OMEV: Konferensbevakning Fuel Cell Seminar

skrivet av Docent Martin Andersson, Lunds Universitet Energivetenskaper, martin.andersson@energy.lth.se

Det var för tredje året i rad som författaren besökte Fuel Cell Seminar. Konferensen höll en hög klass med många intressanta presentationer och utställare. Sammanfattningsvis var det fler presentationer från industrin än från akademin på konferensen, vilket delvis kompenserades med postrar. Det är även intressant att notera vilka presentationer som saknas, och det kan nämnas att Delphi inte hade någon presentation på årets konferens. Delphi har på tidigare års Fuel Cell Seminar presenterat utvecklingen av ett SOFC APU system för den amerikanska lastbilsmarknaden [0].

Honda (FCX Clarity), Toyota (Toyota FCHV), GM (Chevy FCEV), Hyundai och Mercedes-Benz (Mercedes-Benz B-Class F-Cell) hade sina respektive bränslecellsbilar tillgängliga för provkörning till konferensens deltagare. Utbyggnad av tankstationer för vätgas sker i Kalifornien, Tyskland samt Japan och i mindre skala exempelvis i Skandinavien. Karta för tankstationer i Kalifornien hittas här: [1] (i drift och planerade). Utbyggnaden av tankstationer i Japan blir onödigt dyr p.g.a. en extremt stor mängd regleringar och byråkrati [2], vilket gör kostnaden per tankstation betydligt högre jämfört med USA.

Nihar Patel från Toyota Motor North America presenterade Toyotas syn på betydelsen av bränsleceller. Bränslecellsbilen Toyota Mirai som kommer att börja säljas i Kalifornien 2015 har en räckvidd på 300 miles och inte att förglömma en 5 stjärnig säkerhetsklassning. Den största utmaningen för kommersialisering av bränslecellsbilar bedöms vara att utveckla en marknad för fordon och tankningsinfrastruktur samtidigt. Mer information om Toyota Mirai hittas här: [3]. Den intresserade kan också läsa mer om Toyota Mirai i OMEVs nyhetsbrev från den 19e november.

Steve Ellis från Honda presenterade Hondas bränslecellsutveckling. Honda kommer att lansera en ny bränslecellsmodell i Japan, USA (med start i Kalifornien) och Europa under 2015. Även Hondas bränslecellsbil har en räckvidd på över 300 miles med 70 MPa vätgastryck (att jämföra med 240 miles för FCX Clarity med 35 MPa vätgastryck). Honda arbetar numera tillsammans med GM för framtida bränslecellsutveckling och det uppgavs att de tillsammans sitter på en stor bränslecellsrelaterad patentportfölj. Målet är att introducera Hondas och GMs gemensamma bränslecellssysten år 2020 [4].

GM presenterade idén att använda en personbil för att exportera elektricitet till hus, exempelvis vid strömavbrott eller vid katastrofer [5]. En bränslecellsbil har en relativt stor bränsletank och det är även lätt att köra iväg för att fylla på med mer bränsle.

Flertalet presentationer fokuserade på bränslecellsutveckling för bussar. Hydrogenics [6] utvecklar ett 60 kW bränslecellssystem för bussar. Ballard [7] har utvecklat 75 kW och 150 kW system (FCvelocity-HD6) som används för bussar [8]. Ett system på 100 kW (FCvelocity-HD7) är under utveckling och kostnadssänkningar på 30-40 % väntas jämfört med nuvarande FCvelocity-HD6. Ballard säljer sina system till busstillverkare, exempelvis VanHool. ThermoKing [9] utvecklar bränsleceller (APU) för kylning ombord lastbilar och godsvagnar. Författarens analys: Stödprogram för storskaliga demonstrationsprogram (bussar) behövs för en kommersialisering. Kylning är en spännande nischmarknad. Kommersialiseringen kommer att starta med PEMFC system och SOFC blir intressant vid krav på en högre elverkningsgrad och speciellt vid kontinuerlig drift.

Användningen av bränslecellsdrivna truckar på stora lager i USA har växt kraftligt de senaste åren. Dock bör det noteras att 24-timmardrift på stora lager inte är lika vanligt i Europa och den genomsnittliga truckstorleken är större, varför denna marknad inte nödvändigtvis når lika stora framgångar i Europa [10].

Fraunhofer ICT i Tyskland utvecklar bränsleceller som ”range extenders” och som APUer i följande tre projekt: FCCF-APU Project (www.fccf-apu.eu), REM2030 project (www.rem2030.de) och F-SEM2 – Fraunhofer System Research Electromobility. Deras tester visar att en bränslecell kan vara betydligt mindre när det används som ”range extender” till en elbil (3.5 kW är tillräckligt enligt Fraunhofer ICTs studier), jämfört med när den används för direkt framdrivning [11].

DoE (US Department of Energy) har 40 USD/kW som ett målpris för PEMFC system för fordonsindustrin år 2020 vid massproduktion [12,13], vilket kan tyckas optimistiskt. Jennie M Monton på Strategic Analyis har räknat på om DoEs mål är rimligt och hennes slutsats är att en kostnad om 43 USD/kW kan nås 2020 vid en hypotetisk produktion om 500 000 årliga system [14].

Bränsleceller för småskalig kraftvärmeproduktion är intressant att jämföra med bränsleceller för fordon. I Japan har det i ENE-FARM programmet (mars 2014) installerats 71000 bränslecellssystem (både SOFC och PEMFC) och ytterligare 50000 system förväntas att installeras under FY 2014 (FY = japanska statens budgetår). I ENE-FARM programmet kostar en 750 W PEMFC 120 000 SEK (1,9 M Yen) och en 700 W SOFC 135 000 SEK (2,15 M Yen). Elverkningsgraden för PEMFC systemet är 39 % (LHV) och för SOFC systemet 46,5 % (LHV). När det gäller totalverkningsgrad når PEMFC systemet upp till 95 % (LHV) att jämföra med 90 % för SOFC systemet. Det statliga stödet är under FY 2014 0,38 M Yen för ett PEMFC system och 0,43 M Yen för ett SOFC system. Det statliga stödet till ENE-FARM förväntas fasas ut under 2015 och bränsleceller för småskalig kraftvärme förväntas vara kommersiellt gångbara i Japan då. PEMFC system har installerats sedan 2009 och SOFC system sedan 2011. Det bör noteras att AISIN SEIKI som utvecklat och säljer SOFC system i ENE-FARM programmet till största del (ca 95 %) är en underleverantör till fordonsindustrin och största ägare till AISIN SEIKI är Toyota [15,16]. AISINs SOFC system kommer att provas i Europa inom eneField programmet i samarbete med Bosch [15]. Nu till författarens analys och jämförelse med bränsleceller för fordon. Installation av bränslecellssystem i ENE-FARM har hitintills varit mestadels PEMFC, dock har andelen SOFC ökat år för år och förutsätts fortsätta öka när elverkningsgraden blir vikigare. Toyota är förberedd för SOFC även för fordon bl.a. genom sitt ägande i AISIN SEIKI. Bränslecellssystem i ENE-FARM programmet använder naturgas som bränsle, vilket också är ett möjligt bränsle för fordon. Särskilt i USA är naturgas betydligt billigare jämfört med bensin och diesel. Statligt stöd till demonstrationsprogram behövs för att ge bränsleceller för fordon samma framgång som för småskalig kraftvärme, dock kan stödet per enhet minskas allteftersom priset sjunker, d.v.s. ett konstant stöd ger varje år fler och fler bränslecellsfordon.

Både Fuel Cell Today (baserat i Storbritannien) och Fuel Cell 2000 (USA) har slutat med sin nyhetsbevakning av bränslecellsområdet under 2014. Det finns dock två efterföljare till Fuel Cell Todays årliga sammanställningsrapport, nämligen E4tech [17] (Storbritannien och Schweiz) och 4thEnergyWave [18] (Storbritannien) vilka båda nyligen publicerat sina årsrapporter med fokus på kommersialisering av bränsleceller.

Intressant är att NASA utvecklar luftoberoende SOFC system att använda vid framtida rymduppdrag, exempelvis till Mars, dock ej för framdrivning [19].

En intressant icke fordonsrelaterad nyhet är att GE (General Electric) har återstartat sin bränslecellsverksamhet [20-21] med för tillfället ca 25 anställda.

Källor

Konferenshemsida: http://www.fuelcellseminar.com/

[0] http://www.delphi.com/manufacturers/auto/fuelcells

[1] http://www.cafcp.org/stationmap

[2] Presentation Noriko Behling (www.norikobehling.com), independent US-based analyst, Fuel Cell Seminar, 2014

[3] http://www.toyota.com/fuelcell/

[4] Presentation Glenn Skala, GM, Fuel Cell Seminar, 2014

[5] Presentation Joseph F Mercurio, GM, Fuel Cell Seminar, 2014

[6] Presentation Nathan Joos, Hydrogenics, Fuel Cell Seminar, 2014

[7] Presentation Terry Howe, Ballard, Fuel Cell Seminar, 2014

[8] http://www.ballard.com/fuel-cell-products/fc-velocity-hd6.aspx

[9] http://www.thermoking.com/