Hydrogen brenselcellekjøretøyer trives i California

Hydrogen er ikke bare det vanligste grunnstoffet i universet, men også det vanligste grunnstoffet her på jorden. Likevel har den begrensede tilgjengeligheten av rent hydrogen i gassform holdt tilbake hydrogenbrenselceller i flere tiår.

Ute i kosmos er stjerner for det meste laget av hydrogen. Her hjemme er hydrogenet vårt for det meste bundet med oksygen for å lage vann. For å få hydrogen til å bruke i en brenselcelle til å lage elektrisitet, må du enten bryte ned et vannmolekyl eller bryte ned et komplekst hydrokarbon som naturgass. Når du bryter naturgassmolekylet, får du hydrogen — men du får også karbondioksid, som fører til global oppvarming. I tillegg bruker du en ikke-fornybar ressurs. Det etterlater vann, som er en flott kilde bortsett fra at du må bruke mer energi på å bryte molekylet enn du får ut igjen når du bruker hydrogenet til å generere elektrisitet.

Løsningen som gjør hydrogen til et brukbart drivstoff er denne: Bruk fornybar energi til å lage nok overflødig elektrisitet til at du kan bryte ned vannet og lagre den energien i form av hydrogen. Det er ikke så elegant som det kunne vært, men det er ganske bra hvis du tenker på hva som måtte skje for å lagre solenergi i form av olje, kull og naturgass.

Det er den ene siden av hydrogengåten. De andre problemene er å bygge biler som skal kjøre på hydrogen og skape en stor nok infrastruktur til å levere hydrogen til de bilene der og når de trenger det. For å lære mer om det, dro vi til San Francisco for å delta SEMICON West, og vi satte oss ned med California Fuel Cell Partnership for å finne ut hvor ting er i dag og hva som er planlagt i nær fremtid.

Det handler om infrastruktur

Å finne finansieringen til ethvert infrastrukturprosjekt er alltid en utfordring. Hvis en stat finansierer et prosjekt for å bygge hydrogenstasjoner og nettverket for å etterfylle dem, samt hydrogenproduksjonsanlegg, at pengene generelt kommer fra andre prosjekter, noe som har bremset adopsjonsrate. Men nå bestemmer flere stater og nasjonale myndigheter at hydrogen skal ha en plass i planene deres.

"Jeg tror at det virkelig store problemet er å få bygget infrastrukturen fordi det vi har vist så langt er at hvis du kan åpne opp en hydrogenstasjon, kan bilprodusenter selge en bil," sa Keith Malone, lovgivende oppsøkende og kommunikasjonsansvarlig for California Fuel Cell Partnership.

Malones organisasjon samarbeider med bilprodusenter og offentlige beslutningstakere for å argumentere for hydrogeninfrastruktur, og de oppnår resultater ikke bare i California, men rundt om i verden.

"I nordøst bygges 12 [hydrogen] stasjoner i New York til Boston-korridoren," avslørte Malone. "Det er en privat innsats, men forskjellige regioner krever forskjellige tilnærminger. I California hadde vi lovgivning tilbake i 2013 som etablerte den første milepælen, som var 100 strategisk plasserte stasjoner og finansieringen for å gjøre det. Akkurat nå er vi på 35 stasjoner som er åpne og operative. Vi har mer enn 30 stasjoner under utvikling. Denne høsten vil vi ha en ny finansieringssyklus som mest sannsynlig vil få oss over 100 stasjoner.»

Akkurat nå har California flest hydrogenstasjoner av noen stat i Amerika, men det er fortsatt bare en begynnelse.

"For å sette alt dette i perspektiv når det gjelder antall stasjoner som trengs, akkurat nå i California, har vi 8000 bensinstasjoner," fortalte Malone oss. "Men bare rundt 1800 av dem leverer 50% av drivstoffet til forbrukerne. Guvernøren sa nettopp at vi ønsker å få 200 hydrogenstasjoner innen 2025. Så kommer medlemskapet vårt ut med et veikart om et par uker for å komme til 1000 stasjoner innen 2030.»

Tanken er at ved å plassere hydrogenstasjoner strategisk, kan noen få stasjoner effektivt betjene et stort fellesskap av hydrogenbiler.

"1000 stasjoner og en million biler," sa Malone. "Det er et strekkmål, men det er visjonen vi har. Det handler ikke bare om personbiler. Du trenger også middels plikt/tungt kjøretøy kategori fordi med de større kjøretøyene og de flåtene, kjører de også volum på hydrogensiden. Så du begynner å se at kostnadene per enhet går ned."

Å skape etterspørsel etter store mengder hydrogen er nøkkelen til å gjøre det økonomisk, og støtte kommer fra hele verden.

"Da jeg begynte for seks år siden, snakket vi om California, Tyskland, Japan og Sør-Korea," husket Malone. "I det siste året har vi lagt til Kina på listen fordi de vil øke volumet. Akkurat nå har Tyskland og Japan faktisk flere hydrogenstasjoner enn oss. Men vi har flere biler på veien. Fra 1. juli har vi over 5000 hydrogenkjøretøyer på veien i California.»

Det handler også om å lagre energi

Fordelen med å fylle drivstoff på en bil med hydrogen er at bilprodusenter kan komme til det magiske 300 mils rekkevidde mellom påfylling og etterfylling av en hydrogen brenselcellebil tar ikke lenger tid enn å få bensin. Som bensin, er energien til å drive bilen lagret i hydrogenet, i motsetning til å være lagret helt i et batteri.

"Det interessante er at vi i California er på en måte ledende med brenselcellebiler og hydrogen infrastruktur," forklarte Malone, "og jeg fortsetter å spøke med at California kommer til å lansere modellen, men Texas vil bevise det."

Kan hydrogenbrenselcellekjøretøyer virkelig selge i oljelandet Texas?

"Jeg tror Texas vil komme til brenselcellebiler gjennom en annen rute fordi de har så mye vindkraft, noe som betyr at de har overflødig," påpekte Malone. "Jeg er ganske sikker på at de har overkapasitet og de vet ikke hva de skal gjøre med den. Men en av tingene du kan gjøre er å dele vann for å lage hydrogen. I Texas kan du lagre det hydrogenet i underjordiske salthuler. Vi snakker ikke om kilowatt eller gigawatt kraft; vi snakker oppover av terawatt kraft som kan lagres. Hydrogen blir batteriet på mange måter.»

Når store mengder energi er lagret og tilgjengelig ved behov, er nye bruksområder mulig.

"Hydrogen kan bli en nettbalanserer," sa Malone. Rutenettbalansere hjelpe energidistribusjonssystemer med å matche produksjonen til etterspørselen. Fordi brenselceller ramper opp og ned omtrent umiddelbart, kan verktøy med lagret hydrogen matche produksjonen til etterspørselen fra øyeblikk til øyeblikk.

"Hvis du ser på den typen stasjonære brenselcellemarked, har det vært litt under radaren," sa Malone, "men det har vært veldig aktivt. Telekom bruker brenselceller som reservegeneratorer fordi tankene kan holde på hydrogenet i ganske lang tid. Da superstormen Sandy skjedde på østkysten, var det rundt 80 brenselcelle-backupgeneratorer i drift opp og ned langs østkysten. En av dem gikk ned, det var det. Den gikk ned fordi den var under vann i omtrent fire timer, og så ble den på nett igjen.»

En vestkystkorridor

Når California bygger ut sin hydrogeninfrastruktur, er neste skritt å knytte de store vestkystbyene sammen med tilgjengelige hydrogenstasjoner for å gjøre det mulig for både personbiler og tung lastebiltrafikk å bevege seg opp og ned langs kysten praktisk.

"De har nettopp åpnet sin første statlige hydrogenstasjon i Canada," sa Malone til Digital Trends. “British Columbia finansierte en studie og ba en gruppe selskaper se på å ta deres fornybare nett og lage fornybart hydrogen for å eksportere til Japan og California. Så har du California og virkelig Oregon, Washington trenger å komme sammen fordi du ikke kan gjøre det ene uten det andre.»

I det siste tiåret har California, Oregon, Washington og British Columbia forpliktet seg til og bygget et nettverk av ladestasjoner for elektriske kjøretøy kjent som West Coast Elektrisk motorvei. Dette nettverket lar elbiler reise hele vestkysten fra den meksikanske grensen til Canada. Et hydrogennettverk vil sannsynligvis se omtrent likt ut.

De neste trinnene

Per i dag er det to brenselcellebiler til salgs i California. Både Honda Clarity og Toyota Mirai nyter salgssuksess i områder der det finnes hydrogeninfrastruktur. Hyundai hadde en brenselcelle Tucson SUV i 2017 og planlegger å komme tilbake med Nexo crossover i 2019.

“BMW kommer til markedet, sa Malone. "I omtrent 2019 har du det Mercedes-Benz med sin plug-in brenselcellebil. Audi kommer på markedet med et kjøretøy. Den snakket om et seriøst produksjonsløp. Nylig hadde du Honda og GM kunngjøre et felleseid datterselskap for å bygge brenselceller i Michigan eller Ohio. Hvis du ser på den kunngjøringen slik jeg husker den, snakket GM også om det faktum at dette er en kraftenhet og forbeholdt seg retten til å bruke den til ikke-kjøretøysformål eller ikke-transportformål.»

Et planlagt utstillingsvindu for hydrogenkraft er OL i 2020 i Tokyo.

"Tokyo bruker over 300 millioner dollar for å vise frem denne teknologien," sa Malone. "Vi snakker om tusenvis av kjøretøy og hydrogenstasjoner finansiert av Honda, Toyota og Nissan. Du vil også ha 100 busser, og de skal drive idrettslandsbyen med stasjonære brenselceller og hydrogen.»

Malone har noen råd til folk som er interessert i teknologien, men som ikke bor i områder med en aktiv plan for hydrogeninfrastruktur.

"Jeg kommer til å bli litt politisk her," advarte han. "For de som ønsker å se brenselcellekjøretøyer i staten deres, må du ringe lovgiverne dine, og du må begynne å snakke med dem. Hvis de ikke har informasjonen, så kontakt meg med dem, og jeg vil snakke med disse lovgiverne og deres ansatte.»

Det vil sannsynligvis være mye vanskeligere enn å bare ringe, men det er en start.

Redaktørenes anbefalinger

• Hyundais hydrogenbrenselcellebil gjør frakten grønn og glamorøs
• Hydrogen var morgendagens drivstoff, så hva skjedde?
• Neste generasjons Toyota Mirai bekreftet til tross for vedvarende problemer med hydrogenteknologi
• BMW erter hydrogenbiler igjen med brenselcelle X5-konsept
• Hyundai Nexo er det første brenselcellekjøretøyet kollisjonstestet av IIHS