Nikola Corporation

Löytyi tälläinen kirjoitus. On lupa lainata teksti.

"Do you know that H2 is the most efficient combustible material in the world?

Let’s explain something. Diesel is dead. All the contracts, nations and big companies invest in H2 and green energy.

There has been some posts comparing hydrogen fuel cell vehicles, FCEV, to battery vehicles, BEV, and alot of focus is on efficiency of using the electricity directly, suggesting FCEV in unnecessarily complex and waste energy.

Most researchers and automotive OEMs agree that the technologies compliment each other and have different optimal use cases. For some use cases both FCEV and BEV are viable depending on how the user needs and habits.

I’m a electrical engineer working in Athens I’m involved in trying to execute hydrogen infrastructure projects here. I have spent lots of time thinking and reading about hydrogen, and try to raise knowledge and inspire people to adopt hydrogen technology

I thought I’d make a post to summarize why I think hydrogen is inevitable in the future.

This post is not focused on Nikola Motors, but their business model and their infrastructure and vehicle rollout is related.

Efficiency:

A BEV is around twice as efficient as a FCEV, no doubt about that.
BUT hydrogen produced from renewable energy offers H2 production from excess electricity, and / or electricity when there are low prices, for example in night time, or when there are lots of renewables in the total energy mix in an electric grid. Hydrogen is a great outlet for excess electricity.

Energy density per kilo:

The best mass produced batteries in world have an energy density of around 280 Wh/kilo. Hydrogen has an energy density of 33 300 Wh/kilo. That means hydrogen is 119 times more energy dense. This doesn’t matter too much when it comes to passenger cars. A tesla M3 for example carries a 480 kg battery. The corresponding weight for equal range in a FCEV passenger car is 6 kg of hydrogen. The FCEV also needs a small battery, hydrogen storage tanks and a fuel cell, so for the passenger car, there’s hardly any difference in weight.

But when it comes to larger vehicles, this starts to matter. For trucks, airplanes, trains and ships that travel long distances and carries heavy loads, the increase curve for battery weight is steep. The corresponding curve for increased weight of the hydrogen drive train is more flat.

This allows for the FCEV to transport less batteries and more goods.

Infrastructure:

In small scale, and low electromobility adaptation - BEV infrastructure is cheap and easy to build. If you live in a house, you can charge your car very cheap and convenient. A few high speed chargers are less expensive than hydrogen refuel stations.

For large scale and higher vehicle adaptation, FCEV infrastructure is cheaper and uses less land.

If we use a small city like Trelleborg as example:

Trelleborg has around 50k inhabitants and with 25k cars.

If everybody has a $1k charger at home, that’s $25M. Lets say we want to accommodate 1/10 of the cars with semi fast $3,5k chargers in the city parking lots as well there’s another $8,75M (assuming there’s no need enforcing the grid). To be able to accomodate highway travel, let’s say we build 50 fast chargers as well on the motor way in/out of the city for $0.2M each, that’s another $10M, for just the chargers, land rent or purchase not included.

A total of ~$44M for BEV infrastructure, neglecting costs for grid enforcement and land.

In Trelleborg there are now 10 fossil fuel stations for all vehicles driving in and out of the city. Assuming the same number of stations are enough for the FCEV, and each station cost $2M, the total cost is:

$20M

A full FCEV infrastructure is around half the cost of BEV infrastructure. FCEV infrastructure doesn’t need the same high costs for grid enforcement.

A system with fuel stations could also be considered more “fair” or “equal”, as not all people have access to charge at home. If you live in an apartment house or whatever.

If you can’t charge at home, and only charge at city chargers, the price per kWh is higher than if you charge at home.

Charging / refueling times:

For passenger cars, as long as you are not a taxi driver and seldom drive longer than the cars range, can charge at home, and charging / refueling times doesn’t matter too much for you, BEV will be superior due to low charging cost.

If you often drive long, or you are a commercial driver, that time matters. A FCEV refuels in about the same time as a fossil vehicle.
Time us money, and a taxi, commercial vehicle or any type of patrol car would not want to be forced to make time long stops to charge.

Temperature:

BEV loose lots of range in cold, up to 40%.

FCEV has heat and water as byproducts from the fuel cell that can be used to heat the vehicle and the drive train as a bonus without consuming extra fuel. FCEV hardly loose any range because of different temperatures. This makes FCEV fit for more variety of conditions than BEV, and a more reliable vehicle where you easier can predict your range.

Drivetrain value chain:

BEV use quite alot of mass for the batteries, with rare earth metals. China control more than 50% of the world’s known lithium resources.

Lithium for batteries need to be mined, processed, refined and after use they need to be recycled.

Fuel cells are using less material and are less complex, and easier and less energy consuming to recycle, using fewer rare earth minerals.

Hydrogen can be produced locally at, or near the fuel station with renewable electricity and water. When the hydrogen is consumed in the fuel cell, there’s only pure water and heat released.

Sector coupling:

Hydrogen allows for sector coupling, which means the same energy carrier can be used by different sectors.

Hydrogen can replace fossil fuels as a transport fuel, as a feedstock in industries, in steel-, cement-, and ammonia production. This could drive mass production of clean hydrogen, making the technology move forward and drive the cost down and availability up.

Batteries cannot do this.

This was a long text, I find H2 very interesting and hope I helped someone to learn some thing"

5 tykkäystä

Aika kova väite, että dieseli olisi kuollut. Mutta itsekin uskon nyt suureen vihervallankumoukseen energioiden suhteen. Voisi jopa miettiä, että ostaisi Nikolaa joku 100 kipaletta pitkään salkkuun kokeilumielessä.

3 tykkäystä

Kovaa hypeä vailla kosketusta realismiin. Koska vetyä ei voi kaivaa maan uumenista, se ei ole suoraan vertailukelpoinen dieseliin. Vetää maton alta koko tekstiltä.

Diesel ei ole kuollut - vielä.

Mutta kuolinkorinoita aletaan kuulemaan 10v päästä tietyillä sektoreilla. Kaivosbisnes tulee ensimmäisenä mieleen, siellä ei akuilla pärjätä ja dieseliä kuluu hullut määrät.

6 tykkäystä

Odotinkin jo että kuinka kauan menee kun @Jarnis kommentoi :grin:. Hyvä että on eriäviä mielipiteitä.

9 tykkäystä

Vety ei ole energian lähde, vaan tapa siirtää tai varastoida sitä. Energia pitää edelleen taikoa jostain.

Diesel sitä on koska meidän ei tarvitse sitä tehdä vaan se kaivetaan sieltä maan uumenista jonne se on aikojen saatossa varastoitunut. Haittapuolena varannot ovat rajalliset.

Akustot ovat vertailukelpoisia, mutta juttu ohittaa puolet huonomman hyötysuhteen olankohautuksella.

Onko käyttötarkoituksia joissa vety toimii varastointi- ja kenties siirtotapana? Varmasti.

Skaalautuuko tämä ongelmitta? Ei, koska nyrkkisääntönä vedyn kautta kierrätys tuplaa energian kulutuksen vs. akuston kautta kierrätys jos energia on lähdössä sähköä. Tarvittaisiin niitä 1000 terawatin fuusiovoimaloita nollapäästöillä niin ei tarvitsisi nuukailla energiankulutuksen kanssa. Sitä odotellessa.

Kyllä, akut ja latausinfra ovat kallista, mutta tämä on tavaroiden valmistusta jossa hintaa voidaan painaa alas kun tekniikka kehittyy, valmistusmäärät kasvavat ja materiaalikeksintöjä pukkaa. Mikään taika ei muuta häviöitä energian muunnossa sähkö → vety → sähkö.

Jos viittaat tuohon ylempänä olevaan pitkään kirjoitukseen niin kyllä siellä mainittiin hyötysuhde heti alussa.

Ja minusta sinä keskityt katsomaan tätä aivan liian kapeasta näkökulmasta, energian määrä ei tule olemaan ongelma koska se tulee olemaan hienosti sanottuna “ubiquitous” eli vapaasti suomennettuna rajattomasti saatavilla kun tuuli- ja aurinkovoima räjähtää ekspontentiaalisesti. Silloin ei yksinkertaisesti ole väliä meneekö energiaa hukkaan.

Ja nuo hyötysuhteet paranee koko ajan, jo nyt on tekniikoita joilla hyötysuhde paranee 50->80% ja tämä kehitys menee junan lailla eteenpäin.

Akkujen hinnoista 80% on raaka-aineen hintoja, tuleeko raaka-aineiden hinnat alas kun kysyntä räjähtää? Ei. Harvinaisia metalleja tullaan tarvitsemaan jatkossakin, koboltin poistaminen on vasta yksi vaihe.

Minä väitän että vetyketjun hyötysuhde paranee paljon nopeammin kuin akkujen hinta tippuu.

9 tykkäystä

“Fysiikan lait muuttuvat mutta tavaran valmistuskustannukset ja tarvittavien materiaalien tuotannon tehokkuus ei voi parantua kun kysyntä kasvaa”. Tämä selvä, jatkakaa.

Polttokennotekniikat voivat olla aika hasardeja kaivosolosuhteissa, joissa kaivosajoneuvot eivät muutamaa vuotta pitempään kestä korroosio-olosuhteiden vuoksi. Tuon vuoksi perinteiset polttomoottoriajoneuvot ovat tuolla varmempia ainakin toistaiseksi 10 vuotta eteenpäin.

1 tykkäys

Jos akkujen hinnoista 80% on raaka-aineista niin ymmärrät varmaan että prosessien kehittämisellä ei saada isoja etuja? Ainoastaan kokonaan uudet akkuteknologiat, esim. Solid state voi muuttaa tätä.

Vetypuolella hinnat tulevat 60-70% työstä ja prosesseista ja niiden kehitys menee jättivauhtia eteenpäin.

5 tykkäystä

Osittain energia ketjun asiaa, mutta Anglo American on ehkä toista mieltä.

3 tykkäystä

Käy äkkiä valaisemassa asia Anglolle, ennen kuin investoivat isosti ihan pieleen!:scream::stuck_out_tongue_winking_eye:

3 tykkäystä

Ja toisekseen tai ensimmäisekseen, tuskin kaivokseen halutaan sellaisia ajoneuvoja, joiden polttoaine on erittäin räjähdeherkkää. Jos vetyä sattuu pääsemään ajoneuvosta ulos kaivoksessa esim. 2 km:n syvyydessä, tietää jokainen mitä tuosta seuraa.

1 tykkäys

Kannattanee perehtyä aiheeseen hieman tarkemmin ennen kuin alkaa foorumilla perättömiä huutelemaan…

3 tykkäystä

Ei lisättävää sillinkutojan viestiin​:+1::blush:

Yllä on kuitenkin noin 1400 viestiä pääosin asioita enemmän tai vielä enemmän tonkineilta, kannattaa kahlata ketju ensin läpi, niin saattaa päästä kärryille.

Edit. Tämähän onkin Nikolan ketju, siirtykäämme näillä yleisemmillä aiheilla ennemmin energiaketjuun

Dumpperit ja kaivinkoneet on pääsääntöisesti avokaivoksissa, ei maan alla. Tunnelit toki eri asia ja siellä ollaan eri laitteilla.

En ole kovin tarkkaan lukenut lähiviikkojen viestejä, joten voi olla jotain mitä olen missannut mutta silmään on tarttunut kuitenkin @Jarnis kova kriittisyys vetyautoilua kohtaan, ja puolto sähkö/akkuvehkeille. Yksi perusteiluista on ollut häviöt joita syntyy vedyn tuotannossa, varastoimisessa, mahdollisessa siirtämisessä ja lopulta polttokennossakin tulee häviöitä. Sitten taas sähkövehkeissä perustelu on ollut jotakuinkin että kun se töpselistä tulee ja on autoon ladattu niin hyötysuhde on kärjistetysti 100 %.

Sitä minä vaan tulin nyt tänne huutelemaan, että jos vedyn tuotannon & varastoinnin huonompi hyötysuhde on otettu kommenteissa huomioon, niin miksi ei sitten sähköntuotannon vastaavia? Esim. ydinvoimalla sähköä tuotetaan varmaan jotain 35 % hyötysuhteen hujakoilla. Tämä saa BEV / FCEV hyötysuhdelaskelmat vähän eri näköisiksi…

Pahoittelut jos viestien nopean pläräämisen takia olen ymmärtänyt jotain väärin tai on mennyt tähän liittyvä kommenttia ohi. Harmittaa vaan että aina sähköautoiluun liittyvissä keskusteluissa se sähkö tulee häviöttä sinne töpselille asti.

4 tykkäystä

Koska kummassakin tavassa on sama lähtötilanne, sähkö. Se on tuotettu jotenkin, jollain hyötysuhteella. Sen mukaan otto muuttaa lopputulosta aivan samalla tavalla sekä vedyllä että akuilla.

sähköä tulee johtoa pitkin → energia säilötään johonkin → säilöstä otetaan sähköä ulos.

Vetysäilön ja polttokennon kautta ulos tulee ~50-60%

Akuston kautta ehkä noin 90%

X * 0,35 * 0,6 < X * 0,35 * 0,9

Jos energia on ilmaista, vedyn huonompi hyötysuhde on täysin OK. Jos energia ei ole ilmaista, laskukaava muuttuu paljon monimutkaisemmaksi ja on lähtökohtaisesti vedylle epäedullinen ellei käyttötarkoitus tai energianlähde ole jotenkin poikkeuksellinen.

“Kalusto” maksaa aina jotain, mutta se on kiinteä investointi.

Tuosta löytyy muutama linkki aiheeseen… ja muitakin toimijoita löytyy kun vain jaksat kaivella asiaa…https://fuelcellsworks.com/news/williams-advanced-engineering-partners-with-anglo-american-on-worlds-largest-hydrogen-mining-truck/

3 tykkäystä

Jarnis tuossa on sinulle sähköhässäkkä joka on myös samalla ikiliikkuja :slightly_smiling_face:

2 tykkäystä