Hydrogenbiler

Rapport: Hydrogen i personbiler er et kommersielt feilsteg

For dyrt og for lite energieffektivt, ifølge rapport. Men hydrogen vil spille en avgjørende rolle i å gjøre tungtransporten utslippsfri.

Hydrogenbilen Hyundai Nexo ved fyllestasjon på Kjørbo.
Hydrogenbilen Hyundai Nexo ved fyllestasjon på Kjørbo. (Foto: Marius Valle)

For dyrt og for lite energieffektivt, ifølge rapport. Men hydrogen vil spille en avgjørende rolle i å gjøre tungtransporten utslippsfri.

Hydrogenbiler er et kommersielt feilsteg, ifølge en rapport fra IDTechEx Research.

Rapporten tar for seg fordeler og ulemper med batterielektriske biler og hydrogenbrenselcellebiler, og konkluderer med at biler med brenselceller ikke har noe potensial de neste 20 årene. Det til tross for at de ofte pekes på som et nullutslippsalternativ som på mange måter er bedre enn batterielektriske biler.

Rapporten trekker frem flere problemer.

Kostnaden er for høy, heter det. En hydrogenbil koster i dag 1,6 ganger så mye som en elbil, og drivstoffkostnadene er tre ganger så høye. Dette vil imidlertid variere noe ut fra hvor i verden bilen kjøpes.

Selv om hydrogenkjøretøyer får energien fra brenselceller, er de avhengige av litiumionbatterier, både for å lagre regenerert energi og å sikre høy nok effekt under drift. Rapporten viser til hydrogenlastebilen Nikola One, som skal ha et 250 kilowattimer litiumionbatteri.

Videre trekkes det frem at et brenselcellesystem har bevegelige deler som krever vedlikehold. Vedlikeholdskostnadene kan være høyere enn for en elbil, heter det.

Les også

Utbredt teknologi

Elbilene har fordelen av å være relativt utbredt teknologi, noe som fører til at batteriteknologien er i sterk utvikling. Dette tiåret er vi på vei mot batterier som kan gi 1600 kilometer rekkevidde, en levetid på 1,6 millioner kilometer og svært høye ladehastigheter.

Toyota Mirai er en av de nye hydrogenbilene som er på vei til markedet.  Foto: Eirik Helland Urke

Det vil være et problem for brenselcelleteknologien, som vil være tatt igjen av batteriene på rekkevidde og pris når på det tidspunktet hydrogenbilene kommer ned til et fornuftig prisnivå, ifølge IDTechEx.

Det vises til dagens hydrogenpersonbiler, som har en rekkevidde på mellom 480 og 665 kilometer. En kommende utgave av Tesla Model S har en rekkevidde oppgitt til over 840 kilometer, mens utgaven som er i salg nå allerede har en angitt rekkevidde på 652 kilometer.

Også Lucid Air skal ifølge produsenten ha en rekkevidde på over 800 kilometer. Det vises også til elbilen Lightyear One, som hevdes å få en rekkevidde på inntil 725 kilometer på et 50 kilowattimer batteri kombinert med solceller i karosseriet.

Fyllestasjoner et større problem enn lange ladepauser

En av de store fordelene med en hydrogenbil er åpenbart at de kan fylles på få minutter, mens en elbil gjerne krever en halvtimes ladestopp – om ikke mer – på en lang tur.

Men infrastrukturen er fortsatt et problem for hydrogenbiler. Det er langt mellom tilgjengelige fyllestasjoner, mens elbilene har et forholdsvis godt etablert nettverk av hurtigladere. Og de kan saktelades alle steder hvor det finnes en stikkontakt.

Mangelen på hydrogeninfrastruktur gjør bilene lite fristende selv for dem som liker å være tidlig ute med ny teknologi, hevder rapporten.

Rapporten antar en etableringspris på 25.000 dollar for en hurtiglader, og en million dollar for en hydrogenfyllestasjon.

En stor utrulling av infrastruktur som gjør det mulig å kjøre hydrogenbil over hele kontinentet er dermed vanskelig å se for seg i dag – selv om en slik utrulling nødvendigvis også vil gi lavere utbyggingskostnader på sikt.

Hydrogenbilens problem er energiforbruket, heter det i analysen.
Hydrogenbilens problem er energiforbruket, heter det i analysen. Faksimile: IDTechEx
Les også

Energiforbruket er for høyt

Et annet problem med brenselcellebiler er energiforbruket. En kilowattime fra strømnettet gir 5,9 kilometer rekkevidde i en Tesla Model 3, mens du bare får 1,8 kilometer rekkevidde ut av en Toyota Mirai med samme energimengde.

Rapporten baserer dette på en antakelse om at de går med 54 kilowattimer for å produsere 1 kg hydrogen via elektrolyse, og at et batteri gir 90 prosent virkningsgrad.

Tross alle disse negative faktorene, er det fortsatt gode grunner til å fortsette å utvikle brenselcelleteknologien, heter det i rapporten. 

Hydrogen forbeholdes tungtransport

Senior teknologianalytiker og forfatter av analysen i IDTechEx, Luke Gear, forteller til Teknisk Ukeblad at situasjonen er en annen i tungtransportsektoren.

– Batterier er energitette nok til å gå akseptabel helelektrisk rekkevidder i dag, og dette forbedres hele tiden. Likevel kan de ikke konkurrere med tiden oppfyllingstiden tilsvarende fossilt drivstoff eller hydrogen, sier han.

Derfor vil hydrogen være viktig i denne delen av markedet. En langtransportbil vil ha behov for et batteri på rundt 800 kilowattimer. Om en slik skal kunne hurtiglades på en halvtime, og en ladestasjon skal kunne håndtere flere lastebiler samtidig, vil vet være behov for en kapasitet på mange megawatt. 

Det blir vanskelig å få til uten at infrastrukturen blir kostbar, og vil kreve nøye planlegging av lading. Ingen vil være tjent med en situasjon der det er ladekø på en ladestasjon for langtransportbiler.

I dag er det i praksis Tesla som satser på slik transport ved bruk av batterier. Andre ser ut til å helle mer mot hydrogen. Selv om infrastrukturen er kostbar også her, kan den brukes av mer enn bare lastebiler. I prinsippet kan tungtransport og skip bruke den samme infrastrukturen.

Hydrogen gir dermed en reell mulighet for å gjort tungtransporten klimanøytral på relativt kort tid.

Det vil være vanskelig å ta i bruk klimanøytral hydrogen dersom personbiler og lette kjøretøy også skal være basert på dette. 

For det første er teknologien for dyr. Det vil ikke være mange som ønsker å bytte ut bensin og diesel med et drivstoff som er dyrere. Kostnaden må minimum ned på samme nivå som fossilt drivstoff i dag.

Det krever i praksis en halvering av dagens pris.

Les også

Personbiler vil gi mer bruk av hydrogen fra naturgass

Selv om hydrogen i praksis kan fremstilles klimanøytralt, vil det være mye mer lønnsomt å benytte gassreformasjon, altså hydrogen fra naturgass. Dermed ville hydrogenbiler i praksis vært naturgassbiler de neste ti årene.

Gear tror hydrogen vil finne veien til lette kjøretøy, men at det vil ta 10 til 20 år.

– Vi kommer til et punkt hvor vi må finne måter å bruke den fornybare energien på. Det handler om å håndtere topper, for eksempel midt på dagen når det er lav etterspørsel etter energi. Med 80-90 prosent fornybar energi kommer du til å ha mye til overs som kan pumpes inn i hydrogenproduksjon.

Air Liquide skal etablere fyllestasjoner for hydrogenlastebiler langs korridoren som begynner i Rotterdam.
Air Liquide er blant aktørene som er i ferd med å etablere infrastruktur for hydrogenlastebiler i Europa.  Foto: Air Liquide

Det vil løse energiproblemet. Brenselceller kaster bort mye energi. Virkningsgraden er bare inntil 60 prosent. Men om man har en overflod av energi kan hydrogenproduksjon være en god løsning.

En EU-studie fra mars i år viser til at energilagringssystemer som dette vil være nødvendige for å oppnå et karbonnøytralt strømnett innen 2050. Det vil skape fleksibilitet i energisystemet.

Frem til 2030 anslås det at det er behov for 108 gigawatt med elektrisk lagring i EU, hovedsakelig ved å bruke stasjonære batterier. Mot 2050 vil behovet være 550 gigawatt, og da blir hydrogen en av de nødvendige metodene for å skaffe denne lagringskapasiteten.

Det ser dermed ikke ut til å bli storskala hydrogenproduksjon de nærmeste ti årene.

Fokuset flyttes til elbiler

Hva da med alle bilprodusentene som har investert i hydrogenløsninger? Det er ikke så mange år siden alle de store bilfabrikantene viste frem sine brenselcellebaserte fremtidsbiler. I dag er det i praksis bare Toyota, Hyundai og Honda utvikler personbiler med brenselceller.

Men selv hos disse ser ikke brenselceller lenger ut til å være hovedfokus. Analytikeren peker på at også disse produsentene i dag primært følger batteribilsporet.

Under en presentasjon sommeren 2019 presenterte Toyota sine elbilplaner. Samtidig som de sa at de fortsatt satser på hydrogen, snakket de også om ny batteriteknologi, og la frem planer om å lansere flere elbiler.

Samtidig ser ser det ut til å være mer aktivitet innen elbiler enn hydrogenbiler, selv hos Toyota. Seks elbiler er planlagt innen 2025. De har allerede lansert to elektriske varebiler, og en elektrisk Lexus er på vei.

Gear tror Toyota og de andre som har gjort store investeringer i hydrogenbrenselceller vil fortsette å lansere et lite antall brenselcellebiler, men at prioriteten i økende grad vil skiftes i retning batterielektriske teknologier.

Hydrogenbilene vil antakelig først og fremst selges i land som har en bredere hydrogenøkonomi. Japan, Kina og Korea utpeker seg, men selv her ligger dette fem til ti år i fremtiden. Det kommer ikke til å bli enkelt her heller.

Årsaken er at selv i land med en klar hydrogenstrategi, må brenselcellebilene konkurrere med elbiler som blir stadig billigere og får bedre batterier. 

Model S lading Abildsø
Tesla Model S på lading på Circle K Abildsø. Foto: Mathias Klingenberg
Les også

Rekkeviddeargumentet blir svakere

Elbiler kan ikke skilte med fullading på et par minutter, men det vil de fleste uansett akseptere med en bedre totaløkonomi. Den andre store fordelen med hydrogenbiler – den lange rekkevidden – er i ferd med å forvitre. 

Nye Toyota Mirai skal gi en rekkevidde på omtrent 650 kilometer. Den er ventet å koste omtrent 65.000 dollar i USA. Det er omtrent samme pris som Tesla Model S med tilsvarende rekkevidde i samme land.

Elbiler med rekkevidde over 800 kilometer er allerede lansert og på vei til markedet. Foreløpig i er dette i premiumsegmentet, men rapporten peker på at slik rekkevidde vil bli vanlig i løpet av dette tiåret.

Og mens hydrogenbilen i overskuelig fremtid vil ha mye kortere fylletid, vil elbilen alltid ha fordelen av at du har din egen «bensinstasjon» hjemme i garasjen, og at du kan lade stadig flere steder du parkerer. 

Prisene på vei nedover

Samtidig er elbilene på vei ned i pris. Analytikeren viser til en IDTechEx-analyse som hevder at i et totalkostnadsbilde er Tesla Model 3 allerede billigere enn en tilsvarende fossilbil. For privatpersoner oppleves imidlertid fortsatt høy inngangspris som et hinder. Men prisene er på vei nedover.

Også varebiler har tross høyere kjøpspris, en totaløkonomi som er lavere enn tilsvarende fossile varianter. Det kommer til å drive dette markedet fremover.

Når markedet gjør et skifte til batteribasert elektrisk mobilitet blir det ikke så god plass til andre alternativer. Den tyske bilprodusentorganisasjonen VDA har etterlyst en satsing på hydrogen og såkalte efuels.

Efuels er syntetisk fremstilt bensin og diesel, uten fossilt eller organisk opphav. Det fremstilles ved å produsere hydrogen og kombinere det med CO2.

Dette alternativet har de samme problemene som hydrogen, bare verre. Hydrogen kan i prinsippet brukes i alle applikasjoner hvor efuels kan brukes. Så selv om VDA taler drivstoffets sak, handler det antakeligvis mer om at de har medlemmer med slike interesser.

Dermed er det sannsynlig at elbilene kommer til å være en stopper for efuels i veitransporten, men ikke nødvendigvis i andre applikasjoner hvor batteri og hydrogen ikke er best egnet.

Les også

Kommentarer (162)

Kommentarer (162)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå