14.9. julkaisimme italialaisen Autobuswebin -artikkelin Tutkimus: Vetybussin käyttökustannukset 2,3 kertaa sähköbussia korkeammat. Artikkeli herätti paljon keskustelua saapasmaassa ja Autobusweb sai paljon palautetta tutkimukseen liittyen. Alla on saman sivuston julkaisema lisäanalyysi aiheesta.

Artikkelin ”BEV vs FCEV? Sähkö voittaa vedyn 0,55-1,27” julkaistuamme, saimme lukuisia kommentteja sähköpostitse ja sosiaalisessa mediassa. Havaintoja, jotka mielestämme on tärkeää jakaa aiheesta monipuolisen keskustelun kannalta. Koska uskomme vahvasti kokonaisvaltaisen tiedon arvoon, meille on vain ilo antaa tilaa kaikille analyyseille, kaikille näkökulmille.

Alla on siis CTS H2:n toimitusjohtajan Daniele Verardon ehdottama data, ideat ja analyysit vedyn tehokkaasta käytöstä liikkumisessa.

Tekstin, kommenttien ja tieteellisen tiedon vertailusta haluamme kiittää professori Maurizio Fermegliaa Triesten yliopiston tekniikan laitokselta

Nauti lukemisesta!

Akku- vai vetykäyttöiset raskaat kuljetusajoneuvot?

Tähän kysymykseen vastaamiseksi on otettava huomioon monia aiheita, ja lukujen antaminen, vaikka se olisikin oikein, voi olla harhaanjohtavaa, kun otetaan huomioon vain ongelman jotkin näkökohdat. Mutta mennään järjestyksessä.

Vedyn nykyiset tuotantokustannukset ja ennusteet vuoteen 2030 asti 

Seuraavassa kaaviossa (IEA 2022 data) on vertailtu vedyn tuotannon kustannuksia (LCOH) vuonna 2021 ja arviota vuosille 2030 ja 2050. Näet kuinka trendi on saavuttaa 1 €/kg hinta vuonna 2030. US EPA julkaisi hiljattain tutkimuksen, jonka mukaan se voisi tuottaa vetyä hintaan 1 dollari/kg vuoteen 2032 mennessä.

Kannustintuetun vedyn hinta

Jos tuottaja onnistuisi saamaan suurimman mahdollisen hyödyn vasta perustetun Euroopan vetypankin myöntämistä tuista, se voisi tarjota vihreää vetyä markkinoille lopullisella hinnalla 1 euro/kg. Hyötyäkseen kannustimista projektin on noudatettava ei-biologista alkuperää olevista uusiutuvista polttoaineista annetussa laissa (RFNBO) määritellyn vihreän vedyn ja johdannaisten tuotantoa koskevia määräyksiä, sen kapasiteetti on oltava vähintään 5 MW ja saavutettava täysi tuottavuus kolmen ja puolen vuoden kuluessa varojen saamisesta. 

Olettaen, että H2-tuottaja käyttää uusiutuvaa energiaa kymmenen vuoden sähkönostosopimuksen (PPA) kautta, joka alkaa Alankomaissa vuodesta 2026, vedyn hinta olisi 4,58 euroa kilolta ja elektrolyysiarvion investointien takaisinmaksuaika 10 vuotta: saamalla suurimman mahdollisen tuen, joka vastaa 4 euroa/kg, kuten mainittiin, tuottaja voisi hankkeen kannattavuuden saavuttamiseksi myydä vetyä markkinoille alle 1 eurolla/kg. Saksassa taas käyttämällä offshore-tuulipuistoista saatavaa uusiutuvaa energiaa vihreän vedyn tuottamiseen lopulliset kustannukset olisivat 5,96 euroa/kg ICIS:n arvioiden mukaan. Tämä tarkoittaa, että enimmäistuella 4 euroa/kg saavutettaisiin kannattavuus myymällä vetyä markkinoille alle 2 eurolla kilolta.

Näiden tutkimusten perusteella voidaan päätellä, että vedyn kilohinta tulee olemaan huomattavasti arvioitua 13,80 €/kg alhaisempi, mikä johtuu pääasiassa elektrolyysilaitteiden käyttöomaisuusinvestoinneista ja käyttöomaisuusinvestoinneista sekä kuljetus- ja varastointikustannusten laskusta sekä huoltoasemamarkkinoiden kehityksestä. Toisaalta uusiutuvista energialähteistä tuotetun sähkön hinnan on myös määrä laskea, mutta paljon pienemmällä trendillä saavutettuaan jo lähes asymptoottisen tilan. Nämä näkökohdat saavat meidät odottamaan paljon pienempää kustannuseroa näiden kahden energian (H2 ja sähkö) välillä vuoteen 2030 mennessä, mikä väistämättä näkyy linja-autojen kokonaisomistushinnassa, TCO:ssa (Total Cost of Ownership).

Ilmastoa muuttavat kaasupäästöt

Ilmastoa muuttavien kaasujen päästöistä (CO2 ekv.) ICCT esitti hiljattain raportin, jossa se vertaa lähimenneisyyden (2021) tietoja vuoden 2030 ennusteeseen, jossa nykytilanteen (2021) osalta sähköbussit (uusiutuvilla akuilla) ja vedyllä (FCEV green H2) on käytännössä sama päästöarvo (200 gCO2 e /km), mutta niiden vaikutukset ovat hyvin erilaiset: akkuajoneuvoissa akkujen rakenteen osuus on hallitseva, kun taas vedyn osalta. Yksi merkittävä panos on vedyn tuotannossa. Tämä tarkoittaa, että sähköautojen (akku tai vety) päästöjen vähentämisen luotettavaa analysointia varten on suoritettava kansainvälisten standardien (ISO 14044) mukainen koko elinkaaritutkimus (LCA).

Vuoden 2050 skenaariossa molemmat tekniikat alentavat päästöjä ja akkujen käyttö pienenee hieman selvemmin, mutta molemmissa tapauksissa päästöt ovat paljon alhaisemmat kuin muiden teknologioiden (biopolttoaineet, biokaasu, maakaasu) päästöt.

ISO 14.044:2006 -standardin mukaiset LCA-tutkimukset

Kuten edellisessä kappaleessa ennakoitiin, luotettavien johtopäätösten tekemiseksi on tarpeen tehdä vertailu perustamalla analyysi ISO 14.044 -standardiin, eli suorittamalla LCA-tutkimus, joka ottaa huomioon ainakin skenaarion "well to wheel" eikä vain "tank to wheel". Itse asiassa, kuten ICCT:n raportissa selvästi korostettiin, ajoneuvojen rakennusvaiheen panosta ei voida jättää huomiotta. Tässä suhteessa alkuperäinen artikkeli Sparber et al. joka julkaistiin vuonna 2023 J. of Energy Storagessa, mainitsee tämän tarpeen selvästi päätelmissään. Lisäisin myös, että olisi hyödyllistä sisällyttää myös loppusijoitusvaihe sekä ajoneuvomateriaalien mahdollinen talteenotto ja kierrätys LCA-laskelmiin.

Energian autonomia ja latausajat

Raskaisiin kuljetusajoneuvoihin liittyvä vertailu osoittaa, kuinka TCO (Total Cost of Ownership) viiden ensimmäisen käyttövuoden aikana on epäedullinen vetykäyttöisille ajoneuvoille verrattuna akkukäyttöisiin ajoneuvoihin, mutta haluamme korostaa vetykäyttöisten ajoneuvojen selvää etua latausajoissa ja toimintamatkoissa. Vertailun pitää siis koskea toki kustannuksia, mutta myös ajoneuvojen toimintakapasiteettia sekä infrastruktuureja, esimerkiksi lataus/tankkauspaikkoja. Erityisesti linja-autoissa tulisi painottaa suorituskykyä ja joustavuutta; ne vaarantuvat toisaalta latausaikojen vuoksi ja toisaalta uusiutuvien energialähteiden tuotannon vertailun vaikeuden takia (esimerkiksi aurinkosähkön käyttö päivällä vastaan yöllä sähköverkosta tehtävä lataus).

Toinen etu, joka polttokennoilla varustetuilla ajoneuvoilla on sähköautoihin verrattuna, on se, että ne puhdistavat ilmaa ajon aikana. Esimerkiksi Hyundai Nexo pystyy puhdistamaan ilmaa pidättämällä 99 % ultrahienoista hiukkasista (PM 2,5), haitallisista kaasuista, kuten rikkidioksidista ja typpidioksidista, ja siitä vapautuisi 400 kuutiometriä puhdasta ilmaa, joka vastaa päivittäistä ilmamäärä, jonka 23 ihmistä hengittäisi.

Johtopäätökset

Siksi tiedot on luettava huolellisesti ennen hätiköityjen johtopäätösten tekemistä. Itse asiassa väite "sähköbussien "säiliöstä pyörään" -hyötysuhde on korkeampi kuin vetybussien" pitää paikkansa, mutta se viittaa vain osaan ongelmasta. Itse asiassa, kuten näissä muistiinpanoissa todetaan, realististen johtopäätösten tekemiseksi on analysoitava "well-to-whell" -skenaario, kohdistamalla realistisempia tietoja vedyn kustannuksiin ja antamalla painoarvoa latausajalle, ajoneuvon autonomialle ja itsetuotannon ja verkosta lataamisen eroille sekä ilmanpuhdistukselle.