Hyötysuhteesta eri kuormituksilla:
Performance Study of PEM Fuel Cell under Different Loading Conditions (sciencedirectassets.com)
Tämä on vanha tutkimus mutta yleisölle saatavilla. Edistystä on varmasti tapahtunut esim. lämmönhallinnan osalta mutta kelpaa meille tähän hätään.
Kennon hyötysuhde laskee kun lämmöt nousee. Eli kun otetaan tehoja ulos. Osakuormalla (matka-ajossa, tasaisella nopeudella) hyötysuhde pysyy erinomaisella tasolla. Tämähän on se juurisyy, miksi FCEV:t pystyvät tarjoamaan kilpailukykyiset ajamisen kustannukset matka-ajossa.
Tätä teoriaa tukee polttokennoautojen oikeassa elämässä mitatut matalat matka-ajo kulutukset. Nykyiset FCEV:t pääsääntöiset lyövät omat WLTP ranget/kulutukset matka-ajossa ja tähän pystyi myös Hyundain vetyrekka. Vastaavasti kaupungissa, jossa kiihdytellään paljona (vaatii paljon voimaa ja sen tuottaminen ei ole yhtä energiaedullista) ranget saattavat jäädä alle ilmoitetun. Tämä on mielestäni myös ajotapakysymys, samalla lailla kuin kaikkien muidenkin voimalinjojen kohdalla. Tarpeettomien kovien kiihdytyksien välttely tekee hyvää kulutuslukemille.
Vaihtuvan kuormituksen vaikutus elinikään. Tämä onkin hyvä kysymys, sillä nykyään akku on otettu polttokennon rinnalle vahvemmin tukevaan rooliin. Se auttaa kun voimaa tarvitaan, eli esim. liikkeelle lähdettäessä, kovissa kiihdytyksissä, ylämäissä yms. Toiminta on aivan samanlaista kuin nykyisissä itselataavissa hybrideissä, esim Toyotan HSD. Polttokenno ja akku siis tukevat toisiansa eri tilanteissa ja näin valmistajat voivat paikata kummankin voimanlähteen huonoja puolia. Aiemmat konseptit olivat enemmän polttokennovetoisia ja käsittääkseni niissä on ollut omat ongelmansa. En ole lukenut ensimmäisen sukupolven Mirain kohdalta luotettavuusongelmista ja myöskin AC Transitin tutkimuksessa legacy vetybussien polttokennot pääsevät 25t tunnin lukemiin ilman isoja korjauksia. Ne on jo hyviä lukemia.
Kaiken kaikkiaan oma oletus on se, että esimerkiksi Toyotan polttokennovoimalinja on erittäin luotettava henkilöautokäytössä. Auton elinkaarta rajoittaa tankkien elinkaari, joka on Miraissa 15v ja Nexossa 20v.
Huolto on ICE ajoneuvoja halvempaa. Pieni blogi asiasta:
How to service a Toyota Mirai - Toyota UK Magazine
Huoltoväli on tiheä, mutta voimalinjaan komponentteja siinä ei vaihdeta kuin ilmasuodattimet. Oletan kuitenkin, että nuo ilmansuodattimet ovat oleelliset optimaalisen toiminnan kannalta. Muuten se on pelkkiä tarkistuksia ja normaalia auton huoltoa -jota jokainen auto tarvitsee voimalinjasta riippumatta.
Mirain ohjekira:
Toyota Mirai 2021 Owner’s Manual.pdf - Google Drive
Kiva että on oikea manuaali. Tuota selailemalla pääsee vähän kiinni siitä millainen auto se on ja mitä kaikkea omistaja voi tee se itse -tyylisesti tehdä.
Varmaan tuo 80KWnet paketti on aika hyvä/optimaalinen eurooppalaistyyliseen edulliseen autoon. Siitä saa kuitenkin akun kanssa riittävästi piikkitehoa ja jatkuva teho riittää hyvin keskikokoisen auton matka-ajoon. Voi varmasti vetää jopa peräkärryä. Eikä ole kallis komponentti. Tämän tyylisiä autojahan perinteisesti Euroopassa on kaikista eniten myyty, jos katsoo pre-pandemian automyyntitilastoja. Esim Corollan 1.8 HSD (90kw) myy paremmin kuin tehokkaampi 2.0 HSD (130kw). Käytännössä jos akkuauto meinaa hinnalla kilpailla, niin valmistajat joutuvat akkujen kokoa pienentämään. Se taas rajoittaa käyttöominaisuuksia. Mielestäni tämä on se kilpailun kokonaiskuva eri voimalinjojen välillä jo lähitulevaisuudessa.
Vähemmän yllättäen esim. Toyotalla on 80kw:n kenno valikoimissa ja ainakin brosyyrien mukaan se soveltuu myös ajoneuvokäyttöön. Ensi vuonna pitäisi olla tulossa Prius FCEV, joten en ihmettelisi jos kyseinen kenno löytyisi auton keulilta. Se olisi tehojen osalta linjassaan nykyisen 1.8 HSD:n kanssa.
Ensi vuonna Hyundai tosiaan tuo 100kw:n kennon henkilöautoihin. Se saattaa olla myös aika optimaalinen ratkaisu, sillä siinä on enemmän sitä DOE:n peräänkuuluttamaa stack oversizingia. Toisin sanoen käsittääkseni DOE hakee sitä, että voimalinjaa ei alimitoiteta. Se kun syö aina luotettavuutta jos kenno/moottori/akku joutuu liian kovalle rasitukselle normikäytössäkin.
Tuo Hyundain 100kw:n kenno riittänee isompaankin autoon. Hyundain tulevat FCEV -mallit tukevat tätä teesiä, sillä putkessa on uusi Nexo (5-hengen SUV), Staria (7-9 hengen tila-auto) ja huhujen mukaan myös Sonata (iso sedan).
Toyotan 128kw kenno on jo mielestäni premium tuote. Sen ympärille voi kehitellä esim. tehokkaan voimalinjan bemun x5:seen tai isoon Toyotaan esimerkiksi Highlanderiin. Myös Mirai liikkuu varsin hyvin tuon voimin.
Kirjoitin aiemmin että DOE:n tavoite on 40usd/kw. Se on vuoden 2025 tavoite, ultimate tavoite on 30usd/kw. Puhutaan kyllä aika halvasta voimanlähteestä tuossa vaiheessa. Siihen lisäksi vielä se etu, että polttokennovoimalinja on aika joustava joka sopii moneen käyttötarpeeseen.
Lisäys: speed and power tyypit, jolta löytyy pätäkkää niin on eri juttu. Ne ostaa mitä haluaa, muut ostaa mihin fyffet riittää…