FaHyence vätetankstation i aktion. Kredit:McPhy
En tillförlitlig energiövergång kräver implikation av en rad vetenskapliga domäner:fysiska, mänsklig, social, ekonomisk, såväl som jord- och livsvetenskaper, med det särskilda intresset att sätta slutanvändaren i centrum för teknikutvecklingen. Som en del av ULHyS-projektet (Université de Lorraine Hydrogène Sciences et Technologies), University of Lorraine samlar ett tiotal laboratorier kring fem forskningsämnen, från väteproduktion till territoriell utbyggnad. I detta sammanhang, flera ULHys-medlemmar var inbjudna att besöka vätgastankstationen FaHyence i Sarreguemines.
Invigdes i april 2017, FaHyence är den första bränslestationen i Europa som producerar väte genom elektrolys på plats med grön el från förnybar energi som levereras av Electricity of France (EDF). Platsen har en kapacitet på 40 kg väte per dag, vilket motsvarar behovet av cirka 20 till 25 fordon per dag för laddningstryck mellan 350 och 420 bar.
Räckvidd på cirka 350 km, utan några utsläpp av växthusgaser
Andra vätgasstationer i Frankrike inkluderar HyWay-projektet, som har varit i drift sedan sommaren 2018 på CEA:s (French Alternative Energies and Atomic Energy Commission) anläggning i Grenoble, och två andra är under uppbyggnad i Rodez och Nantes. FaHyence är resultatet av ett samarbete mellan EDF, EIFER, McPhy, Symbio Fcell and the Urban Conglomeration of Sarreguemines Confluences (CASC). För att säkerställa en regelbunden drift av bensinstationen, ett tiotal vätgasfordon körs i stadskonglomeratet:Electric Kangoo ZE (Renault) utrustad av Symbio Fcell med en bränslecell som fungerar som räckviddsförlängare. Bränsleceller av typen PEM (polymer electrolyte membrane) drivs med rent väte och följaktligen utan några växthusgasutsläpp med räckvidder upp till 350 km, därav 200 km tack vare ett 33kWh Li-ion-batteri och 150 km tack vare en 5kWh PEMFC ansluten till en 1,8 kg vätgastank trycksatt till 350 bar.
Även om bensinstationen inte är fri tillgång, alla fordon – franska, Europeiskt eller internationellt – att köra på vätgas kan göra en uppladdning efter enkel auktorisation ansöka på CASC med en uppenbar fördel:vätgaspåfyllningen är helt gratis. Som en konsekvens, nio ytterligare nyttofordon har köpts emellan av andra professionella partners i konglomeratet och flera privata tyska och belgiska användare har redan fyllt sina reservoarer vid Sarreguemines.
FaHyence är en del av projektet H2ME (Hydrogen Mobility Europe) som finansieras av det europeiska programmet FCH JU (Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking) som syftar till att distribuera 49 vätgastankstationer och 1, 400 fordon över EU till 2020. Vätgas är det tredje kapitlet i FaHyences projekt för hållbar mobilitet förutom el och biometan. Det är ett ambitiöst levande laboratorium och ett uppenbart tillämpningsexempel på väteteknik.
Skiss över tankstationen publicerad med vänligt tillstånd av föreningen. Kredit:EIFER. Författare tillhandahålls
En full tank på fyra minuter platt
Användare som lär sig att dra nytta av påfyllningsanordningarna har gått smidigt. Gränssnittet är klassiskt och proceduren som liknar konventionella system som använder fossilt bränsle får minimera anpassningstiden. Det behövs fortfarande förbättringar när det gäller ergonomi och interaktioner, men operationsprincipen förblir ganska enkel. Jämfört med timmars laddning som krävs för konventionella batteribaserade elfordon, de fyra minuterna att fylla ett fordons tank med väte verkar vara mer än acceptabla.
Stationen innehåller en alkalisk elektrolysör med en produktionskapacitet på 1,8 kg/h som kräver 50 liter vatten per kilo väte. Dessutom, det finns en två-nivå kompressor, det första trycket på cirka 30 bar, och den andra utrustad med en kylkrets ner till -20°C tillåter att nå tryck upp till 420 bar. Denna kompressionsanordning ger två stora fördelar:Den första är att den tillåter att inte bara fylla vätgasfordon vid 350 bar (fallet med FC-EV som Kangoo ZE), men likaså, säkert med vissa volymbegränsningar, elfordon som körs med vätgas som kräver fyllningstryck på 700 bar och når räckvidder på cirka 450 km (fallet med FCV som Toyota Mirai, Honda Clarity Fuel Cell och Hyundai Nexo...). Den andra fördelen är att kylsystemet minskar påfyllningstiden till fyra minuter jämfört med sju minuter för system som arbetar vid omgivningstemperatur.
En underutnyttjad bensinstation som lätt kan bli konkurrenskraftig
"Väteteknologin i sig är inte den begränsande faktorn", säger Christian Hector, chef för Cofluences tekniska tjänst och initiativtagare till FaHyence-projektet. "Det mest begränsande elementet är elektrolysören". Med ett genomsnitt på 2,2 tankningar per dag, representerar knappt 5 % av dess nominella kapacitet, stationen är klart underutnyttjad. Som en konsekvens, kostnaden per påfyllning är fortfarande för hög för att vara konkurrenskraftig med klassiska system. Medan kostnaden per kilogram för väte beror på lokala förhållanden; på Sarreguemines är det 10€ per kg, och det nationella genomsnittet ligger på cirka 6 € per kg. Observera att det krävs cirka 1 kg väte för att resa 100 km.
För att stationen ska vara kostnadseffektiv, Det skulle krävas minst 30 fordon dagligen som fyller sin tank. "Men den ekonomiska vinsten var inte motivationen för detta projekt, ", säger Hector. "Syftet var att testa elektrisk mobilitet i ett gränsöverskridande sammanhang, samt att validera den tekniska tillförlitligheten hos en vätgasstation i kombination med en elektrolysör på plats". Även om framtiden för denna station, vars ekonomiska stöd upphör 2020 är fortfarande osäkert, målen har uppnåtts och detta tack vare Hectors uthållighet och hans gröna mobilitetsteam på CASC.
Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.