városában: London, Hamburg, Berlin, Milano, Barcelona, Stockholm, Luxemburg, Bolzano, Cologna, Oslo, Whistler, … kép: www.ngvjournal.com
Egyéb, „mobilitáshoz” kapcsolódó alkalmazási területek (korai piac): HTC alapú anyagmozgatás Mercedes-Benz US International Inc. (Kalifornia, USA) ~200 db HTC targoncaflotta egyetlen telephelyén 14 db telephelyi hidrogén diszpenzer BMW: Spartanburg (South Carolina, USA) 230 db HTC targoncaflotta egyetlen telephelyén 8 db telephelyi hidrogén diszpenzer
A világon jelenleg: ~1,5-2 millió (!) hidrogéntankolás/év biztonságosan
Az említés szintjén: Kína: HFC villamos
kép: railwaygazette.com
Sifang Co. 70 km/h, 100 km hatótáv
Németország: HFC vonat 2017-től
kép: Alstom
2017 végétől Alsó-Szászországban normál vasúti forgalomban közlekedik. 600-800 km hatótáv
Hidrogén töltőállomások
Hidrogén töltőállomások (HRS) – a JELEN HRS-ek száma világszinten (2016. január):
214 db
(megjegyzés: teljesen pontos szám nem ismerhető, időnként ellentmondások vannak: nyilvános / magán HRS; demó / K+F célú HRS, amely a projekt végén bezár; stb.)
2015-ben megnyitott HRS-ek száma:
54 db
ebből: 48 db nyilvános 6 db nem nyilvános (pl. buszok, céges flották) Európai helyzet:
forrás: TUEV Sued & LBST (2016. jan.) alapján MHTE saját szerkesztés
Hidrogén töltőállomások
Hidrogén töltőállomások (HRS) Európában – a JELEN Az FCEV járművek jelenlegi nagy előnye: 1) Hatótáv 500+ km (de egyes gyártók 600+ km-t is megadnak)* 2) Teljes feltöltés időszükséglete hidrogénnel: 3-4 perc Pl.: egy Stuttgart – München táv oda-vissza kényelmesen megtehető, megálló nélkül.
forrás: Ludwig-Bölkow-Systemtechnik (2016. jan.)
* A hidrogén tárolás fejlődésével várhatóan ez is tovább fejlődik, nem csak az akkumulátoros járművek hatótávja.
Hidrogén töltőállomások
Hidrogén töltőállomások (HRS) – a JÖVŐ „Hydrogen Roadmap”-ek: Németország, UK, Japán, Franciaország, Skandinávia, USA, Kalifornia,… Németország: H2 Mobility Germany (JU) 400 H2 töltőállomás 2023-ra Első 50 HRS: Berlin, Hamburg, Düsseldorf, Frankfurt, Stuttgart, München és az őket összekötő autópályák mentén létesül. H2 Mobility (Germany) vállalati tagjai: Air Liquide, Daimler, Linde, OMV, Shell, Total forrás: NOW GmbH
Hidrogén töltőállomások
Hidrogén töltőállomások (HRS) – a JÖVŐ
Roadmap célkitűzései: 15 db HRS 2015 végéig 65 db HRS 2020 végéig = „initial coverage to start the market” 1150 db HRS 2030 = „full national coverage”
(Kép: UK H2Mobility)
1,6 millió FCEV (UK)
A UK H2Mobility tagjai:
forrás: UK H2Mobility
Hidrogén töltőállomások
Üzemanyag töltőállomások – a JÖVŐ: multi-energia töltőállomások ?! Tulajdonképpen jelenleg is léteznek, alakulnak: - benzin, dízel - LPG - E5, E85, E10 (bio-etanol)
hidrogén
Képek forrása: FCH JU
- CNG, LNG - villamos energia - hidrogén
Berlin , átadási ceremónia, 2014. szept. Kép: NOW GmbH. TOTAL Deutschland GmbH, Daimler AG , Linde AG, RWE Effizienz GmbH, Federal Ministry of Transport
Hidrogén töltőállomások
Üzemanyag töltőállomások – a JÖVŐ: (VER) hálózati szolgáltatásokat is nyújtó töltőállomások – többszörös hasznú intézkedések Példák az FCH JU pályázati kiírásaiból: • FCH-02.10-2014: Központi, nagy teljesítményű elektrolizáló megvalósíthatóságát szolgáló demonstráció, amely villamos rendszerszintű szolgáltatásokat is nyújt és hidrogén ellátást, disztribúciót is biztosít („multiple high value markets”). • FCH-02-7-2016: Gyors válaszidejű, nagyléptékű elektrolízis üzem demonstrációja, amely villamos hálózati szolgáltatásokat nyújt és hidrogént állít elő.
Többszörös hasznú intézkedés lehetősége: i) közlekedési megújulók, ii) energiatárolás, iii) VER kiszabályozás, iv) dekarbonizáció, v) levegő- és zajvédelem érzékelhető hatás természetesen csak megfelelő penetráció esetén jelentkezik. Európa jelenlegi legnagyobb H2töltőállomása: belvárosi környezetben
Integrált vs. magában álló („stand alone”) kivitel Konténeres szállítás, gyors telepítés
Kép: H2 Logic
forrás: Clean Energy Partnership (CEP) Project
Köszönöm a figyelmet! www.hfc-hungary.org
[email protected]
