Sv: 32 A hjemmelading - Anbefalinger og erfaringer

[eivhelle]

Ja, der var jeg litt for rask og tolket det som om du mente at en tank på 8300 liter var nok til fire biler og ikke en. Gjorde ingen kontrollregning og gikk rett i baret.
Men å trekke konklusjonen at det vil bli en tidobling av antall tankbiler er nok litt drøyt allikevel. Mye av hydrogenet vil bli produsert lokalt og behovet for transport av hydrogen vil derfor ikke bli så omfattende. Det kan også hende at hydrogen også vil bli transportert i flytende form eller i rørledninger.

Hydrogen i flytende form vil måtter transporteres nedkjølt til under -252 grader. Og gassrørledninger som kan takle hydrogen vil bli svært kostbare å bygge. Så jeg vil tro at det tross alt er mest økonomisk å kjøre med tanker på 250 bar trykk.

Og selv om man skulle produsere 80% av hydrogenet lokalt vil man likevel få en dobling av transport med tankbil for de siste 20 prosentene.

[Griffel]

Hvis man skal produsere lokalt kan man ikke lenger bruke såkalt "innstengt kraft" som ellers ville gått til spille. tilgjengeligheten på vindkraft er lav.

Produksjon av hydrogen vil da også belaste fordelingsnettverket 2-3 ganger mer enn for eksempel lading av batteribiler.

Ikke nødvendigvis riktig. Andel av vindkraft skal økes betydelig dermed vil det i perioder bli overskudd.
Overskudd betyr at det produseres med energi enn forbruk. Lokal produksjon øker forbruket like mye som en sentral produksjon, men forutsetter selvfølgelig også ledig kapasitet i nettet, nå vil jo overproduksjon lettest oppstå når forbruket er lavt og nettet samtidig har ledig kapasitet.

At anlegget må dimensjoneres med lagring er klart, det er jo nettopp behovet for lagring av energi som er motoren i utvikling av hydrogen som energibærer, lagringsbehovet er det samme om det lagres sentralt eller distribuert. Hydrogen kan ikke konkurere med strøm fra vannkraft som via en husinstallasjon går direkte til batteri i en elbil. 2-3 ganger høyere belastning av fordelingsnettverket er en betydelig overdrivelse.

[eivhelle]

At lokal hydrogenproduksjon vil belaste strømnettet mer enn direkte lading er enkel matematikk. Når batteribilen bruker energi 2.5-3 ganger mer effektivt må nødvendigvis energiforbruket øke med tilsvarende faktor for hydrogen produksjon.

En annen ting er hvor stor lagerkapasitet man skal ha på stasjonene. Med tilsvarende værforhold som vi har hatt den siste uken, med lite vind og lave temperaturer, er det minimalt med overskudd av strøm for hydrogenproduksjon. Hvis produksjonsanlegget skal ha noen funksjon som buffer, må man i så fall ta høyde for en til to ukers forbruk. En stasjon som skal levere 500kg daglig må da kunne lagre minst 5000kg. Ved et trykk på 250 bar vil det tilsvare et tankvolum på 278m³ eller 278000 liter som er et ganske voksent tankanlegg som vil kreve en god del plass (En tank på 10m høyde og 6m i diameter). Og da snakker vi om en stasjon som kan betjene 100 biler om dagen, eller en bilpark på 1000 biler som tanker hver 10. dag.

[Griffel]

En annen ting er hvor stor lagerkapasitet man skal ha på stasjonene. Ved et trykk på 250 bar vil det tilsvare et tankvolum på 278m³ eller 278000 liter som er et ganske voksent tankanlegg som vil kreve en god del plass (En tank på 10m høyde og 6m i diameter). Og da snakker vi om en stasjon som kan betjene 100 biler om dagen, eller en bilpark på 1000 biler som tanker hver 10. dag.

Nå benytter en jo 700 bar tanker i bilen, hvorfor da 250bar. Flytende eller lagret som hydrid er også alternativer for langtidslagring.  Virkningsgrad  kan forbedres. Virkninsgrad batteri og lader kan ikke bli stort bedre enn det er idag, det er ingen fysiske lover som hindrer FC i å nerme seg disse.

Det virklige problemet er pris på FCs. Nå når dette nermer seg komersielle nivåer vil disse forhold endre seg.

[NegativeElectrode]

Mye interessant her.

Det virker nesten som H2-gjengen selger inn denne teknologien basert på hva det vil koste for H2-produksjon med billig overskuddskraft i liten skala som skal dekke behovet for et stort antall biler.

Hvis fuelcell-eiere ikke skal måtte trekke kølapp for å få fylle om H2 som kun skal produseres med billig overskuddskraft med relativt liten lagringskapasitet på stasjonene, må det bli anderledes i praksis. Men om man klarer å få 100k fuelcellbiler på veiene, så er er det bare å starte melkingen av kundene. Når det virkelige regnestykket kommmer for en dag sitter det en stor mengde bileiere med skjegget i postkassa, litt sånn som dieselbileiere føler i dag.

[NegativeElectrode]

Nå benytter en jo 700 bar tanker i bilen. Flytende eller lagret som hydrid er også alternativer.  Virkningsgrad  kan forbedres. Virkninsgrad batteri og lader kan ikke bli stort bedre enn det er idag, det er ingen fysiske lover som hindrer FC i å nerme seg disse.

Det virklige problemet er pris på FCs. Nå når dette nermer seg komersielle nivåer vil disse forhold endre seg.

Er det slik at komprimering av H2 for lagring krever en god del energi, samt at dekomprimering i bilen fører til nedkjøling så man må tilføre varme for å hindre frysing av fuelcellene?

[Griffel]

Er det slik at komprimering av H2 for lagring krever en god del energi

Det spørs hva en mener med en god del. Det krever enrgi, og skal en komprimere store mengder er det sikkert bra om en kan utnytte varmen.

samt at dekomprimering i bilen fører til nedkjøling så man må tilføre varme for å hindre frysing av fuelcellene?

ved vanlige temperaturer fører ikke dekompresjon av hydrogen til nedkjøling.

[ladov]

...
Det virker nesten som H2-gjengen selger inn denne teknologien basert på hva det vil koste for H2-produksjon med billig overskuddskraft i liten skala som skal dekke behovet for et stort antall biler.
...

For min egen del selger jeg ikke inn noe som helst men jeg vil gjerne advare mot å avskrive hydrogenbilen helt all den tid den løser et veldig reelt problem.

Selvfølgelig, skulle det dukke opp et batteribyttenettverk som var så bra og billig at alle, inkludert fattigfolk, kunne godta det, så vil hydrogenbilen sannsynligvis dø en stille død..

[eivhelle]

Nå benytter en jo 700 bar tanker i bilen. Flytende eller lagret som hydrid er også alternativer.  Virkningsgrad  kan forbedres. Virkninsgrad batteri og lader kan ikke bli stort bedre enn det er idag, det er ingen fysiske lover som hindrer FC i å nerme seg disse.

Det virklige problemet er pris på FCs. Nå når dette nermer seg komersielle nivåer vil disse forhold endre seg.

Selvfølgelig er det mulig å forbedre effektiviteten i alle komponenter i batteriebiler også. Det er tap i alle ledd i energikjeden som fortsatt kan reduseres ved utvikling av teknologien.

Det største problemet med hydrogen er at lagringen tar opp for mye plass i bilen. Selv ved et såpass ekstremt trykk som 700 bar kreves det 125 liter tankkapasitet å lagre nok  hydrogen til å kjøre 500 km. Med flytende hydrogen kunne vi redusert nettovolumet til 70 liter, men da ville man måttet installere kjølesystem og tanker som skal holde temperaturen under 250 minusgrader. Og det ville neppe tatt mindre plass, i tillegg til at det vil være mye mer komplisert å gjøre om flytende hydrogen til gass med riktig trykk og temperatur for fuel cellen. Metallhydrider er også dårlig egnet for å bruke i bil, og vil først og fremst være et alternativ for stasjonær lagring.

[Griffel]

Virkninsgrad batteri og lader kan ikke bli stort bedre enn det er idag, det er ingen fysiske lover som hindrer FC i å nerme seg disse.

Selvfølgelig er det mulig å forbedre effektiviteten i alle komponenter i batteriebiler også. Det er tap i alle ledd i energikjeden som fortsatt kan reduseres ved utvikling av teknologien.

Lader batteri har en virkningsgrad nær 90%  før framdrift,  H20system før framdrift nær 50%. Altså har batterisystemet ikke samme mulighet til forbedring.

[Griffel]

Det virker nesten som H2-gjengen selger inn denne teknologien basert på hva det vil koste for H2-produksjon med billig overskuddskraft i liten skala som skal dekke behovet for et stort antall biler

Da må jeg konstantere at du ikke har forstått det jeg skriver.

[Beckern]

Nå benytter en jo 700 bar tanker i bilen. Flytende eller lagret som hydrid er også alternativer.  Virkningsgrad  kan forbedres. Virkninsgrad batteri og lader kan ikke bli stort bedre enn det er idag, det er ingen fysiske lover som hindrer FC i å nerme seg disse.

Tror kanskje det faktum at energien skal omvandles til helt andre former flere ganger er et seriøst stort hinder der.

[Griffel]

Nå benytter en jo 700 bar tanker i bilen. Flytende eller lagret som hydrid er også alternativer.  Virkningsgrad  kan forbedres. Virkninsgrad batteri og lader kan ikke bli stort bedre enn det er idag, det er ingen fysiske lover som hindrer FC i å nerme seg disse.

Tror kanskje det faktum at energien skal omvandles til helt andre former flere ganger er et seriøst stort hinder der.

700 bar ser ut til å være standard i bil. Min kommentar var til talleksempelet i innlegg rett før om hvor stor en 250bar lagertank vil bil. Alternativer er altså høyere trykk (så slipper en ekstra komprimering ved fylling) eller andre alternativer for stasjonær lagring av H2.

[ohowl]

Ok...

La oss starte enkelt med standard temperatur og trykk (STP), som er 0 grader Celsius og 1 bar

En elektrolyseprosess med 100% effektivitet vil forbruke ~12MJ per kubikkmeter H2 ved STP.

Ved STP er 1kg H2 ca. 11 kubikkmeter gass.

Altså kreves det 12MJ * 11m3 = 132MJ(!) energi per kilo H2 (36.7kwH) om vi har en 100% effektiv elektrolyseprosess. Dette er vi ikke i nærheten av å ha i dag.

Energibehovet for selve elektrolyseprosessen som genererer nok H2 til å fylle en Mirai (om vi ser bort fra tap i fylling og overføring mellom tanker) er altså 183,5kWh.

Best-case og uoppnåelig? Ja, men la oss fortsette.

For denne energimengden kommer Miraien seg 502km avgårde etter EPA-syklusen, som ikke er så langt fra å være representativ for reell rekkevidde.

Teoretisk sett er minste mengde energi vi kan klare oss med for å komprimere 1kg H2 til 700bar litt under 1,4kWh, men reelt sett ligger ligger dette mellom 1,7 og 6,4kWh, om vi skal tro DOE borti statene. Dette er dog tall fra 20bar til 700bar, ikke fra 1bar, så for vårt eksempel burde vi egentlig legge oss enda høyere. Men la oss bruke minste mulige mengde energi:

Da er vi kommet opp i _minst_ 190,5kWh for å produsere og komprimere nok H2 til å fylle en Mirai.

Leaf 2015-modell får et forbruk på 30kWh per 160km etter samme EPA-syklus som nevnt for Mirai. En Leaf ville altså kommet seg nesten dobbelt så langt på samme strømforbruk som må til utelukkende til produksjon og komprimering av hydrogen (i en urealistisk effektiv verden) om vi inkluderer tap forbundet med lading/elmotoreffektivitet. Overføringstap vil såklart gjelde i begge tilfeller.

Dette vil kanskje bedre seg noe for hydrogenbilen etterhvert som brenselsceller blir mer effektive (dersom man oppnår betydelig bedre effektivitet i produksjon og kompresjon), men for småskalaformål som bilmotorer vil de nok aldri bli spesielt mer effektive enn de er i dag.

Vi snakker fysiske lover som gjør bruk av hydrogen til persontransport til en direkte dårlig idé for andre enn de som måtte ønske å forbli på status quo, eller rett og slett er glad i ineffektivitet.

Vi trenger ikke en gang ta for oss alt som vil gjøre bildet enda mørkere:

* La oss se bort fra energibehovet for å prosessere/transportere rent vann til produksjonsstedet, overføringstap fra kraftproduksjonssted til H2-produksjonssted.
* La oss se bort fra at energi tilsvarende 10% av energien en tankbil tar med seg vil bli kastet bort til framdriftsformål under en 300km kjøretur.
* La oss se bort fra at vi vil trenge vesentlig flere tankbiler enn det vi er avhengige av ved bruk av fossile drivstoff.
* La oss se bort fra energibehovet knyttet til nedkjøling av gassen for å redusere tap ved fylling
* La oss se bort fra behovet for svindyre hydrogenfyllestasjoner i omtrent samme utbredning som bensinstasjonene i dag

Hydrogen vil forbli et elendig alternativ uansett, og man trenger ikke være elbilentusiast for å se det. Man må bare forstå enkel fysikk og åpne øynene sine.

[NegativeElectrode]

Er det slik at komprimering av H2 for lagring krever en god del energi

Det spørs hva en mener med en god del. Det krever enrgi, og skal en komprimere store mengder er det sikkert bra om en kan utnytte varmen.

samt at dekomprimering i bilen fører til nedkjøling så man må tilføre varme for å hindre frysing av fuelcellene?

ved vanlige temperaturer fører ikke dekompresjon av hydrogen til nedkjøling.

En som har konstruert fuelcell racing karts burde vel vite litt om dette? For å ikke skade brenselcelle må hydrogenet varmes opp i underveis i dekomprimering. Det er mulig man kan få til en utveksling mellom overskuddsvarme i brenselcellen og nedkjølingen ved dekomprmering, men å si at det ikke fører til nedkjøling er feil iflg denne
http://ssj3gohan.tweakblogs.net/blog/11493/why-fuel-cell-cars-dont-work-part-2