Bærbare hydrogenpatroner understreker attraktiviteten til FCEV-er

Elektriske kjøretøy (EV) er helt i vinden nå. Med EV-popularitet og adopsjon som øker raskt over hele verden, forventes de å ha et markedsvolum på $1,084 milliarder før tiåret er over.

2021 var et stort år for EV-salg da de doblet seg fra 2020 til 6,75 millioner, og deretter overgikk 10 millioner i 2022. Samtidig forventes enhetssalget av EV-er å nå 18,84 millioner kjøretøy innen 2029.

EV-kjøretøy, i motsetning til konvensjonelle bensindrevne forbrenningsmotorer, bruker elektriske motorer og oppladbare batterier for å bevege seg.

Det finnes faktisk flere typer: Batteri‑EV-er, som er helt drevet av en oppladbar batteripakke; Plug‑in hybrid‑EV-er, som bruker både tradisjonelle bensinmotorer og en elektrisk motor som kan lades fra en ekstern strømkilde; Hybrid‑EV-er, som har en batteridrevet motor i tillegg til en forbrenningsmotor, og brenselcelle‑EV-er som bruker hydrogen til å drive den elektriske motoren.

Som alle EV-er bruker brenselcelle‑elektriske kjøretøy (FCEV) også elektrisitet til å drive en elektrisk motor, men i stedet for å bruke et batteri for å levere strøm, produserer FCEV‑er elektrisitet ved hjelp av en brenselcelle drevet av hydrogen.

Slik FCEV‑er fungerer er at en brenselcelle har to elektroder – en anode, som er en negativ elektrode, og en katode, som er en positiv elektrode. De er begge plassert rundt en elektrolytt. Et drivstoff som hydrogen introduseres deretter til anoden mens luft tilføres katoden.

Nå brukes en katalysator ved anoden for å splitte hydrogenmolekylene i elektroner og protoner.

En katalysator brukes for å fremskynde den kjemiske reaksjonen, og forskere har lett etter en katalysator som kan redusere kostnadene ved å lage hydrogenbrenselceller. Platina er den mest vanlige katalysatoren, etterfulgt av andre som nikkel, palladium og jern.

I hydrogenbrenselceller beveger elektroner seg gjennom en ekstern krets for å skape elektrisitet, mens protoner passerer gjennom katoden, hvor de forenes med oksygen og elektroner for å produsere vann og varme. På denne måten fungerer en brenselcelle som en energikonverter, i motsetning til et batteri, som er en lagringsenhet.

Klikk her for å lære hvorfor brenselcelle‑elektriske kjøretøy er fremtidens transportmåte.

Hydrogenbrenselceller: En bærekraftig fremtid for kjøretøy

En brenselcelle bruker i hovedsak den kjemiske energien i drivstoff som hydrogen for å produsere elektrisitet på en effektiv og ren måte. Hydrogen er det letteste elementet, som frigjør rikelig energi i reaksjon med oksygen og kun produserer vann.

Den usynlige gassen har blitt hyllet som et rent drivstoff for fremtiden. Hydrogen Council, et globalt initiativ med medlemmer fra ledende energi-, transport- og industriselskaper, ser hydrogen ikke bare som en bærekraftig drivkraft for kjøretøy i fremtiden, men også som en ren energikilde for varme og elektrisitet.

Imidlertid er ikke alt hydrogen rent. Den nullutslipps‑«grønne hydrogen» kommer faktisk fra elektrolyse, hvor vann splittes i hydrogen og oksygen ved bruk av ren elektrisitet.

Ved å bruke ren hydrogen kan brenselceller oppnå lavere eller null utslipp og bidra til å løse klimautfordringer. Siden hydrogenbrenselceller ikke produserer noen skadelige utslipp, eliminerer de kostnadene knyttet til håndtering og lagring av giftige materialer. I tillegg opererer de stille og slipper ikke ut luftforurensninger som bidrar til helseproblemer.

Brenselceller, sammenlignet med batterier og forbrenningsgeneratorer, sparer også penger ved å eliminere behovet for å bytte, lade og administrere batterier. Enkelt vedlikehold og færre stedbesøk reduserer ytterligere driftskostnadene.

Sammenlignet med tradisjonelle forbrenningsbaserte teknologier opererer brenselceller også med høyere effektivitet. Det er ved å konvertere den kjemiske energien i drivstoffet direkte til elektrisk energi at brenselceller kan oppnå høy effektivitet.

Ifølge US Department of Energy er energiytelsen til hydrogenbrenselceller mellom 40 %–60 % sammenlignet med 25 % for en typisk forbrenningsmotor i en bil.

I tillegg gir hydrogenbiler en kjøreopplevelse lik elektriske biler, og de tar kort tid å fylle hydrogen tankene sine. De har også en rekkevidde lik andre elektriske kjøretøy med stor batterikapasitet. Dette gjør FCEV‑ers tilgjengelighet og fleksibilitet på nivå med en vanlig bil.

Energien som produseres av hydrogenbrenselceller kan faktisk brukes til å drive alt fra droner og kommersielle kjøretøy til industrielle, kommersielle og boligeiendommer. Som en pålitelig og ren alternativ energikilde har denne teknologien sett et økende antall anvendelser.

Hvis vi ser på statistikken om brenselcelle‑elektriske kjøretøy (FCEV), så opplevde de en 40 % økning i 2022 fra året før, med mer enn 72 000 FCEV rapportert på verdensveiene, ifølge International Energy Agency (IEA) sin nye Global EV Outlook 2023‑rapport.

Imidlertid falt det globale salget med mer enn 30 % i 2023, med kun 14 451 brenselcelle‑kjøretøy solgt på verdensbasis i 2023, sammenlignet med 20 704 i 2022. Denne nedgangen ble drevet av Sør‑Korea, hvor FCEV‑salget falt med så mye som 55,2 %.

Samtidig så Kina moderat vekst og ble verdens største FCEV‑marked, ifølge det koreanske konsulentselskapet SNE Research.

Den kinesiske regjeringen planlegger å bygge minst 1 200 hydrogenpåfyllingsstasjoner over hele landet innen neste år, noe som vil hjelpe dem å opprettholde sin ledelse, på samme måte som landet dominerer EV‑sektoren. Kina produserer nesten to tredjedeler av verdens EV-er og over tre fjerdedeler av EV‑batterier.

Det europeiske hydrogenobservatoriet rapporterte imidlertid at Tyskland hadde det største antallet FCEV‑registreringer og -flåte i 2023, etterfulgt av Frankrike.

Når det gjelder kjøretøytyper, er personbiler de mest registrerte FCEV‑ene og har sett den største økningen i aktivitet de siste årene. FCEV‑busser og -lastebiler blir også mer vanlige, med 464 busser og 215 lastebiler i 2023.

Utfordringene for brenselcelle‑elektriske kjøretøy

International Energy Agency mener at hydrogen vil utgjøre 16 % av veitrafikken i 2050.

Infrastruktur er imidlertid et problem siden hydrogen fylles på gjennom spesielle pumper. For eksempel finnes det bare 178 hydrogenpåfyllingsstasjoner i Europa, og halvparten av dem er kun i Tyskland. I Storbritannia finnes det omtrent ni hydrogenstasjoner sammenlignet med 31 000 offentlige ladesteder.

Det sagt, utvides infrastrukturen sakte. Dessuten viser det seg at en infrastruktur med både elektrisk lading og hydrogenpåfyllingsstasjoner er billigere enn en ren elektrisk ladingsinfrastruktur.

Kostnad er en annen faktor som begrenser adopsjonen av hydrogenbiler. De få brenselcelle‑drevne modellene som for tiden er tilgjengelige på markedet, koster mer enn EV‑er med batterier eller forbrenningsmotorer.

En av årsakene til at hydrogenbiler er dyrere er kostnaden for platina, som fungerer som katalysator. Imidlertid har mengden av edelmetall som trengs for bilbrenselceller blitt redusert betydelig, og forskere ser også etter kostnadseffektive alternativer.

Når det gjelder drivstoffkostnadene, er de omtrent like som for forbrenningskjøretøy og forventes å falle etter hvert som hydrogenproduksjonen øker globalt, noe som nå forutses.

For øyeblikket håper mange ledende bilprodusenter at hydrogen skal erstatte batteriet som den foretrukne teknologien for å oppnå nullutslipp.

Dette inkluderer Oliver Zipse, administrerende direktør i BMW, som har kalt hydrogen for «det manglende puslespillbrikken når det gjelder utslippsfri mobilitet». Mens den tyske produsenten er tungt investert i batteriteknologi, har de også en BMW iX5 hydrogen‑brenselcellebil i testing, som bruker Toyota‑brenselceller.

Bilprodusenten ser ikke FCEV som en konkurrent til batteridrevne el‑biler; snarere ser de dem som komplementære.

“Én teknologi alene vil ikke være nok til å muliggjøre klimanøytral mobilitet verden over.”

– Zipse sa i fjor

Ifølge selskapet vil hydrogenkjøretøy være en egnet løsning for de som trenger høy fleksibilitet og reiser mye. BMW ser også på å bruke hydrogen‑teknologi i produksjon og logistikk.

Japans Toyotas (TM ) Akio Toyoda er en annen stor tilhenger av hydrogenbrenselceller, som i forrige måned sa at han tror andelen av batteribiler vil nå et toppnivå på 30 % mens hydrogen, sammen med tradisjonelle forbrenningsmotorer, vil utgjøre resten.

Den ledende bilprodusenten har Mirai som sin hydrogen‑drevne bil, som er bredt tilgjengelig for publikum.

Til tross for all interessen og utviklingen, er et annet problem med FCEV‑er å ha enkel tilgang til ren hydrogen. Toyota har også erkjent at hydrogen i biler så langt «ikke har vært vellykket» på grunn av mangel på drivstoffforsyning, ifølge deres tekniske sjef, Hiroki Nakajima.

Imidlertid kan ting være i ferd med å endre seg ettersom Toyota avduker sine banebrytende hydrogenbrenselcelle‑batterier som kan byttes.

Toyotas gjennombrudd: Bærbare hydrogenpatroner

På Japan Mobility Show Bizweek 2024 viste Toyota Motor Corp (TM ) sine bærbare hydrogenpatroner til verden, og bilprodusenten hadde som mål å endre FCEV‑verdenen ved å tilby utskiftbar kraft til disse kjøretøyene.

Kilde: Toyota

Arrangementet, som holdes fra 15. oktober til 18. oktober på Makuhari Messe i Chiba-prefekturet, blir besøkt av mobilitets‑oppstartsbedrifter som arbeider mot en bærekraftig fremtid. På arrangementet viste Toyota sin teknologi relatert til karbonnøytralitet.

Selskapet forfølger karbonnøytralitet gjennom en flertrinns tilnærming, som inkluderer realisering av et hydrogensamfunn og fornybar energistyring. Begge disse innsatsene bidrar til å stabilisere energiforsyningen og redusere miljøpåvirkningen.

Bærbare hydrogenpatroner var en av de viktigste utviklingene fra Toyota, som har en markedsverdi på $267,8 milliarder ettersom aksjene handlet til $169,55, ned 7,54 % år‑til‑dato. Bilprodusenten introduserte først sin fungerende prototype i 2022 gjennom sitt mobilitetsteknologifokuserte datterselskap Woven.

Disse store hydrogenpatronene ser ut som store AA‑batterier som du enkelt kobler til bilen for å levere kraft. Når all energien er brukt opp, kan du bytte dem ut med en ny patron for å holde bilene og enhetene i gang.

Enda viktigere har Toyota redusert størrelsen og vekten på disse tankene, noe som gjør dem bærbare for hånd. Tidligere var disse hydrogen­tankene for store og vanskelige å håndtere. Selskapet sa:

«De er designet for å gjøre hydrogen til en kjent og sikker energikilde som kan brukes i en rekke hverdagslige situasjoner.»

Selv om produksjon av hydrogenbiler og dermed bruk er ekstremt lavt, er det nå mulig at hydrogenbiler får sin tid i solen ettersom Toyota har løst et stort problem med disse kjøretøyene, og over tid kan de til og med overgå batteridrevne el‑biler.

Men det er ikke alt. På arrangementet viste Toyota også frem en ikke‑standard racerbils drevet av hydrogen. Selskapet begynte først å konkurrere med sin GR Corolla, som kjører på gassformig hydrogen, for tre år siden, og siden i fjor har den deltatt i utholdenhetsløp både i Japan og i utlandet.

I tillegg til å motivere bilprodusenter til å ta i bruk hydrogenkjøretøy, planlegger Toyota mange andre bruksområder for sine bærbare hydrogenpatroner.

Et interessant aspekt ved den nye utviklingen er at disse cellene også kan brukes til å forsyne hjemmet ditt med strøm. De kan til og med levere hydrogen til brenning for matlaging, hvor Toyota samarbeidet med Rinnai Corporation og demonstrerte en konseptkomfyr som gjør nettopp dette.

Faktisk planlegger Toyota å samarbeide med selskaper for å få sine patroner inn på markedet og finne ulike anvendelser. I sin offisielle pressemelding sa selskapet:

«(Den) har som mål å finne samsvar med teknologiene og ideene til ulike selskaper og oppstartsbedrifter fra ulike perspektiver, inkludert både å tilby tjenester og utvikle og selge enheter som bruker bærbare hydrogenpatroner.»

Med dette trekket, vil bilprodusenten, som også er involvert i finans og andre virksomheter, «videre styrke sine innsatsområder for å bruke bærbare hydrogenpatroner og bidra til å skape et hydrogensamfunn».

Ledende aktører i markedet for brenselcelle‑elektriske kjøretøy

Hvis vi ser på noen av de mest fremtredende navnene i sektoren for brenselcelle‑elektriske kjøretøy (FCEV), har Plug Power (PLUG ) vært blant de ledende. Selskapet har produsert brenselcelle‑drevne gaffeltrucker og utvidet til grønn hydrogenproduksjon og -distribusjon, men aksjene er for tiden ned 54,22 % år‑til‑dato og handles til $2,08. Klikk her for å lære alt om investering i Plug Power.

Deretter er det Ballard Power Systems (BLDP ), som fokuserer på brenselcelleløsninger for busser, lastebiler og andre tunge kjøretøy. Aksjene deres er også ned 55,95 % og handles til $1,66, likt Nikola Corporation , hvis aksjer er ned 83,81 %. Deres lastebilsavdeling bruker både FCEV‑ og BEV‑teknologi.

#1. Cummins Inc.

Handlet til $332,68 på tidspunktet for skrivingen, har Cummins‑aksjer sett en økning på 38,87 % i år. Med dette har selskapet en markedsverdi på $45,59 milliarder samt en EPS (TTM) på 3,79, en P/E (TTM) på 24,13, en ROE (TTM) på 19,55 % og en utbytteavkastning på 2,19 %.

Tradisjonelt kjent for sine dieselmotorer, har Cummins også gjort betydelige investeringer i hydrogenteknologi, inkludert brenselceller for kommersielle kjøretøy. For Q2 2024 rapporterte selskapet rekordinntekter på $8,8 milliarder og nettoresultat på $726 millioner. EBITDA i kvartalet var 15,3 % av salget, mens utvannet EPS var $5,26.

Gjennom oppkjøpet av Hydrogenics i 2019 for $290 millioner har Cummins presset frem hydrogenbrenselcelle‑løsninger for busser, lastebiler og andre tunge kjøretøy. I 2023 kunngjorde selskapet også oppkjøpet av Air Liquides 19 % eierandel i Hydrogenics, som Cummins sa «styrker deres forpliktelse til disse teknologiene og den økende betydningen de vil ha for å skape verdi for alle interessenter og avkarbonisere vår verden».

I 2022 begynte Cummins å levere protonutvekslingsmembran (PEM) brenselcellet systemer til Scania, en verdensledende leverandør av lastebiler og busser for tunge transportapplikasjoner, for bruk i 20 FCEV. Dette samarbeidet om hydrogen startet i 2020 da Scanias fire elektriske lastebiler, drevet av Cummins’ brenselcellet systemer, begynte å operere som en del av et pilotprosjekt med Norges største dagligvaregrossist ASKO.

Tidligere i år kunngjorde selskapet integreringen av avansert programvare og elektronikk i BEV‑er og FCEV‑er for å optimalisere ytelse, forbedre sikkerhet og bidra til å gjøre transportindustrien mer bærekraftig. Cummins’ nullutslipps‑forretningssegment Accelera lanserte også nye versjoner av sine hydrogenbrenselcelle‑motorer. FCE300‑ og FCE150‑brenselcellemotorer tilbyr avansert holdbarhet, forbedret systemeffektivitet og økt krafttetthet for større systemer.

“Gjennom kontinuerlig innovasjon, testing i felten og samarbeid med kunder og partnere for å skreddersy løsninger, fortsetter vi å forbedre våre neste‑generasjons teknologier, og hjelper til med å akselerere adopsjon og overgangen til null.”

– Amy Davis, president i Accelera

Konklusjon

Den fargeløse, smakløse, luktløse og brennbare gassstoffet hydrogen viser stort potensial som energibærer for fremtiden. Dens lagrings‑ og transportegenskaper gjør hydrogen spesielt egnet for bruk i et bredt spekter av anvendelser.

I bilindustrien, med sin høye effektivitet og rene energiprofil, presenterer hydrogenbrenselcelleteknologi et overbevisende alternativ til batteridrevne EV‑er. Enda viktigere, denne ultimate rene energien slipper ikke ut CO₂ under bruk, og dens CO₂‑utslipp kan ytterligere minimeres i produksjonsprosessen ved å bruke fornybare energikilder som sol og vind.

Selv om adopsjonen av FCEV‑er møter utfordringer, kan innovasjoner som Toyotas bærbare hydrogenpatroner bane vei for bredere bruk. Med dette kan hydrogen forventes å gjøre et stadig viktigere bidrag til bærekraftig mobilitet.