Liikenteen voimalinjaratkaisut: sähkö, vety, polttokennot

Boomer · Lokakuu 25, 2021, 11.40am

Tuodaans esille superkondensaattorit, joista oli viime viikolla hesarissakin uutista.

Ydin:

“Akkuteollisuuden rinnalle on syntymässä kokonaan uusi bisnes. Superkondensaattorit voivat tarjota jopa satakertaisesti tehoa akkuun verrattuna, ja niiden lataaminen onnistuu jopa minuuteissa.”

Huono puoli näissä on se, ettei energiaa mahdu kuin 1/10 akkuihin menevästä määrästä. Näinpä näitä superkondensaattoreita käytetään ja tullaan käyttämään rinnan perinteisten akkujen kanssa. Akuilla saadaan sädettä ja superkondensaattoreilla tehopiikkejä.

Superkondensaattorit eivä myöskään tarvitse harvinaisia ja kallistuvia maametalleja, vaan esimerkiksi nanosellu ja aktiivihiili on näiden raaka-aineena. Mahdollisuus meidän kotoisille metsäjäteille? Superkondensaattorit kestävät myös

Tietyissä käyttötarkoituksissa superkondensaattorit ovat täysin ylivertaisia perinteisiin akkuihin nähden. Esimerkiksi sähkökäyttöinen bussi voi ladata superkondensaattorin jokaisella pysäkillä kymmenissä sekunneissa.

Olennaisena erona akkuihin verrattuna on se, että lataus voidaan purkaa ja täyttää hyvin nopeasti. Käytännössä se tarkoittaa, että superkondensaattorista saa tarpeen tullen paljon tehoa.

Tesla osti pari vuotta sitten Maxwell techologiesin, joka valmisti superkondensaattoreita, mutta myi sen tänä vuonna pois. Ehkä Musk tai Tesla ei nähnyt siinä potentiaalia tms.? Tai saivat tarvitsemansa patentit? Musk on muistaakseni ollut joskus ainakin kiinnostunut näistä, mutta ehkä kiinnostus on hälvennyt.

Boomer · Lokakuu 25, 2021, 11.53am

Skeleton techologies - Virolainen superkondensaattori firma

Ei ole vielä ainakaan pörssissä, mutta ehdottomasti seurattavan oloinen yritys. Muutamia kertoja on tämä nimi tullut silmille, mutta nyt vasta perehdyin tarkemmin.

Härskisti muutama screenshotti nettisivuilta

Tekevät tietenkin ratkaisuja muuallekkin, kuin liikenteeseen, mutta tässä pari automotive -ratkaisua

Huh heijjakkaa 550 kW boosti systeemi!

Ja vielä hype artikkeli:

Ennustan, että näitä tullaan näkemään tulevaisuudessa yhä enemmän akkumateriaalejen hintojen kasvun ja täydentävien ominaisuuksien vuoksi.

Simo_Sijoittaja · Lokakuu 25, 2021, 12.18pm

Tuntuu tosiaan että superkondensaattorit olisivat ideaaleja akun korvaajia vetyvoimalinjoissa, joissa tarve on juurikin bufferoinnille eikä suuren energiamäärän pitkäaikaiselle varastoinnille.

Hyperion XP-1 luottaa juurikin tähän ratkaisuun:
Hyperion XP-1: the hydrogen-electric, 221mph hypercar with 1,000 mile range | TechRadar

It does away with the lithium-ion batteries you find in most electric cars available today, instead swapping them out for a hydrogen tank and super capacitors which not only weigh less, but can operate more efficiently at extreme temperatures and - Hyperion claims - the system is safer than lithium-ion counterparts.

Tällainen tutkimus on tehty jo 2013: Study suggests fuel cell hybrid with supercapacitors for energy storage the most fuel efficient - Green Car Congress

everlaastia · Lokakuu 25, 2021, 1.46pm

Superkondensaattori omaa potentiaalia niin paljon että palleja hivelee.

Lamborghini on sitä käyttänyt parissakin eri huippumallissaan:
Lamborghini uses supercapacitors in its most powerful car ever (greencarreports.com)

Ja H2X Warrego vetykäyttöisessä lava-autossa sellainen löytyy:
H2X Warrego hydrogen ute launching in November 2021 | CarExpert

Autolla on varsin hyvät speksit ja sen käyttöominaisuudet on F150 lightningiä paremmat.

Iso Li-ion akku+moderni polttokenno toki mahdollistaa aika hyvän piikkitehon kohtalaisen pitkäksi aikaa. Toki nostaa kustannuksia ja painoa. Varsinkin kustannukset ovat EV-autoilulle iso haaste.

Osaako joku sanoa kuinka tällä hetkellä superkondensaattorit vertautuu hinnoissa akkuihin sillein niinkuin oikeassa elämässä?

Onni_Maiha · Lokakuu 25, 2021, 2.16pm

Kondensaattoreiden haasteena teknisessä mielessä on että toisin kuin akuissa, niiden napajännite on suoraan verrannollinen varaukseen. En ole sähköautojen asiantuntija, mutta lähes kaikessa elektroniikassa virtalähteen jännitteen halutaan ja oletetaan pysyvän vakiona. Kun kondensaattorin varaus puolittuu niin myös sen napajännite puolittuu. Tämä voidaan toki kompensoida hakkuritekniikalla, mutta näin suurten virtojen tehoelektroniikka lienee helposti hyvin vikaherkkää ja kallista.

Toki kondensaattorin voi kytkeä akun rinnalle jolloin siitä saa suuren hetkellisen tehon irti, mutta silloin superkondensaattorin varauskapasiteetista on käytössä vain se pieni osa minkä akun napajännitteen muutokset ”antavat periksi”.

Simo_Sijoittaja · Lokakuu 26, 2021, 7.49am

Suomessa näkisin tuon potentiaalisena ratkaisuna esimerkiksi pk-seudun sisäisessä liikenteessä sekä rekoille että busseille, mutta pk-seudulta ei tarvitse kovin pitkälle lähteä kun ajat jo melkoista kinttupolkua 200km keskellä metsää. Tuskimpa esimerkiksi Lahti-Jyväskylä väliä ruvetaan johdottamaan…

Glarin · Lokakuu 26, 2021, 7.55am

Juu ihan oikeassa olet, eikö suomen kaltaisessa pienessä valtiossa tule kasvamaan suureksi jutuksi. Mutta esim yhdysvalloissa tai saksassa suurten kaupunkien välisten reittien sähköistäminen tuolla tavalla tuntuu aivan mahdolliselta ratkaisulta.

Maailman mittakaavassa tälläiset kuljetukset ovat valtaosaa.

Simo_Sijoittaja · Lokakuu 26, 2021, 8.03am

Joo, varmasti löytyy välejä joissa tuo olisi kustannustehokkain ratkaisu. Ehkä suomessa myös Turku-Helsinki-Lahti voisi olla sellainen. Ainut että jos tuo kalusto olisi vain vähän halvempaa kuin vety- tai täysakkukalusto, ja niiden infra joudutaan rakentamaan joka tapauksessa koska kaikkea ei voi hoitaa johtoautoilla, niin kannattaako sitten laittaa johtoja minnekkään.

Glarin · Lokakuu 26, 2021, 8.07am

Autot voivat olla kalliimpia kuin BEV tai HCEV
Ja investointi voi silti olla kannattava, sillä aikaa ei täydy käyttää asemilla tankkailuun.

Tosin insinöörinä, autokohtaisesti tuossa teknologiassa ei pitäisi puhua suurista summista, aika simppelistä teknologiasta on kyse auton päässä.

Toki hintaa tulee enemmän kuin puhtaassa BEV, näänkin tämän enemmänkin ”lisävarusteena”

Simo_Sijoittaja · Lokakuu 26, 2021, 10.38am

Niin tuon voisi tosiaan nähdä joko lisävarusteena BEV:iin tai sitten niin että johtoautossa on vain pieni akku joka mahdollistaa vaikka 50 km ajon ilman lankoja. Voisi kuvitella että tuo latauslaite on merkittävästi halvempi kuin vaikka 400 km akkukapasiteettia. BEV:eillä tuo sitten tosiaan vähentäisi latailun odottelua sopivilla reiteillä.

Simo_Sijoittaja · Lokakuu 26, 2021, 11.38am

Simo_Sijoittaja · Lokakuu 26, 2021, 8.00pm

Ilmeisesti HyPoint puhuu koko polttokennojörjestelmästä ml. jäähdytys ja Hyzonin lukema on pelkälle polttokennolle?

HyPointin esityksestä sain kyllä sen käsityksen että mitään tuotantovalmista heillä ei vielä ole.

uhrilahja · Lokakuu 26, 2021, 8.31pm

Totta, piti ihan katsoa video missä mennään:

Kohdasta 5min eteenpäin alkaa olla asiaa.

Ilmailuissa tuo paino kyllä ratkaisee, hyvin Hexagon purukselle tarkoitettuun kysymykseen Zero Avian webinarissa vastattiin jotenkin näin että tarvittaessa “neliskulmaisen” tankin valmistaminen onnistuu mutta “pullo” mallinen on kevyempi ja paino ratkaisee.

Edit: On muuten hyvä tää uus ketju menee aika rajuksi kun yrittää seurata tuota HYZON ketjua.

Edit:
Tuli tuossa pari videota katsottua aiheesta Daimler.
Vedetään nyt suorasta lennosta aasin siltaa rekkoihin

Daimlerin kennot 2x 150kw = 300kw.
Tuossa videolla puhutaan maksimi tehosta.

Testit sama kun Actros eli 25 000 tuntia ja 1,2milj kilometriä ajoa.
2021 testit tiellä, 2023 asiakastestaus ja 2027 myyntiin.

everlaastia · Lokakuu 26, 2021, 9.37pm

Väärä päivä olla töissä pitkää päivää. Kaikenlaista hyvää tietoa ja keskustelua on ollut enkä ole pystynyt kuin sivusilmällä katselemaan. @uhrilahja hyvin pureudut noihin eri valmistajien ilmoittamiin kennojen arvoihin. Se on todellinen miinakenttä, koska jokainen valmistaja ilmoittaa omalta kantiltaan edulliset arvot eikä ole vielä vakiintuneita tapoja tiedottamisessa.

Olikos se niin että Hyzon ilmoitti pelkän kennon arvot mutta Hypoint koko järjestelmän?

Asiasta kukkaruukkuun:

Keskustelua akkujen hinnannoususta. Pieni akkuisten autojen kilpailukyky paranee. Yhtäkkiä Toyota alkaa näyttämään aika fiksulta firmalta, koska sillä on monta erilaista voimalinjaa jotka toimivat pienellä (1,5-10kwh) akulla. Vetyvehkeet tietysti tulevaisuuden keihäänkärkenä, niin polttomoottorisena kuin polttokennona. Kuka olisi uskonut

Totta puhuen tuo akkujen hinnannousu oli jo etukäteen tiedetty ongelma, mutta osa autonvalmistajista ei välittänyt riskeistä. Ainakin Volkswagenilla saattaa olla tiedossa ongelmia tulevaisuudessa…

everlaastia · Lokakuu 27, 2021, 5.03am

@uhrilahja

Tuossa on lisää uutisia voimalinjapuolelta. Toyotan ja kiinalaisten toimijoiden yhteistyön tulos ja tarkoitettu raskaaseen liikenteeseen. Muutama mielenkiintoinen lause:

“The “TL Power 100” is built on Toyota’s second-generation MIRAI fuel cell system and some of its parts are locally sourced in China. Through the local R&D in China that highlights domestic application scenarios for CVs, the new fuel cell system reaches a high power density of up to 711W/kg or 4.9kW/L (rated at 101kW), and a ultra-long lifespan of 30,000 hours.”

Aika jykevä tuo lifespan.

uhrilahja · Lokakuu 27, 2021, 7.21am

Sellaiseen johtopäätökseen tuosta tultiin. Ainakin jäähdytys järjestelmät on jätetty pois laskuista.
En pysty sanomaan Hyzonista mitä kaikkea testeissä on laskettu mukaan.

Tuossa ylhäällä olikin puhetta että ilmeisesti ei olla vielä valmiita tuotantoon.

Mea selitti hyvin tuon kennon toiminnan, tuossa on suurempi toiminta lämpötila joten vaaditaan taas levyiltä ja kennolta enemmän. Näitä tutkiessa on autopuolella käytössä 60-90 asteen toiminta lämpötiloja ja tuossa olisi jotain 70-160 astetta.

Seurataan tilannetta, nyt on ainakin Hyzon tehnyt oman osansa.

Eilen katselin vielä Hyundain kennoja ja rekkaa:

X-cient Max. power 180kW (90kW stack X 2)
Eli kaksi Huyndain Nexon kennoa peräkkäin
Max power 350kw sähkömoottori/akku + kenno.

Eli tästä voi päätellä että valmistajat yhdistää kennoja toisiinsa pois lukien HYZON käsittääkseni, heillä on vain yksi kenno per auto?

Edit: 30 000h riittää kyllä jo vaikka mihin… Valmistajilla tuntuu nyrkkisääntönä olevan 25 000 tuntia.
Tuo Gen2 Mirain kenno alkaa olla jo hyvä!

uhrilahja · Marraskuu 1, 2021, 3.27pm

Huonosti tuolta ACT Exposta kuvaa ja videota tarjolla.

Testiajossa omaan makuun kiinnostavimmat vetypuolelta Hino Ja Kenworth/Toyota.

Löyty muutama hyvä kuva tosta Kenworth kokoonpanosta!

Ottaa kuuppaan kun ei kunnon specsejä saa tuohon että pääsis vertaamaan.

Sen verran selvisi että 2x Toyotan FuelCell stack on asennettu ilmeisesti molempiin.

Kenworthin omassa oli ilmeisesti aikaisemmin kerrottu peakpower 560hp.

Tekstissä kerrotaan seuraavaa:

The dual fuel cell modules, which are a key component of an overall FC kit, weigh approximately 1,400 pounds and can deliver up to 160kW of continuous power. The FC kit also includes a high voltage battery, electric motors, transmission and hydrogen storage assembly from top-tier suppliers. Toyota will also offer its powertrain integration expertise that will help truck manufacturers adapt these emissions-free drivetrain systems to a wide variety of applications in the heavy-duty trucking sector.

Eli polttokennon tuotto on jatkuvasti 160kw. Tuohan ei kerro sitä että paljon on ajossa käytössä tehoa, mukaan ei ilmeisesti ole laskettu sähkömoottoria vaan ilmoitetaan pelkkä kennon tuotto?
Esim Hyzon ilmoittaa jatkuvaksi tehoksi katalogissa 320kw (electric motor) Kennon tuotto ilmoitettu 120kw. Ota näistä nyt selvää.

Lähde:Toyota to Assemble Fuel Cell Modules at Kentucky Plant in 2023 - Toyota USA Newsroom

Video paikanpäältä:

The entire kit includes a high-voltage battery that acts as an energy buffer, electric motors, a transmission, and hydrogen storage tanks, and the fuel-cell modules themselves weigh about 1,400 pounds, according to Toyota.

Lähteestä:https://www.greencarreports.com/news/1133367_toyota-will-make-hydrogen-fuel-cell-modules-in-the-us-starting-in-2023

The fuel-cell stacks, in modular form, will be part of a kit that will essentially replace a traditional heavy-duty diesel engine in big Class 8 semi trucks. The system is capable of delivering up to 160 kw (214 hp) of continuous power

Tästä voisi taas ymmärtää että tehoa käytössä koko järjestelmässä 214hp, jolla ei kyllä liiku 8 luokan yhdistelmä mihinkään.

Sitten loppuun kuvat, Hyzonista huonot kuvat mutta kyllä niistä jotain näkee.

Toyota:

Ja Hyzon:

Laitetaan kuva vielä vanhasta kenno kokoonpanosta

Tuossa uudessa kokoonpanossa on näköjään uusi ahdin malli (putket erilailla kun aikaisemmissa kuvissa ja ahdin on eri tavalla kokoonpanossa). Harmi kun tyyppikilpi ja valmistaja peitetty.

Toyotan paketti istuu konehuoneessa ja kuskin alapuolelle ja Hyzonin paketti tuolla kabiinin takana tankkien alla. En osaa siitä sanoa mitä kaikkea laitetta työnnetty konepeiton alle.

Edit:
Daimlerilta videossa kohdassa 4:30-> hyvä info tähän liittyen.
Eli kun kennon tuotto ylittää tarpeen, varastoidaan energia akkuun ja avustetaan sähkömoottorilla esim ylämäessä.

hartZa · Marraskuu 2, 2021, 4.52am

https://twitter.com/SecGranholm/status/1455240472964710400?t=oE13kmaRpenoO5lQ0ZB92w&s=19

SuperTruck 3 will fund five heavy vehicles manufacturers with a combined $127 million to pioneer electrified medium- and heavy-duty trucks and freight system concepts to achieve higher efficiency and zero emissions. Projects will be funded over five years, subject to appropriations, and recipients will match federal funding, dollar-for-dollar:

PACCAR Inc (Bellevue, WA) will develop eighteen Class-8 battery electric and fuel cell vehicles with advanced batteries and a megawatt charging station will also be developed and demonstrated. (Award amount: $32,971,041)
Volvo Group North America, LLC (Greensboro, NC) will develop a 400-mile-range Class-8 battery electric tractor-trailer with advanced aerodynamics, electric braking, EV optimized tires, automation and route planning. A megawatt charging station will be developed and demonstrated. (Award amount: $18,070,333)
Daimler Trucks North America, LLC (Portland, OR) will develop and demonstrate two 2 Class-8 fuel cell trucks with 600-mile range, 25,000-hour durability, equivalent payload capacity and range to diesel. (Award amount: $25,791,669)
Ford Motor Company (Dearborn, MI) will develop and demonstrate five hydrogen fuel cell electric Class-6 Super Duty trucks targeting cost, payload, towing, and refueling times that are equivalent to conventional gasoline trucks. (Award amount: $24,952,314)
General Motors, LLC (Pontiac, MI) will develop and demonstrate four hydrogen fuel cell and four battery electric Class 4-6 trucks. The project will also focus on development of clean hydrogen via electrolysis and clean power for fast charging. (Award amount: $26,061,726)

Simo_Sijoittaja · Marraskuu 2, 2021, 6.07am

Erikoinen ratkaisu tukea muutaman valmistajan tuotekehitystä ratkaisuille jotka on jo saatavilla… Motiivi lienee jokin muu kuin saada raskasta BEV ja FCEV kalustoa mahdollisimman nopeasti liikenteeseen. Siihen auttaisi parhaiten hankintatuet…

Nimim. Hapan Hyzonin omistaja

everlaastia · Marraskuu 4, 2021, 8.44pm

@buy_high_sell_low
@Jukka_Lepikko

Vastaan tänne.

Tässä on kaksi isointa syytä miksi Toyota ei tee akkuautoja kovinkaan suuria määriä. Akkujen hintataso on liian korkea ja se uhkaa vain nousta. Sen lisäksi materiaalien määrä on rajallinen. Akku on materiaali-intensiivinen tehdä, joten valtaosa akun hinnasta on materiaalihintoja. Sarjatuotanto ei enää laske akkujen hintoja, vaan saattaa jopa nostaa koska kysyntä ylittää tarjonnan materiaalien osalta. Ja nämä yllämainitut ovat pitkäkestoisia trendejä.

Toyotalla on laaja-alaisesti eri voimalinjoja jotka eivät vaadi isoa akkua. Yhdellä LR Teslan akkumateriaalilla tehdään kymmeniä HEV, PHEV ja FCEV autoja. Se on lyömätön kilpailuetu lähitulevaisuudessa.

Toyotan polttokenno osaaminen on ihan automaailman kärkeä ja sillä tekniikalla saa toteutettua käyttöominaisuuksiltaa erittäin hyviä autoja. Esimerkiksi tulevien SUV-mallien ranget pyörinevät luokassa 600-800km. BEV-suvit ei noihin kykene. Tämä on uhka jopa Toyotan omille BEV -malleille, koska polttokennoautojen hintakin tulee tonttiin vauhdilla.

Ennustaminen on hankalaa, varsinkin tulevaisuuden. Mutta merkkejä on kyllä ilmassa.