Kjører på hydrogen i forbrenningsmotor

Da verdens største messe for nyttekjøretøy, IAA Transportation, ble arrangert i Hannover i høst, var trenden klar: Alle de største lastebil-produsentene kommer med en forbrenningsmotor som kan gå på hydrogen fremfor en teknologi basert på brenselceller. Veien til nullutslipp blir kortere med forbrenningsmotor.

– Alle jobber med å utvikle hydrogenkjøretøy. Det nye er at så mange satser på å utvikle forbrenningsmotoren til å gå på hydrogen. 90 til 95 prosent av komponentene er de samme som på diesel, og en modifisert dieselmotor vil bli noe billigere i produksjon enn en bil med brenselcelle. En viktig årsak til denne trenden er at EU har anerkjent dette som en nullutslippsteknologi, sier Per Øyvind Voie, som er administrerende direktør i Vireon.

Selskapet er et datterselskap av Norwegian Hydrogen, som i høst åpnet sin første fabrikk for produksjon av grønt hydrogen på Hellesylt i Stranda kommune innerst i Geirangerfjorden.

Fyllestasjoner

– Vi ble etablert for fire år siden og har fra første dag jobbet nordisk ved at vi har sikret oss lokasjoner langs noen av de viktigste transportårene i Norden, sier Voie.

Han medgir at dette har vært en krevende prosess ettersom verdikjeden ennå ikke er etablert. Selskapet har fått støtte fra EU til å etablere fire stasjoner i Finland og tre i Danmark.

Å etablere en ny fyllestasjon for hydrogen under trykk koster mellom 50 og 70 millioner kroner.

Vireon er derfor avhengig av at myndighetene subsidierer utbyggingen i tråd med at dette er et viktig skritt for å nå vedtatte klimamål. Den svenske regjeringen har for eksempel fullfinansiert 12 stasjoner, mens minst 30 stasjoner har fått 70 prosent i økonomisk støtte.

I Norge lanserte Enova nylig en bedre ordning for økonomisk støtte til bygging av fyllestasjoner for hydrogen. Man kan nå søke om støtte opp til 30 millioner. Enova ønsker i første omgang at det skal bygges fire stasjoner mellom Trondheim og Oslo.

Voie tror den viktigste grunnen til at svenskene er rausere med sin støtteordning, kan være at landet har to av verdens største lastebilprodusenter.

– Svenske myndigheter vil ha infrastrukturen på plass først. Det er en litt annen tilnærming enn det vi driver med i Norge, men myndighetene skal ha ros for at de dekker inntil 60 prosent av merkostnaden fra diesel til hydrogen for å få til det grønne skiftet, sier Voie.

Det tyske selskapet Man Truck & Bus har jobbet med å utvikle hydrogendrevne motorer siden begynnelsen av 1990-tallet.

Tøffe krav fra EU

I fjor ble den første utgaven av en lastebil med forbrenningsmotor på hydrogen vist for kunder i Norge. Nå er denne bilen tilbake i Tyskland, siden det ennå ikke finnes mer enn to fyllestasjoner i Norge for tungbiler, en på Hellesylt og en hos Asko i Trondheim.

– Dette er et ekte høna- og egget case. Uten fyllestasjoner vil vi heller ikke få lastebiler med hydrogendrift på veiene, sier produktsjef Johnny Martinsen i Man Truck & Bus til Teknisk Ukeblad.

Han sier at tungbilprodusentene står overfor helt konkrete krav fra EU om at 45 prosent av bilene skal ha nullutslipp innen 2030.

– Det gir oss et bein til å stå på. Vi har gjort store investeringer for å bygge om fabrikkene våre til å produsere helelektriske lastebiler. Ved at vi i en omstillingsfase kan produsere en modifisert forbrenningsmotor, vil vi komme raskere til målet, sier Martinsen.

– Vil det være behov for to ulike teknologier?

– Vi tror mest på batterielektrisk drift fordi det er den mest energieffektive løsningen, men samtidig tror vi at det vil være segmenter for hydrogen for langtransport og innen anlegg.

Kostnadene

En lastebil med modifisert forbrenningsmotor som kan gå på hydrogen og en batterielektrisk utgave koster omtrent det samme, men de er over dobbelt så dyre som dieselbilene. Transportkundene er dermed avhengig av Enovas støtteordning, som dekker inntil 60 prosent av merkostnaden.

Grunnen til at en lastebil med forbrenningsmotor for hydrogen er så mye dyrere, skyldes at den kommer med en «ryggsekk» bak førerhuset – i form av tanker i karbonkompositt som skal tåle et trykk på 700 bar. Disse tankene produseres foreløpig i et svært lite volum, så her er det ingen skaleringseffekter ennå.

– Vi gjenbruker ca. 80 prosent av dieselmotoren, men den krever et modifisert topplokk, seks tennplugger og en litt annen innsprøytningsteknologi. Den blir i prinsippet gjenfødt som en Otto-motor. Den har lavere kompresjon og må ha tennplugger for å antenne gassen, på samme måte som enkelte motorer på biogass, sier Martinsen.

Det stilles svært strenge regulatoriske krav til hydrogentankene. I Mans biler leveres disse av Voith og har ECE R134-sertifisering.

Med en kapasitet på 56 kilo og fylletid på 10 til12 minutter kan det gi en rekkevidde mellom 450 og 550 kilometer under norske forhold.

Brenselceller

– Vi jobber også med brenselcelle-teknologi, men mitt inntrykk fra Hannover er at de aller fleste tungbilaktørene nå ser på forbrenningsmotor på hydrogen som en broløsning frem til brenselcelleteknologien er mer moden. Vi i Man forventer at dette først vil skje i begynnelsen av 2030, sier Martinsen.

Han tror brenselcelle-teknologi vil komme fordi den vil bli noe mer energieffektiv, da den er bygget på en elektrisk drivlinje som dermed også gir mulighet for regenerering. Men samtidig er brenselcellene plasskrevende og svært sensitive for varme, støv og vibrasjoner.

– Vår konkurrent Mercedes har kjørt et testprosjekt på brenselcelle og angivelig oppnådd 1000 kilometer på én tank med hydrogen. Daimler jobber visstnok med flytende hydrogen som kan oppnå enda større energitetthet og dermed mer rekkevidde, men det krever en svært kostbar og energikrevende infrastruktur med nedkjøling av hydrogengassen til minus 253 grader.

– Ikke miljøvennlig å fase ut diesel

Markedsdirektør Knut Olafsrud i Norges Lastebileier-Forbund tror batterielektrisk vil dominere markedet de neste årene, men at det er lite miljøvennlig å kreve at alle lastebiler på diesel skal fases ut.

– Vi støtter alle tiltak for å få ned utslippene, det gjelder både hydrogen og batterielektriske løsninger, men lastebileierne kan ikke alene betale de ekstra kostnadene dette medfører. Vi vet at kravene om nullutslipp kommer. Da Euro 6-teknologien kom i 2014, var vi raskest i verden til å implementere den, sier Olafsrud.

Han mener det vil være behov for å kombinere batterielektrisk med hydrogen på forbrenningsmotor i en periode, men at mye av utslippene kan bli redusert om myndighetene krever at tungtransporten skal kjøre på HVO100, som er ren biodiesel. I dag er det et omsetningskrav til fyllestasjonene at de skal ha innblandet minst 19 prosent.

Tungbilpakken

Statens vegvesen presenterte i oktober en «tungbilpakke» der planen er å legge til rette for 80 døgnhvileplasser med ladestasjoner langs riksveinettet innen 2030. I november kunngjorde Enova en tildeling på 259 millioner kroner til etablering av 697 ladepunkter hos norske bedrifter.

En utrulling av nye ladepunkter skjer også i et samarbeid mellom flere lastebilprodusenter. Scania har etablert et eget selskap, Erinion, der målet er å installere 40.000 ladepunkter innen 2030.

– Den siste generasjonen batterielektriske biler fungerer fantastisk om man har depotlading. Da kan rekkevidden for biler med 36 til 50 tonn bli opptil 35 til 40 mil. Hvis du da kjører i fire og en halv time og hviler i 45 minutter mens bilen lader før du kjører videre, kan du komme langt, sier Martinsen.

Men det krever at ladenettverket bygges ut. Problemet i dag er at de fleste ladestasjonene ikke er tilpasset tungtransport. Bilene må frakoble henger eller oppta flere ladepunkter slik de er bygget i dag.

Artikkelen ble først publisert i TU-magasinet, nr. 6/2024