Is een waterstofcelauto in uw toekomst?

Er is een nieuwe deelnemer in de elektrische auto-arena, een waarop grote spelers, waaronder Toyota en Honda, groot gokken. Het is het elektrische voertuig met brandstofcel of FCEV.

FCEV's gebruiken waterstof, zuurstof en een katalysator om elektriciteit aan boord te maken en elimineren de zware, omvangrijke en dure batterijpakketten waarop batterij-elektrische auto's afhankelijk zijn.

De tank van een brandstofcel kan in enkele minuten met gecomprimeerd waterstofgas worden gevuld, net als bij het vergassen van een conventionele auto. Dat is veel sneller dan de uren die een batterij-elektrisch kan worden gebonden aan een elektrisch oplaadsnoer, en met FCEV's die in staat zijn om 250 of meer mijlen af ​​te leggen tussen een tankbeurt, kunnen ze de bereikangst overstijgen die het enthousiasme van consumenten voor elektriciteit heeft gedempt.

Maar tot nu toe zijn er slechts twee modellen op de retailmarkt, met een derde gepland voor de lancering tegen het einde van 2016. En de verkoop is beperkt tot de grotere gebieden in Los Angeles en San Francisco / Silicon Valley in Californië, de thuisbasis van bijna alle natie's handjevol waterstof tankstations.

Brandstofcelauto's zijn niet goedkoop. Van prototypemodellen is gemeld dat ze de fabrikanten een coole $ 1 miljoen kosten. De kosten zijn sindsdien aanzienlijk gedaald, maar voorlopig zijn FCEV's beperkt tot shoppers met een hoger inkomen.

Toch is bijna elke grote autofabrikant bezig met de ontwikkeling van brandstofceltechnologie, met bijna een dozijn modellen die naar verwachting in 2020 wereldwijd zullen worden gelanceerd.

Er is misschien een in uw toekomst, dus laten we eens kijken naar wat er te doen is en naar de pluspunten en minnen van een brandstofcelauto.

De voertuigen

De lease-only Hyundai Tucson FCEV was de eerste die op de markt kwam, met 125 op de weg in de VS sinds de lancering van medio 2014. De compacte SUV huurt voor drie jaar $ 499 per maand, inclusief gratis brandstof, gratis onderhoud en verzekering. Hyundai Tucson FCEV-klanten komen mogelijk ook in aanmerking voor $ 5.000 van het California Clean Vehicle Rebate Project.

Toyota's Mirai FCEV kleine sedan werd eerder dit jaar gelanceerd. Toyota huurt de Mirai voor $ 499 per maand gedurende drie jaar, met gratis brandstof en onderhoud.

Terwijl 80% van de 270 Mirais die tot nu toe naar dealers zijn gestuurd, zijn verhuurd, kunt u er ook een kopen. Toyota prijzen het op $ 57,500 voor $ 20.500 in potentiële prikkels.

Ambtenaren van Toyota hebben gezegd dat omdat brandstofcelsystemen gemakkelijker schaalbaar zijn dan batterij-elektrische systemen, ze verwachten de technologie in andere modellen in de toekomst te zullen gebruiken, inclusief grotere voertuigen dan die momenteel kunnen worden ontworpen met batterij-elektrische technologie.

Volgende

De volgende elektrische brandstofcel die op de markt komt, is Honda's Clarity Fuel Cell, een middelgrote sedan gepland voor eind 2016. Het bedrijf heeft gezegd dat het een maandelijkse huurprijs van net geen $ 500 zal targeten, gebaseerd op een geprojecteerde stickerprijs van ongeveer $ 60.000 vóór incentives. Honda heeft niet gezegd of het de auto's ook zal verkopen (batterij-elektrische en plug-in hybride versies van de Clarity komen later).

Ford, Nissan en Daimler - die Mercedes-Benz-auto's maken - ontwikkelen samen brandstofceltechnologie. BMW werkt met Toyota op zijn eigen FCEV, en General Motors heeft met Honda samengewerkt. Van Volkswagen, Audi en een aantal Chinese autofabrikanten wordt ook gedacht dat ze brandstofcel-elektrische auto's ontwikkelen. Voertuigen van die autofabrikanten worden tegen 2020 verwacht.

Tankstations

Vanaf medio 2016 waren er slechts 23 openbaar beschikbare tankstations voor waterstof in de VS, waarvan 20 in Californië. Dat is waarom Hyundai, Toyota en Honda de verkoop aan die staat nu beperken. Een tiental waterstofstations zijn gepland voor het noordoosten, van Boston tot New York, met de eerste vier gepland om te openen in 2017.

Het Californische plan "waterstofroute" roept op om tegen 2020 minstens 60 waterstofstations in de staat te openen, waarvan er 50 gepland zijn tegen het einde van 2017. Een onlangs geopend waterstofstation halverwege tussen Los Angeles en San Francisco staat nu brandstofcelvoertuigen toe om tussen de twee gebieden te reizen.

Technologie

Brandstofcelvoertuigen kunnen futuristisch klinken, maar hun onderliggende technologie is meer dan 175 jaar oud. NASA gebruikt al bijna een halve eeuw brandstofcellen om elektriciteit op ruimtevaartuigen te maken en het eerste moderne brandstofcelvoertuig - een landbouwtractor - werd in 1959 geïntroduceerd.

De brandstofcel waarvan ze hun naam krijgen is een thermochemische generator die waterstof onder druk door een katalysator, zoals platina, geleidt en de waterstofelektronen extraheert om stroom te leveren voor de elektrische motor van de auto. Het systeem combineert vervolgens de waterstofmoleculen met zuurstof uit de lucht om ze af te koelen en verdrijft de "uitlaat" als een stroom waterdamp.

Waterstof

De waterstof die dit mogelijk maakt, is technisch gezien niet de brandstof. Het draagt ​​alleen de elektronen die het ruwe materiaal zijn voor de elektriciteit die het voertuig aandrijft. Voor gebruik in de automobielindustrie wordt het gecomprimeerd tot 10.000 pond per vierkante inch en op gewichtsbasis gemeten. Een kilogram (2,2 pond) van deze gecomprimeerde waterstof draagt ​​ongeveer dezelfde hoeveelheid energie als een gallon benzine.

Omdat brandstofcel-energiesystemen relatief energie-efficiënt zijn, kan een Toyota Mirai meer dan 300 mijl reizen tussen het opnieuw vullen van zijn 5 kg brandstofsysteem. De zwaardere Hyundai Tucson levert 265 mijl op 5,5 kg waterstof, en het bereik van de aankomende Honda Clarity is gegeven als "meer dan 300 mijl" met een brandstoftank ongeveer even groot als de Toyota's.

Omdat het gebruik van waterstof als autobrandstof zo nieuw is, is het moeilijk om het te vergelijken met de benzinekosten. Toyota cijfers zijn huidige kosten op $ 14 per kilogram. De Mirai kan meer dan 300 mijl reizen op zijn 5 kg. Meer gebruik van waterstof in auto's zou de prijs verlagen, zoals bij elke brandstof.

Hoewel waterstof licht ontvlambaar is, hebben testen van verschillende fabrikanten van waterstoftanks en door onderzoekers van de University of Miami (Florida) aangetoond dat bij ongevallen die de waterstoftanks doorbreken, het gas naar boven ontsnapt, wat betekent dat eventuele vlammen naar en van de wagen. Benzinedampen zijn aan de andere kant zwaarder dan lucht en zullen in explosiegevaarlijke delen rondom de auto zwemen. Omdat waterstof 14 keer lichter is dan lucht, verspreidt het zich snel, tenzij het in een beperkt gebied is, zoals een garage.

Milieueffecten

Sommige tegenstanders van brandstofcelauto's beweren dat terwijl de voertuigen geen uitlaatemissies hebben, er geen milieuvoordeel is voor FCEV's vanwege de broeikasgassen die worden gevormd door de waterstofproductie, die enorm energie-intensief is.

Uit de meeste studies van de overheid blijkt echter dat brandstofcelelektrische voertuigen op wereldschaal efficiënter en minder schadelijk voor het milieu zijn dan benzine- en dieselvoertuigen in een volledige "well-to-wheels" -vergelijking van de gevolgen van brandstofproductie en -gebruik.

Tenzij hun waterstof wordt geproduceerd met behulp van hernieuwbare energiebronnen, zijn brandstofcelauto's minder energie-efficiënt dan batterij-elektrische voertuigen. Voorstanders beweren echter dat hun groter bereik hen consumentvriendelijker maakt.

Toyota Mirai op waterstof tankstation: foto via Toyota.

John O'Dell is al lang een autocar die alternatieve auto's voor de Los Angeles Times en Edmunds.com heeft bestreken. Hij beheert nu de website The Green Car Guy. E-mail: [email protected].