211service.com
Varför Toyota och GM driver bränslecellsbilar till marknaden
Vätgasdrivna fordon har varit borta från rampljuset i flera år, men de är på väg att göra en överraskande comeback. Toyota säger att de kommer att avslöja en vätgasdriven sedan i år som kommer att säljas 2015; flera andra biltillverkare har under tiden tillkännagett partnerskap för att kommersialisera tekniken (se Ford, Daimler och Nissan Commit to Fuel Cells), inklusive GM och Honda, som tillkännagav ett sådant samarbete denna vecka.
Dyr prototyp: Toyota säger att det är på väg att komma ut med ett bränslecellsfordon som kostar en tjugondel så mycket som detta testfordon.
Även om det återstår många utmaningar för vätgasfordon, har forskare under de senaste åren gjort stora förbättringar av den ofta förtalade tekniken, inklusive kraftigt sänkt kostnaden. Som ett resultat av detta ser bränslecellsfordon ut att spela en viktig roll för att uppfylla ambitiösa regler för fordonsutsläpp, särskilt på platser som Kalifornien.
GM, Toyota och ett par andra biltillverkare har gjort mycket bra arbete. Bränsleceller närmar sig att vara livskraftiga, närmare än de flesta kanske tror, säger Brett Smith , meddirektör för tillverkning, ingenjörskonst och teknologi vid Center for Automotive Research, en ideell organisation i Ann Arbor, Michigan.
Bränslecellsfordon var en gång Bush-administrationens älskling – president Bush krävde 1,2 miljarder dollar i finansiering för tekniken i sitt tal om State of the Union 2003. De avger bara vattenånga och kan vara lika bekväma som konventionella bilar, eftersom de kan tankas på den tid det tar att fylla en bensintank och har en liknande räckvidd. Men bränslecellsfordon visade sig vara extremt dyra och skulle kräva en massiv investering i vätgastankstationer för att vara praktiska. Det har också funnits frågor om hur miljövänliga vätgasbränslecellsfordon faktiskt är: medan bilarna själva inte släpper ut koldioxid, produceras väte av naturgas, ett fossilt bränsle, i en process som frigör stora mängder koldioxid . Vätgas kan också tillverkas med sol- och vindkraft, men den processen är ineffektiv och dyr.
När utmaningarna med tekniken blev mer påtagliga avtog intresset (se Hype om väte), och Bush började istället betona biobränslen. 2009 skar Obama-administrationen ned finansieringen av FoU för bränslecellsfordon. Energisekreteraren vid den tiden, Steven Chu, sa att det skulle krävas ett mirakel för att bränslecellsfordon ska lyckas. (Faktiskt sa han att det skulle ta fyra. Se Q&A: Steven Chu .)
Men mirakel händer. Sedan 2009 har kostnaderna för bränslecellsfordon minskat. Prototyperna som GM och Toyota byggde för några år sedan kostade långt över 1 miljon dollar var. Nu säger Toyota att målet är att sälja sin bränslecellssedan för mindre än 100 000 dollar. Kostnaderna sjönk när Toyota hittade sätt att minska antalet delar i sitt bränslecellssystem och minska mängden dyr platina som behövs. Företaget säger att det pressar hårt på forskning och utveckling för tillverkningsteknologi, bland annat för att sänka kostnaderna ännu mer inför lanseringen 2015.
Chris Hostetter , vice vd för strategisk planering på Toyota Motor Sales, USA, säger att sedanen kan kosta så lite som 50 000 USD, vilket skulle göra den billigare än Teslas Model S elfordon, som har en liknande räckvidd (andra elfordon är billigare, men kräver frekvent laddning). Vi kan överraska folk med de framsteg vi har gjort, säger Hostetter.
Kostnaderna har sjunkit i en ganska jämn takt, säger Daniel Sperling , chef för Institute for Transportation Studies vid University of California i Davis och medlem av Kaliforniens Air Resources Board, som övervakar fordonsutsläppsbestämmelser. De flesta människor i bilindustrin tror att när de väl är i storskalig produktion kommer kostnaden inte att vara ett hinder.
En noggrann titt på utsläppen från konkurrerande tekniker som elfordon och konventionella bilar visar att bränslecellsbilar har betydande miljöfördelar, även när vätgasen är gjord av naturgas. I maj släppte det amerikanska energidepartementet sin senaste analys av de förväntade totala koldioxidutsläppen från bränslecellsfordon 2035, inklusive de utsläpp som är förknippade med att tillverka vätgas från naturgas, komprimera den och transportera den. Analysen visar att bilarna kommer att släppa ut mindre än hälften så mycket koldioxid som konventionella bensindrivna fordon gör nu. De skulle också släppa ut mindre koldioxid än elfordon när elfordon laddas i delar av USA som är starkt beroende av kolkraft. Elfordon ser dock bättre ut på platser som Kalifornien – som använder lite kol – och i en hypotetisk framtid när de enbart laddas med källor som vind- och solenergi.
Bränslecellsfordon kan också vara en välsignelse för förnybar energi genom att hjälpa till att ta itu med deras intermittenser. Ett alternativ som övervägs i Tyskland är att använda överskottsvindkraft som genereras på natten, när efterfrågan är låg, för att elektrolysera vatten, vilket gör väte (se Vätgas kan vara nyckeln till Tysklands energiplaner). Sperling säger att det är vettigt att använda väte som ett sätt att lagra överskott av förnybar energi. Han noterar också att det finns andra lovande vägar till lågkolhaltig väteproduktion under utveckling, såsom ingenjörsanläggningar för att producera väte från solljus direkt, även om de är i tidiga utvecklingsstadier.
Men den största utmaningen för bränslecellsfordon är fortfarande bristen på vätgastankstationer. Till skillnad från elfordon, som kan laddas hemma, kommer vätgasfordon att kräva ett nätverk av bensinstationer. Vissa menar att till och med ett fåtal bensinstationer i en stad skulle räcka för att uppmuntra folk att köpa fordonen, men Smith är skeptisk. Om det bara fanns fyra bensinstationer i staden, säger han, kan förare behöva gå 10 till 15 minuter ur vägen för att tanka. Jag tänker inte göra det när jag vet att det finns en bensinmack på varje hörn, säger han.
Biltillverkare är väl medvetna om denna potentiella stötesten. Toyota arbetar för närvarande med regeringar och företag i ett försök att få fler vätgasstationer installerade innan de börjar sälja sina bränslecellsfordon. Infrastruktur är något vi är angelägna om, säger Hostetter.