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Was hat es mit Wasserstoff für den LKW-Transport auf sich, das Forscher bei jeder Gelegenheit zu extrem niedrigen Kosten führt? Ich habe mehrmals versucht, diese Frage zu beantworten. In Deutschland, Gruppendenken – Gruppendenken – ist eindeutig beteiligt. Mit Organisationen wie der ICCT, es scheint ein verzweifelter Versuch zu sein, Wasserstoff zum Funktionieren zu bringen, weil sie es für notwendig halten, was zu Fehlern nach Fehlern führt. Verschiedene Probleme plagen andere Wasserstoff-für-Energie-Berichte, die große Beratungsunternehmen bevorzugen DNV Erstellen Sie schlechte Berichte für Kunden, die sie dafür bezahlen, bestimmte Ergebnisse zu erzielen, unabhängig von der Realität.

Ich habe von den US-amerikanischen Nationallabors, bei denen es sich größtenteils um solide Forscher und Analysten handelte, eher etwas Besseres erwartet. Aber in den letzten Monaten frage ich mich, wie ich mir bei manchen Ergebnissen den Kopf zerbreche. Vor ein paar Wochen habe ich durchgesehen ein DOE NREL-Bericht über die Wasserstofftankstellen in Kalifornien. Die Daten dort waren eindeutig.

Selbst bei ihrem höchsten historischen Aufkommen wurden die Tankstellen mit durchschnittlich 54 Kilogramm pro Tag und Station im ersten Halbjahr 2021 kaum genutzt. Der Bericht erwähnte diesen sehr geringen Verbrauch nicht, sondern feierte stattdessen einen Spitzenverbrauch von 300 Kilogramm pro Tag.

Die Stationen waren 2,000 Stunden länger außer Betrieb, als sie tatsächlich Wasserstoff pumpten, was 20 % mehr Ausfallzeiten als die produktive Nutzung bedeutet. Aber man musste die Daten durchforsten und etwas rechnen, um das herauszufinden.

Wären die Stationen voll ausgelastet, hätte ihre Wartung wahrscheinlich 30 % der Investitionsausgaben pro Jahr gekostet. Die Wartungskosten lagen bei über 9 US-Dollar pro abgegebenem Kilogramm. Wieder einmal waren die Daten vorhanden, aber die Schlussfolgerung fehlte in der Praxis.

Der Bericht war ein Meisterstück darin, die Menschen, denen er vorgelegt wurde, zu der Annahme zu verleiten, dass die Lage an den Wasserstofftankstellen in Kalifornien rosig sei. Die Realität wird dadurch bewiesen, dass Shell Geld auf dem Tisch liegen lässt, lehnte 48 Millionen Dollar ab mehr davon zu bauen und die sieben bestehenden Tankstellen für leichte Fahrzeuge zu schließen.

Und jetzt ein neuer Bericht des US-amerikanischen National Renewable Energy Lab (NREL), einer Abteilung des Energieministeriums, mit bemerkenswerten Annahmen. Gestaffelte Kosten für abgegebenen Wasserstoff für Schwerlastfahrzeuge ist druckfrisch im März 2024. Es zeichnet ein rosiges Bild der günstigen Wasserstoffkosten.

Das ist doch ein beruhigendes Diagramm, nicht wahr? Sobald der Transport von Wasserstoff-Trucks skaliert wird, wird das Auftanken nur noch 6.5 US-Dollar pro Kilogramm kosten. Das ist nur etwas mehr als der Dieselpreis zum aktuellen kalifornischen Preis, der bei etwa 5 US-Dollar pro Gallone liegt, was einer entsprechenden Energiemenge entspricht. Und wenn man bedenkt, dass Brennstoffzellen effizienter sind als Dieselmotoren, bedeutet das tatsächlich, dass Wasserstoff als LKW-Kraftstoff billiger sein wird als Diesel!

Aber warte, da ist noch mehr.

Ja, laut dieser NREL-Studie wird Wasserstoff bei gleicher Energie billiger sein als Diesel. Nun, das Problem ist gelöst, lasst uns alle nach Hause gehen. Der LKW-Transport ist geregelt.

Ja, nicht so schnell. Werfen Sie einen Blick auf die Oberseite jedes dieser Balken, den Teil mit 1.5 $ darin. Was ist das?

„… die aktuelle Analyse geht davon aus, dass die Kosten für die Produktion von Wasserstoff, der später an die modellierten Tankstellen für 2030 geliefert wird, 1.50 $/kg-H2 betragen.“

Das sind die aktuellen Kosten für die Herstellung von grauem Wasserstoff pro Kilogramm in den USA aus billigem Erdgas in großtechnischen Anlagen. Eine Studie der US-Regierung im Jahr 2024 hatte die Möglichkeit, angemessene Kosten für die Herstellung von kohlenstoffarmem Wasserstoff anzugeben, und verzichtete darauf. Zur Erinnerung: Der Durchschnitt für grüne Wasserstoff-Deals in Europa lag ab 2024 bei 9.49 € pro Kilogramm oder 10.30 $. Niemand glaubt, dass kohlenstoffarmer Wasserstoff im Jahr 1.50 tatsächlich 2024 US-Dollar pro Kilogramm kosten wird, und doch steht er in einem offiziellen NREL-Bericht und senkt den Preis künstlich.

Als Boston Consulting Group berichtetGrüner Wasserstoff wird im Jahr 2030 nicht einmal den bisherigen Konsenswert – ein Konsens unter MINT- und Wirtschaftsanalphabeten von Hopiumsüchtigen – von 3 € erreichen, sondern im Bereich von 5 bis 8 € liegen. Das untere Ende dieser Spanne ist immer noch sehr optimistisch. Nach Kostenanalysen für die Herstellung von Wasserstoff auf drei Kontinenten mit mehreren Szenarien prognostiziere ich, dass grüner Wasserstoff durchschnittlich 6 bis 8 US-Dollar pro Kilogramm kosten wird, wobei einige Ausreißer sowohl niedriger als auch höher ausfallen werden.

Aber es ist eine noch schlimmere Annahme für die Herstellung von Wasserstoff an Tankstellen. Das ist etwas, was die ICCT in ihrer völlig fehlerhaften Studie getan hat, aber selbst die ICCT hat nicht so viel falsch gemacht, dass sie einen Kostenpunkt von 1.5 US-Dollar pro Kilogramm verwendet hat.

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Die Gesamtkosten für die Herstellung von Wasserstoff in kleineren Mengen werden aus drei Gründen viel höher sein als die Kosten für die Herstellung in industriellen Anlagen. Erstens wird die Tankstelle immer noch den gesamten Rest der Anlage benötigen, aber es werden winzige Komponenten sein, die nicht skaliert sind und im Vergleich zu den Volumenkomponenten billig sind. Um sie alle miteinander zu verbinden, bedarf es aller Elektriker, Klempner, Chemieingenieure, Schweißer und dergleichen, aber es werden winzige Verbindungen und Schweißnähte sein.

Der zweite Grund ist, dass die Stromstationen etwa in der Größenordnung der Industrietarife zahlen werden. Der US-Durchschnitt liegt derzeit bei 0.11 US-Dollar pro kWh, und bei der Anlagenbilanz werden etwa 55 kWh benötigt, um ein einziges Kilogramm Wasserstoff aus Wasser herzustellen. Allein der Strom wird 5,50 US-Dollar kosten, 4 US-Dollar über dem Kostenpunkt, den die NREL-Studie verwendet. Und die Industrietarife in Kalifornien lagen im Jahr 0.17 bei durchschnittlich 2022 US-Dollar. Das sind 9.35 US-Dollar allein für den Strom für die Fertigung vor Ort.

Drittens verfügt eine Industrieanlage über eine strenge vorbeugende Wartung und Personal vor Ort, das Probleme sofort behebt und die Produktion aufrechterhält. Wasserstofftankstellen werden das nicht haben, weil die Kosten für die Aufrechterhaltung teurer Arbeitskräfte unerschwinglich sein werden. Entweder sind sie häufiger außer Betrieb oder sie zahlen dafür, dass das Reparaturpersonal Däumchen dreht und teure Komponenten vor Ort bereithält.

Hätte NREL sich echte Daten ansehen und eine bessere Entscheidung hinsichtlich der Kosten für die Herstellung von Wasserstoff vor Ort treffen können? Ja, sie hätten sich die Daten des kalifornischen Wasserstoffbusses ansehen können.

Das sind durchschnittlich 12.60 $, allein für Strom und ein paar Kleinigkeiten. Darin sind natürlich nicht die Kosten für die Wartung der Tankanlage enthalten, die aufgrund von Elektrolyseur- und Anlagenproblemen ganze 14 % des Jahres außer Betrieb war. Wie bereits erwähnt, lagen die durchschnittlichen Wartungskosten bei Tankstellen für leichte Fahrzeuge bei über 9 US-Dollar pro Kilogramm.

Wie bereits erwähnt, steigen die Wartungskosten für das Pumpen von Wasserstoff oder irgendetwas anderem linear an. Kompressoren, Pumpen und Dichtungen versagen mit zunehmender Nutzung schneller. Wie die Daten der Pumpanlage für schwere Fahrzeuge oben zeigen, ist sie keineswegs auf leichte Fahrzeuge beschränkt. 700 Atmosphären Druck in Tanks müssen 800 Atmosphären Kompression überschreiten, um Fahrzeugtanks zu füllen. Das ist ein Druck, der dem Druck entspricht, mehr als fünf Meilen unter der Meeresoberfläche zu sein. Es ist nicht trivial, etwas mit den entsprechenden Toleranzen zu bauen, und Kompressoren dieser Größenordnung fallen viel häufiger aus als Kompressoren für Kühlschränke.

Und nein, die Umstellung auf flüssigen Wasserstoff wird keine Kosten sparen. Es verursacht einfach große und unvermeidbare Kosten, nicht zuletzt, weil ein Drittel der darin enthaltenen Energie in Form von Elektrizität benötigt wird, um hochentwickelte kryogene Geräte zu betreiben, um die Temperatur auf 20° über dem absoluten Nullpunkt zu senken. Der Austausch einer Reihe von Kosten- und Technikkompromissen gegen eine andere Reihe wird nicht zu billigem Wasserstoff führen.

Zu diesen Stromkosten zählen weder die Kapitalkosten des Elektrolyseurs noch die Kapitalkosten, die Wartungskosten oder Gewinne. Die tatsächlichen Kosten für Wasserstoff liegen zweifellos bei über 20 US-Dollar pro Kilogramm. Obwohl die Abgabe von Wasserstoff pro Tag um eine Größenordnung unter der Untergrenze der neuen NREL-Studie liegt, werden die Stromkosten immer noch hoch sein.

Soweit ich das beurteilen kann, addiert die NREL-Studie zumindest die Kapitalkosten zu den Kosten pro Kilogramm. Die LCOH-Diagramme machen deutlich, dass sie für die Vor-Ort-Produktionsszenarien die Kosten für ein Kilogramm Wasserstoff um 1.1 bis 4 US-Dollar zu den Kosten der Station addiert haben, aber nirgendwo im Bericht wird angegeben, was in diese Kosten einfließt . Es gibt keine Klarheit über Elektrolyseure, Anlagenbilanz oder irgendetwas anderes für die Produktionsseite.

Vermutlich sollte damit jemandem ermöglicht werden, in einer zutiefst rückständigen Lösung eine Dampfreformierungsanlage an einer Wasserstofftankstelle zu errichten, um den Technologieagnostizismus zu ermöglichen, den der Bericht in Bezug auf die Wasserstoffherstellung anstrebt. Hält das auch der geringsten Prüfung stand? NEIN.

Die Kosten für Erdgas für Industriekunden in Kalifornien betragen derzeit 12.52 US-Dollar. Wasserstoff macht ein Viertel der Masse von Methan aus, was typischerweise 92 % der Masse von Erdgas ausmacht. Aufgrund anderer Effizienzherausforderungen ist ein Verhältnis von einem Kilogramm Wasserstoff pro fünf Kilogramm Erdgas ungefähr angemessen. Bei diesem Tempo würde allein der Erdgaseinsatz zur Dampfreformierung 2.61 US-Dollar kosten, mehr als einen US-Dollar mehr als die im Bericht angenommenen Kosten für die Wasserstoffherstellung. Und das gilt für grauen Wasserstoff.

Angesichts der geringen Größe der Anlage und der Notwendigkeit, die Kohlenstoffabscheidung voranzutreiben und anschließend etwas mit dem Kohlendioxid zu tun, belaufen sich die Kosten wahrscheinlich auf das Dreifache.

Der Kostenpunkt von 1.50 US-Dollar für Wasserstoff im Bericht ist nur dann vertretbar, wenn davon ausgegangen wird, dass grauer Wasserstoff in Industrieanlagen an Orten hergestellt wird, an denen Erdgas billiger ist als in Kalifornien, was genau das Gegenteil der Dekarbonisierung des Lkw-Transports mit Wasserstoff ist. In dem Bericht wird davon ausgegangen, dass Wasserstoff im Umkreis von 62 Meilen von Tankstellen hergestellt wird. Wenn das der Fall ist, werden die lokalen Industrietarife für Erdgas gezahlt.

In diesem Bericht wird die Frage auch als Wasserstoff vs. Wasserstoff formuliert, im Gegensatz zu Wasserstoff vs. Elektrifizierung. Das ist der Auftrag, den das Team hatte, und es ist derselbe Auftrag, den einer der Forscher im Jahr 2020 hatte, als er veröffentlichte Kosten für die Lieferung und Abgabe von WasserstoffDas obere Ende dieser Studie war die Hälfte des Wasserstoffvolumens, das untere Ende dieser Studie, und die Ergebnisse sind ungefähr die gleichen wie beim Szenario mit dem niedrigsten Volumen, jedoch ohne die Kosten für die Wasserstoffherstellung.

Mit anderen Worten: Eine Studie derselben Organisation von vor vier Jahren ergab, dass bei dieser Kostenanalyse allein die Lieferung von Wasserstoff genauso teuer war wie der komplette Stapel. Vielleicht haben sie nicht die gleichen Modelle verwendet? Nein. Das Modell ist das gleiche, nur eine andere Version, das Hydrogen Delivery Scenario Analysis Model (HDSAM), 3.1 vs. 4.5.

Trotz vier weiterer Jahre Beweise dafür, dass die Lieferung und Abgabe von Wasserstoff teurer ist als geschätzt, und zahlreicher Beweise dafür, dass die Herstellung von Wasserstoff viel mehr als 1.50 US-Dollar kostet, geht dieser neue NREL-Bericht tatsächlich durchgängige Herstellungs-, Liefer- und Abgabekosten durch runter.

Es ist, als würde man die empirische Realität von Wasserstoff als Energiequelle abgleichen oder sogar anerkennen, dass es im NREL keine Anforderung mehr ist. Es ist, als ob die jahrzehntelange Erfahrung mit mehreren Ebenen von Wasserstofftankstellen und der Lieferung von Wasserstoff bis 2030 zunichte gemacht wird. Das ist beunruhigend.

Natürlich erwirtschaftet niemand in der Wertschöpfungskette in den Szenarien dieses Berichts einen Gewinn oder erhebt auch nur einen Aufschlag zur Deckung seiner Kosten. Im Bericht wird dies klar zum Ausdruck gebracht, aber da sich jeder die primären Grafiken ansieht, die Kosten mit den Einzelhandelskosten für Diesel vergleicht und erleichtert aufatmet, ist das auch keine gute Wahl.

Sie schließen aber auch ausdrücklich alle möglichen kostensenkenden Subventionen für kohlenstoffarme Kraftstoffe aus:

• Gutschrift für das Betanken von Fahrzeugen mit alternativen Kraftstoffen (30C) für qualifizierte Betankungsobjekte für Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoffen
• Gutschrift für die Produktion von sauberem Wasserstoff (45V)
• Qualifizierter Credit für fortgeschrittene Energieprojekte (48C)
• Gutschrift für qualifizierte kommerzielle saubere Fahrzeuge (45 W)

Ist das relevant? In Wirklichkeit nein, aber in der Wahrnehmung ja. Die zentralisierte industrielle Wasserstoffelektrolyse-Produktionsanlage bietet zumindest das Potenzial für Stromabnahmeverträge, die die 45-V-Anforderungen hinsichtlich Lokalität, Zeitlichkeit und Zusätzlichkeit einer kohlenstoffarmen Stromerzeugung erfüllen. Dadurch könnten die Kosten pro Kilogramm nach der Subvention auf 2 bis 3 US-Dollar sinken. Wie ich in meiner Einschätzung des fehlerhaften ICCT-Berichts festgestellt habe, werden lokale Tankstellen dies nicht erreichen können. Und blauer Wasserstoff ist nicht für 45 V geeignet und würde nur viel geringere COXNUMX-Abscheidungsgutschriften erhalten.

Mit anderen Worten: Jeder aus der Ferne dekarbonisierte Wasserstoff an Tankstellen, unabhängig vom Weg, führt unter Abschaffung der Subventionen und Hinzunahme vernünftiger Annahmen über Kosten- und Gewinnaufschläge zu Wasserstoff, der weit über 1.50 US-Dollar liegt. Es ist als Wahl im Jahr 2024 einfach nicht vertretbar, selbst für zentralisierte Einrichtungen. Bei kleinen Anlagen an Tankstellen ist es doppelt nicht zu rechtfertigen.

Dennoch erwecken dieser Bericht und insbesondere seine Diagramme bei vielen Menschen den falschen Eindruck, dass Wasserstoff an Tankstellen spottbillig sein wird. Wenn sie die 1.50 $ überhaupt bemerken und sich darüber stören, werden sie alle Rabatte sehen und denken, dass sie anwendbar sind und alles in Ordnung sein wird.

Eine klare Erkenntnis ist, dass NREL sein HDSAM-Modell neu bewerten sollte. Es liefert Ergebnisse, die nicht mit der empirischen Realität übereinstimmen, und die Forscher scheinen nicht willens oder nicht in der Lage zu sein, die Hand zu heben und dies zu sagen. Auf die Ehrfurcht vor dem Vorbild habe ich in meinem Beitrag hingewiesen Bewertung des PIK Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung im Zusammenhang mit seinen LIME-EU- und REMIND-Modellen, in die beide sehr niedrige Kosten für Wasserstoff eingebettet sind, was Forscher in einem großen Bericht eindeutig übersehen haben. Die NREL-Forscher sollten Thompsons lesen Flucht aus dem Modellland und den Mut haben, professionelles Urteilsvermögen anzuwenden.

Der NREL-Bericht erweist der Diskussion über die tatsächlichen Kosten von Wasserstoff für den Lkw-Verkehr im Vergleich zu Alternativen einen erheblichen Nachteil. Wie in vielen anderen Berichten werden die Kosten für Wasserstoff künstlich niedrig gehalten. Warum? Es ist schwer zu sagen. Vielleicht, weil die Realität der Kosten eindeutig nicht annähernd wirtschaftlich vertretbar ist und sie wirklich nicht diejenigen sein wollen, die aufstehen und angerechnet werden.

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• Quelle: https://cleantechnica.com/2024/03/06/nrels-cost-study-on-hydrogen-for-heavy-vehicles-fuel-does-not-withstand-scrutiny/