Mayer Zoltán: Tüzelőanyag-cellás járművek és a kapcsolódó hidrogén-töltőinfrastruktúra helyzete, várható fejlődése

Átírás

1 Mayer Zoltán: Tüzelőanyag-cellás járművek és a kapcsolódó hidrogén-töltőinfrastruktúra helyzete, várható fejlődése Budapest, október 19. E-mobilitás másképpen II konferencia

2 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,

3 Toyota Mirai: dec. 15 óta normál kereskedelmi forgalomban (Japánban); 2015 / USA, EU Képek forrása: newsroom.toyota.com 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 o C-ig biztosított a hidegindítás, és a tüzelőanyag-cella viszonylag gyorsan tud ilyen hidegben is teljesítményt leadni. A fejlődés sebessége miatt: nem szabad, téves következtetésre vezet akár 4-5 éves szakirodalmak, adatok alapján aug.: ítélni! 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

4 Honda Clarity Fuel Cell piacra lépés Japánban 2016 tavaszán október, Tokyo Auto Show - piacra lépés Japánban: 2016 március - a jármű villanymotorja 130 kw teljesítményű (+ egy kis Li-ion akkumulátor) - ára: bruttó ~ USD - szükség áramforrás (~9 kw biztosítása) V2G (Vehicle to Grid előszele ) (kép: aoutoblog.com) - 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

5 Hyundai ix35 Fuel Cell Hyundai ix35 Fuel Cell: 2013 óta kb. ~1000 értékesített db (lízingkonstrukcióban) Hyundai Motor Co júliusi bejelentés: asTéli Olimpia (Pyeongchang) előtt: 2. generációs Hyundai Fuel Cell - Hyundai Fuel Cell busz fejlesztés (bemutatása a 2018-as Téli Olimpián) ig a cégcsoport28 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

6 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 - hatótáv: 500 km (650+? km) - feltöltés ~3-4 perc 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) az FCEV jármű is lényegében hibrid jármű: Csehországi (Skoda) HFC busz demonstrációs projekt 2009-től; kijelző az utastérben (fékezési energia visszatáplálás megoldható, akár csak a BEV járműveknél) kép: Global Hydrogen Bus Platform

7 A következő 3-4 év Toyota:jelenlegi értékesítés <1000 db/év. Terv 2020-ra: db/év 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-tfordít 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 (kép: autonews.com)

8 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: 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)

9 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: BMWi8 Hydrogen, Chevy Volt Hydrogen, Chrysler ecovoyager, Daihatsu Tanto FCHV, Fiat Panda Hydrogen Concept, Ford Focus FCV, GMHy-wire, GM HydroGen, Kia Borrego FCEV, NissanX-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)

10 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. 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 Forrás: KPMG, Global Automotive Survey 2015

11 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) London Madrid Jelenlegi célkitűzés: 2020-ra ~3-400 db HFC busz az EU-ban ( early commercialization phase ) Kb től kiterjedt HFC busz demó projektek az EU számos városában: London, Hamburg, Berlin, Milano, Barcelona, Stockholm, Luxemburg, Bolzano, Cologna, Oslo, Whistler, Európa jelenlegi legnagyobb HFC busz demo projektje: Aberdeen (Skócia): 10 db HFC busz. Hidrogén előállítás: elektrolízissel on-site: 1 MW. kép: Aberdeen City Council kép:

12 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

13 Az említés szintjén: Kína: HFC villamos Németország: HFC vonat 2017-től kép: railwaygazette.com kép: Alstom Sifang Co. 70 km/h, 100 km hatótáv 2017 végétől Alsó-Szászországban normál vasúti forgalomban közlekedik km hatótáv

14 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 Európai helyzet: ebből: 48 db nyilvános 6 db nem nyilvános (pl. buszok, céges flották) forrás: TUEV Sued & LBST (2016. jan.) alapján MHTE saját szerkesztés

15 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.

16 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

17 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

18 Hidrogén töltőállomások Üzemanyag töltőállomások a JÖVŐ: multi-energia töltőállomások?! Tulajdonképpen jelenleg is léteznek, alakulnak: - benzin, dízel -LPG - E5, E85, E10 (bio-etanol) hidrogén -CNG, LNG -villamos energia -hidrogén Képek forrása: FCH JU Berlin, átadási ceremónia, szept. Kép: NOW GmbH. TOTAL Deutschland GmbH, Daimler AG, Linde AG, RWE Effizienz GmbH, Federal Ministry of Transport

19 Hidrogén töltőállomások Üzemanyag töltőállomások a JÖVŐ:(VER) hálózati szolgáltatásokat is nyújtó töltőállomások többszörös hasznú intézkedések Példák az FCH JU pályázati kiírásaiból: FCH : Központi, nagy teljesítményű elektrolizáló megvalósíthatóságát szolgáló demonstráció, amely villamos rendszerszintű szolgáltatásokat is nyújt és hidrogén ellátást, disztribúciót is biztosít ( multiple high value markets ). FCH : 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 H2- töltőállomása: belvárosi környezetben Konténeres szállítás, gyors telepítés Integrált vs. magában álló ( stand alone ) kivitel forrás: Clean Energy Partnership (CEP) Project Kép: H2 Logic

20 Köszönöm a figyelmet! mayer.zoltan@hfc-hungary.org