Bränslecellsmyter

Pratar man med folk om elbilar poppar alltid ämnet bränsleceller upp förr eller senare. Precis som för elbilar finns det ett antal myter kring bränsleceller också. Låt oss titta på några av dem.

 

- Bränslecellsbilar är miljövänliga.

Låt oss börja med den största myten på en gång. Bränslecellsbilar tankas med väte. Men det finns inga vätgasfyndigheter på jorden. Vätgas framställs industriellt, på olika sätt. Vätgas framställs idag till 95% från naturgas – dvs av fossila bränslen. Det går att framställa vätgas på miljövänligt sätt -tex genom elektrolys av vatten- men de metoderna är så energikrävande att de inte är lönsamma. Kör du en bränslecellsbil idag kör du den på fossilt bränsle helt enkelt.

 

- Bränsleceller har inga rörliga delar. De är därför väldigt pålitliga.

Det är sant, själva bränslecellen i sig har inga rörliga delar. Men för att få in vätgasen i bränslecellen och för att få bort restprodukterna behövs det ett myller av högtrycksslangar, ventiler, kompressorer och pumpar. Tittar man tex under motorhuven på en bränslecellsdriven Hyundai Tucson FC så ser det mer virrvarrigt ut än bensinmotorn. Och Hyundai deklarerar stolt att de har lyckats reducera oljudet som kommer från alla kompressorer och pumpar i bilen! Grattis.

 

- Drömmen om bränslecellsbilar hålls vid liv av oljelobbyn, att biltillverkare satsar på dem är en global sammansvärjning.

Medan oljelobbyn säkert gläds åt att vätgas framställs av naturgas från oljekällorna så är det ändå lite för enkelt att prata om sammansvärjning. Det handlar snarare om skalbarhet och traditioner.

Bränsleceller tillskrivs ett antal fördelar som de defacto inte har, men deras största fördel brukar det inte ofta talas om: skalbarhet.

Redan idag använder Tesla Motors uppemot en fjärdedel av all världens tillverkade 18650 battericeller för att bestycka sina bilar med. För att kunna lansera Tesla Model E om några år, och komma upp i 500 000 tillverkade bilar per år, kommer de att behöva bygga en gigantisk batterifabrik med lika stor tillverkningskapacitet som all världens batterifabriker tillsammans. Hur skulle då till exempel Toyota göra, som tillverkar 10 miljoner bilar om året? De inser att det är omöjligt att bygga tillräckligt många batterifabriker för att försörja alla sina bilar med batterier. För att inte tala om bussar och lastbilar.

Vätgas å andra sidan kan framställas i enorma kvantiteter. Det är enklare att bygga vätgasfabrik med kapacitet för att försörja en miljon bilar än att bygga batterifabrik för lika många bilar. Och -mycket viktigt- det är inte Toyota som ska behöva bygga vätgasfabriken. Toyota tillverkar bilarna med en bränslecell i, och en tom tank, och säljer bilarna. Sedan får andra aktörer se till att det finns vätgas att tanka bilarna med. Precis som idag med dagens bensinbilar, alltså. Man följer traditionella fotspår.

Det handlar alltså inte om bränsleceller eller batteribilar i framtiden – det blir nog både och.

 

Tagged , . Bookmark the permalink.
  • GF_Halmstad

    Bra sammanfattning Tibor!

    Vill bara tillägga att Elon Musk brukar kommentera vätgas med att även i en framtida, bästa teoretiskt tänkbara scenariot är vätgas bilarnas verkningsgrad sämre än får de elbilar som levereras idag!!!!

    Och om vi oroar oss för dagens olycksrisk med batteribilar vad blir det inte då när alla kör omkring med högexplosiv vätgas?

  • daoops

    Bra artikel!
    Förstår att du inte vill göra den för lång heller, men en till vinkel är att kolla på processen från a till b. Nu kan jag inte alla steg men sett nån artikel (seeking alpha kanske?) som beskriver det väldigt bra med kostnaden på varje steg mer specat. Men ungefär så här:

    Vätgas:
    Omvandla nån energikälla till el för att skapa vätgas -> Tom tankbil till omvandlingsstation -> Full tankbil till mack -> Transportera din bil till macken -> Transportera din bil från macken -> Omvandla tillbaks vätgasen till el i din bil -> köra dit man vill.

    El
    Generera el -> Föra över elektroner till bilen i ditt garage -> Köra dit man vill.

    Nu hänger vi ju alla på samma ställe och det är lite att mässa till kören, men nu när batterier visar sig fungera alldeles utmärkt så är det så jädra konstigt att tex Toyota inte släpper taget om hörnflaggan.

    Och jag har en konspirationsteori, vill ni höra?

    Toyota äger ju redan en bra bit av Tesla. Konspirationsteorin här säger att i den dealen ingick det en option att köpa 51% av teslaaktierna 2020 för säg $200B. (20x vad det är värt idag, ingen aning, men nån siffra som känns hög idag).
    Eftersom Toyota har den dealen forskar dom såklart inte på LiIon utan anser sig ha ett frikort. Istället satsar dom på bränsleceller, dels för att hålla konkurrensen nere på LiIon (många som nog lyssnar på Tyouta), men också för att försäkra sig ifall det nu skulle bli det som slår så har dom både hängsle och livrem.

    Varför tror jag över huvud taget att Tesla vill säljas då? Till att börja med så är det inte snack om det fören en genIII är släppt och den är succé så det är inte runt hörnet. Men sedan ser jag en enorm potential i giga-factory. Gick precis nån här utanför mitt fönster med en lövblås som väsnades något enormt. En liten snabbräkning säger mig att ett litet 10-15kg teslabatteri på ryggen skulle hålla för honom en dag. Och applikationerna från båtar, bussar, lastbilar…osv gör att personbilar blir ett väldigt litet segment. Och vi vet ju hur Elon fungerar. Så om man tänker att ”Tesla” i framtiden mer kommer att stå för drivlina och batteri, och att vilken tåg/buss/biltillverkare som helst står för resten så tror jag det kommer att gå fortare att dra ned på fossil användning i världen. Och om man kollar vad Elons bolag gjort för rymt/solceller och bilar så finns det ju en möjlighet att han skulle kunna utnyttja sin genialitet och sitt geni-team till att göra samma sak för batterierna. (inte för att förringa Panasonic på något sätt, men det kanske finns delar dom inte tänkt på)

    Så helt enkelt, Elons grej är inte att förvalta, så när Tesla väl är en given succe med en milj + bilar på vägarna tror jag han är redo för nästa utmaning. Och jag tror det är giga factory. Och då måste ju nån köpa hans delar av tesla. Och hur skulle Toyota kunna vara så korkade att dom satsar på bränsleceller utan att ha ett äss i fickan? Och vad ingick egentligen i dealen när Toyota investerade? (kan vara så att Daimler har samma deal).

    Så med avseende på att man alltid skall vara konspiratorisk mot konspirationsteorier, har jag fått med mig nån? :)

  • Pingback: Nobelprisvinnande batteriet - Tesla Club Sweden

  • Axel Svensson

    Bra artikel som vanligt. Jag skulle även vilja ta upp ett par andra saker. Vätgas är mindre effektiv än el. Detta visar sig t.ex. i milkostnaden jämfört med både bensin/diesel men framför allt elbilar. En annan sak att tänka på är det som kallas Hydrogen embrittlement som påverkar både bilarna och tankstationerna. Detta gör att tankstationer och bränslesystemet i bilen blir väldigt dyra och dessutom måste underhållas.

    http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_embrittlement

  • Axel Svensson

    Kom på en sak till, produktionen av vätgas är nog rätt skalbar. Bara att trycka in mer energi så får man mer vätgas även ifall det egentligen är slöseri med energi eftersom den skulle kunna användas direkt till elbilar och då med mycket bättre verkningsgrad. Produktionen av vätgasbilar verkar dock ha en del problem. En av de största förespråkarna för vätgas och den största biltillverkaren Toyota planerar att deras ”framtidsbil” Mirai ska produceras i hela 10 000 exemplar för den amerikanska marknaden fram till och med 2025… Det rör sig alltså om 1000 bilar per år i snitt under 10 år. Huvudanledningen till detta är nog att främsta syftet för Toyota att sälja vätgasbil i USA är att möta minimumkraven på antal bilar med noll koldioxidutsläpp. Man vill dock inte sälja för många eftersom man går back på varje bil som säljs trotts att den är väldigt dyr ($60 000) för att vara en bil i Yaris-klassen…

  • Georg Ransson

    På grund av direkta felaktigheter i artikeln ovan skriver jag nu detta inlägg för att komma till rätta med detta.

    – Bränslecellsbilar är miljövänliga.
    Bränslecellsbilen är miljövänlig om man tankar den med miljövänlig vätgas, precis på samma sätt som elbilar. Skillnaden är bara att elbilen kräver ett väldigt omiljövänligt batteri som väger flera hundra kilo. Av denna anledning skulle jag säga att bränslecellsbilen har större möjligheter att bli miljövänlig än elbil.

    – Bränslecellsbilar är lika snabba att tanka som bensinbilar.
    Vi har hittills två tankstationener i sverige för vätgas och nu har man en tankhastighet på 3 minuter totalt [1]. Tank hastigheter begränsas av själva tankstationen så att säga att bränslecellsbilen tankar långsamt är felaktigt.

    [1] http://magasin.ok.se/5/

    • Axel Svensson

      Bränslecellsbilar är som du säger endast hyfsat miljövänliga om de tankas med vätgas producerad på miljövänliga produkter och miljövänlig el. De kommer dock att krävas ca tre gånger så mycket el jämfört med elbilen. Batterierna i en elbil är återvinningsbara. Detta tillsammans gör att bränslecellsbilen alltid kommer att vara mindre miljövänlig än en elbil, vätgasbilen är helt enkelt mindre effektiv.

      Hur lång tid det tar att tanka vätgas beror naturligtvis på både vätgasstation och bilen men om vätgasstationen måste upprätthålla högt tryck hela tiden för att vara beredd på att tanka eventuellt kommande bil så kommer energiåtgången och driftskostnaderna på vätgasstationerna bli ännu högre. Om bilen har ett lägre tryck så kommer inte lika mycket bränsle få rum eller så måste tanken vara ännu större. Redan idag tar systemet upp mer plats än vanlig fossiltank samtidigt som det väger mer än fossiltanken.

      • Georg Ransson

        Vänligen bifoga källor till
        – Krävs tre gånger så mycket el jämfört med elbilen
        – Batterierna är återvinningsbara

        Att det finns förluster när man tankar vätgas eller ladda el batterier är väl känt. Vad som är väsentligt är den totala energiåtgången när man jämför de olika teknikerna.

        Jag blir imponerad nästa gång jag ser en artikel eller kommentar som faktiskt innehåller lite beräkningar och källhänvisningar.

        • Axel Svensson

          Intressant att du kräver källor och beräkningar när du själv inte presentera något annat än en länk till OK som inte innehåller en gnutta fakta eller uträkningar.

          Jag antar dock utmaningen! Först måste jag dock informera dig om att bränslecellsbilen är en elbil med batteri och elmotor precis som elbilen med enbart batteri och elmotor. Skillnaden är hur man valt att lagra energin, i vätgas eller i ett batteri. Kan också tilläggas att även ifall dagens batterier på inget sätt är lätta även ifall utvecklingen där går fram hela tiden så är inte heller bränsletankarna och bränslecellen i en bränslecellselbil lätta plus att dessa tar upp större plats än vad batterier tar. En av de få (kanske enda?) bränslecellsbilen som idag går att ”köpa”, Toyota Mirai, väger mer än i princip alla elbilar som finns på marknaden förutom Tesla Model S men Model S har 5+2 säten och Toyota Mirai har bara utrymme för 4. Det gör att den väger mer per säte. Räckvidden på Toyota Mirai är också endast 50 mil och skulle man vilja ha 100 mils räckvidd skulle Mirai antagligen bara ha plats med 3 kanske till och med bara 2 säten, föraren + passageraren.

          Det finns flera sätt att komma fram till inneffektivieten för vätgas som energibärare till bränslecell i elbilar gentemot el lagrad i batteri. Samtliga kommer fram till ungefär samma resultat även ifall en del är mer översiktliga. Det finns flertalet med studier som mer vetenskaplig försökt räkna ut Well to wheel på detta. Ett exempel på var du kan läsa att elektrolys-framställning av vätgas är en tredjedel så effektivt som batteri kan du t.ex. läsa i denna rapport:

          Well-to-wheel study of passenger vehicles in the Norwegian energy system: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360544206001939

          Visst går det åt lite mindre energi om man t.ex. använder naturgas så som ca 95% av all vätgas produceras men även då är BEV ca 30% effektivare än bränslecellsbilen plus att vätgasen då produceras på fossilgas och ger utsläpp av koldioxid.

          Det som gör att vätgas är så mycket mindre effektiv är att dels tappas 30% vid elektrolysen, ytterligare 10% vid komprimeringen och sedan får man bara tillbaka 40% när bränslecellen gör om vätgasen till el igen. För elbilar så tappas bara 7% vid laddningen och ytterligare 7% när batterierna levererar elen till motorerna.

          Jag misstänker att du redan kände till detta men ändå vill ha källor. Vad gäller effektiviteten på produktion av själva bilen som ett system så kan man ju bara kolla på priset per bil eller produktionsvolymerna för att få en uppskattning. Energi kostar pengar och denna kostnad är det alltid slutkunden som får betala.

          Den enda bränslecellsbilen som verkar finnas på marknaden idag är Toyta Mirai. Det är en 4-sittsig sedan som i Tyskland kostar i grundutförandet €78 540. Det är mer än samtliga elbilar på den tyska marknaden inklusive den billigaste versionen av Tesla Model S som har 5+2 säten. Räckvidden är visserligen lite högre på Mirai men med tanke på att elbilen ”tankar” du hemma och har full tank dagligen medan bränslecellsbilen måste du köra många mil får att komma till tankstationen så vinner elbilen alla dagar i vilket fall som helst. Du har endast full tank när du varit på någon av de få vätgasstationer som finns och där kunnat tanka fullt (bilket inte alltid går då dessa måste fyllas på med tankbil efter 10 fulltankningar då de i dag bara rymmer 50 kg vätgas).

          Lägg sedan på att världsledande bilproducenten Toyota beräknar att endast klarar av att bygga 2 000 av ”volymbilen” Mirai i år och 3 000 under 2017. Enbart lilla Tesla producerade över 50 000 elbilar förra året.

          Vätgas till bränsleceller har två stora problem, produktionen av vätgas och lagring av vätgas. Produktionen är antingen miljöförstörande eller kräver väldigt mycket energi. Lagringen är dels kostsam/svår och kräver stort utrymme. 5 kg vätgas (motsvarar 50 mils räckvidd) i 70MPa kräver en behållare med volym på 125 liter. Behållaren måste också vara cylinderformad och kan därmed inte gömmas så lätt.

          Till skillnad från bensin, diesel och vätgas så eldas inte energibäraren upp efter användning när det gäller batterier. Materialet i batterier finns alltså kvar efter användning. Här kommer ett tips till dig hur man återvinner batterier:

          http://lmgtfy.com/?q=recycling+batteries&l=1

          • dealer84

            En fråga som artikel inte täcker in och som jag ställer mig frågan till
            kring ”batteribilar” är att hur hanteras själva batterierna. Med tanke
            på att det finns ganska mycket speciella jordartsmetaler i dagens
            mobilbatterier och därmed misstänker jag att samma typer används i
            ”batteribilarna”. Det intressanta är, hur miljövänligt det med dessa
            batterier, om man tar hänsyn till gruvdriften?

            Ett stort problem med batteribilar är tillförlitligheten på räckvidden. Det är ganska få gånger i Sverige som temperaturen för optimala förhållanden på batteriet uppehålls. Temperaturen är sällan de 23 grader som anses vara optimalt, antingen så är det svinkallt och då går prestandan ner på batterierna, eller så är det för varmt och då förbrukas ganska mycket till AC:n. Människor är vane människor och jag tror att folk har svårt att ändra sig. Att det tar 30 – 45 minuter att ladda fullt en Tessla. Att kunna starta bilen i alla väder utan behöva oroa mig om jag kommer 20 eller 40 mil på en laddning är ganska avgörande.

            Sedan tror jag att produktionen av vätgas mycket väl kan öka. Ett argument för detta är att idag så går elpriset ner när det blåser mycket och många vindkraftverk kan helt enkelt inte få sålt sin el och tvingas antingen stänga av vindkraftverket för att det inte är lönsamt eller tvingas betala för att bli av med elen. Vätgas kan då innebära en kassako att sälja till bränslecellsbilen. Likaså kan bränsleceller bli en typ av backuplagring för kalla dagar då varken vindkraft eller solceller används. Många fokuserar också på att batteribilar är så bra för att de går på el. Men allt handlar om VARIFRÅN elen kommer. I Sverige har vi stor andel koldioxidvänlig el men om man tar i Tyskland så har man ganska begränsad mängd koldioxidovänlig el.

          • Axel Svensson

            Visst bör man beakta gruvdriften. Tibor har ett par artiklar som beskriver detta. Kobolt och litium t.ex. är en viktiga beståndsdelar i dagens batterier. Läs mer om gruvdriften av dessa i följande artiklar:
            http://teslaclubsweden.se/kobolten-da/
            http://teslaclubsweden.se/manga-batterier-blir-det-3/

            Batterierna slängs ju inte efter 10-20 år när antingen effekten eller kostnaden för nya batterier har gått ner mycket och man byter ut batteripacket. Dels kan de användas i fasta installationer ett flertal år till eller så återanvänder man grundämnena i dessa. Det är ju inte som fossilbilar eller vätgasbilar där man eldar upp energibäraren.

            Tillförlitligheten på räckvidden verkar inte vara något problem för Model S. Exempel på detta är t.ex. Jocces utmärkta reseskildring:
            http://teslaclubsweden.se/stockholm-antibes-tur-och-retur-utslappsfritt/

            Det finns dock flera liknande reseberättelser. Till vardags (och i princip aldrig på långresor heller) laddar man heller aldrig bilen i 30-45 minuter där man sitter och väntar på att bilen skall bli laddad. Man laddar medans man sover eller jobbar. Är det långresor laddar man medan man besöker toalett eller intar lite energi för eget ändamål. Utomhustemperaturen måste inte vara optimal, Tesla och andra elbilstillverkare ser till att bilens batteri har optimal temperatur utan att man måste tänka på det.

            Vad gäller vätgas som backuplagring så är det både en mycket kostsam, energikrävande och dum lösning. Lika dum som att använda el för framställning av vätgas och sedan mer energi till transport av vätgasen till dyra tankstationer när exakt samma el kan ladda batterier och ge bra många fler mil med räckvidd än samma mängd för vätgasbilen. Läs följande artiklar så får du lite bättre insikt i problemen med vätgas som är många:

            http://ssj3gohan.tweakblogs.net/blog/11470/why-fuel-cell-cars-dont-work-part-1
            http://teslaclubsweden.se/vatgasbilar-tankas-snabbt-och-slapper-bara-ut-vattenanga/

            Missa inte alla delarna på den engelska artikelserien.

      • Kent Cederholm

        Bränslecellselladdhybrid!
        Då kan man köra korta sträckor gonom att ladda batteriet med billig el på natten.
        Ladda med inbyggda solceller på taket under dagen.
        Köra långt med snabbtankad vätgas på långresor som semester mm.

        • Axel Svensson

          Jag var också inne på att bränsleceller kunde vara något men när man börjar räkna på det som t.ex. har gjorts i artikeln som denna nyhet är baserad på så ser man att det är rätt dumt med bränsleceller till bilar.

          Du kommer ju inte längre med vätgasen än med batteripack, vätgas ger dig inte längre räckvidd. Det går inte göra några långresor med bränslecellsbil. Har du någonsin läst en reseberättelse från någon som kört en Toyota Mirai på långresa? På forumet finns flera fantastiska berättelser om resor till Italien, Spanien och flera andra platser som forummedlemmar gjort. Det är idag omöjligt att göra en längre resa med bränslecellsbil och pluginhybrid skulle bara rädda situationen lite och vara beroende av hur stort batteripack det var i bilen.

          Solceller på taket fyller i princip ingen funktion alls. Du kan max få 1-2 km räckvidd under en dag och det är under förutsättning att bilen står i solen hela tiden och i rätt vinkel. Du kommer troligen förlora mer energi till AC:n för att kyla ner bilen än vad du vunnit på att låta bilen stå i solen i stället för i skuggan. Solceller funkar dock utmärkt för fast installation mot elnätet på t.ex. stora hustak.

  • Tord

    Bränsleceller, vätgasdrift och framtiden
    Noterar att många anger att vätgas framställs via naturgas vilket är korrekt, men vätgas framställs även via organiskt avfall. (Rå biogas blir ren vätgas). Förutom via elektrolysörer.

    Svenskt patent kommer att innebära att svensk teknik – och grekisk – får dominerande roll att producera ren vätgas. Kostnadseffektivt. Elfordon blir framtiden. Toyota har beslutat att 2050 har de fasat ut förbränningsmotorn. Eldrift och elmotorer är framtiden. Vätgastankstationer planeras att byggas. Japan, Tyskland, Storbritannien m fl länder har kommit långt. I Sverige via EU medel kommer nu att öka utrullningstakten av HRS, Hydrogen Refilling Station. Batteridrift och bränsleceller – ingen konkurrens – båda teknikerna bra för miljön.

  • Christer Johansson

    Hur löser vi fritidsbåtarnas framtid med elmotorer, lättare batterier? Annan typ av batterier? Bränslestackar med vätgastankar? Egen produktion av vätgas via elektrolys i båten?
    Fritidsbåtar är i motsats till fossila bilar extremt smutsiga, stora motorer som jobbar på höga varvtal utan katalysator (det finns några få men detta är ofta ett tillval för en summa pengar), drar oftast över långt över 10 L fosilt drivmedel per mil.
    Vi vet att utsläppen från fritidsbåtarna till luft och vatten sker koncentrerat under en kort säsong vilket gör att påverkan på miljön blir markant.
    Ca 32 miljoner liter bensin per år används i fritidsbåtar enbart i Sverige vilket blir ca 77000 ton koldioxid, någon siffra för diesel har jag inte men den är förmodligen något större, dessutom använder båtägare sk blankdiesel som är betydligt miljöovänligare än den diesel som används till bilar.
    Och hade det inte varit underbart att uppleva en båt som går helt tyst i 25 knop ;-)