Konferensbevakning FCExpo 2018 del 1

skrivet av Martin Andersson, Lunds Universitet Energivetenskaper, martin.andersson@energy.lth.se
Detta var tredje gången som författaren besökte denna konferens och mässa som arrangeras en gång per år i Tokyo (på våren) och ytterligare en gång per år i Osaka (på hösten). Konferensen/mässan är samlokaliserad med ”World Smart Energy Week”. Det händer mycket inom bränslecellsområdet i Japan och Toyotas och Hondas bränslecellsbilar ses numera på gatorna, dock i mycket liten skala. Det har pratats om bränslecellsbilar under många år, men de faktiskt här. Den största skillnaden mot senast jag var på FC Expo (för två år sedan) är att utbyggnaden av tankstationer accelererat. Hans Pohl rapporterade till detta nyhetbrev från FCExpo för ett år sedan.  Svenskt deltagande på mässan bestod i år av Sandvik, Impact Coatings och Powercell. Min bevaking kommer att presenteras i 2 delar, del 1 (idag) och fokuserar på Toyota och deras utveckling av personbilar (Mirai), bussar (Sora) och truckar och i morgon tittar vi på Honda, Nissan, Daimler, Hyundai och Audi.
Toyotas bränslecellsutveckling startade för 25 år sedan, första provbilen visades redan 1996. Mellan december 2014 (då marknadsintroduktionen startade) och oktober 2017 har 4500 Mirai sålts i Japan, USA och Europa. Mindre ”nya” marknader för Mirai är: Kanada (2017), Kina (2017), UAE (2017) samt Australien (2016), vilket motiveras med test i mer extrema klimat (varmt/kallt osv) jämfört med de 3 huvudmarknaderna. Toyota förväntar att skala upp produktionen kring år 2020 till 30000 bilar/år (varav 12000 för den japanska marknaden). För att nå dit behöver kostnaden sänkas ytterligare, särskilt för cellen och för vätgastanken. Notera att Toyota har sålt 11 miljoner elektrifierade fordon (främst Prius) och att ca 4500 personer arbetar med deras med utveckling av elektrifierade fordon. Bränslecellsbilens styrka över motsvarande batteribil förklaras av räckvidden (650 km per tank (enligt JC08 testcykel)) samt den snabba (relativt batterier) tanktiden (3 min), d.v.s. de är båda lämpliga för olika nischmarknader. Toyota är mycket mer än personbilar och både bussar och lastbilar ses som stora framtida bränslecellsmarknader. En lastbil är under demonstration i Kalifornien. Toyota samarbetar med 7-eleven kring en distributionslastbil samt även för vätgastankstationer. Toyotas bränslecellsbussar introducerades under 2017 och ambitionen är minst 100 bussar till Tokyo OS 2020. Även truckar förväntas att introduceras i storleksordningen 170-180 stycken kring 2020. Toyota anser att det krävs 900 bilar per tankstation för att behovet av ”stöd” skall försvinna. De japanska biltillverkarna (Toyota, Nissan och Honda) samarbetar kring utrullningen av vätgastankstationer och finansierar delar av detta. Toyota har som ambition att sänka stackkostanden med 50 % (mellan 2015 och 2020) bl.a. genom att minska stackstorleken och få upp energidensiteten. Toyota är en av de 13 grundarna av det internationella ”Hydrogen Council” [1], som arbetar med skapandet av en vätgasekonomi/vätgassamhälle [2] En film som beskriver Toyota Mirais bränslecellsstack hittas här [3] (på japanska men med engelsk text)
Toyotas första bränslecellsbus demonstrerades redan 2003. Just nu, rullar 2 äldre bussar  samt 3 Sora i Tokyo. Sora (sky ocean river air) – Toyotas nya bränslecellsbus visades upp på Tokyo Motor Show 2017 och introducerades nu i mars 2018 i Tokyo. Sora är en stadsbuss, 10,5 m lång, med plats för 22 sittande och 56 stående passagerare. Sora bygger på Mirai teknik, med 10 gastankrar (från Mirai) och 2 bränslecellsstackar på 114 kW styck (från Mirai). Sora har 4 batterier från Tokyo Crown och 2 elmotorer från Lexus RX. Ambitionen är att använda så många gemensamma komponenter med Mirai som möjligt, dock behöver ett nytt kontrollsystem för interaktionen mellan bränslecellsstackarna och batterisystemet. Precis som för Hondas bränslecellbil kan Toyotas bränslecellsbus användas för att exportera el (100/200 V) vid katastrofer, 9kW med 235 kWh, vilket motsvarar 4,5 dygn av elbehovet till ett evakueringscentrum enligt Toyota. Nu lite om det japanska stödsystemet för bränslecellsbussar, 50 M Yen i statligt stöd (3,9 MSEK), vilket motsvarar halva inköpspriset, ytterligare 20 M Yen (1,6 MSEK) i stöd från lokala myndigheter. Relativt långsam (enligt författaren) utrullning i Tokyo med 100 bussar 2020 och 1100 bussar 2030. Förutom Tokyo har Toyota även diskussioner angående Nagoya. Utrullningen av bränslecellsdrivna bussar i EU och i Kina diskuterades och Toyota anser att Japan ligger efter. Mer än 2000 bussar rullar sedan 2017 i Kina och i storleksordningen 10000 bussar planeras att vara i drift 2020, (att jämföra med mål för EU om 8800 år 2025) Toyota ser enligt deras nuvarande plan att deras bränslecellsbussar kommersialiseras fr.o.m. 2030, med testdrift fr.o.m. i år. En bränslecellsbuss konsumerar lika mycket vätgas som 45 bränslecellsdrivna personbilar. Toyotas bränslecellsbussar designas för 600 000 km körsträcka, att jämföra med 200 000 km för deras personbilar [4].
Över 15 000 bränslecellsdrivna truckar har sålts i USA (nationella stödsystemet tog slut 2016, trots detta såldes fler truckar 2017, jämfört med 2016) – med en introduktion som startade 2009. Bränslecellsstacken i Toyotas truckar använder samma celler som för Mirai, dock 82 celler att jämföra med 370 celler i Mirai. Den stora fördelen med att använda bränsleceller i truckar är den signifikant kortare tanktiden jämfört med batteridrivna truckar. Toyotas bränslecellstruck är en truck av klass 1 men en vikt på 2,5 ton. Ett 35 MPa vätgassystem med plats för 1,2 kg H2 används. Bränslecellssystemet (inkl. vätgaslagring) har samma storlek som det 900 kg batteripaket som ersätts. Notera att en systemet innehåller en vattentank, som töms samtidigt som H2 tankas. Tanktiden även här är 3 minuter, vilket räcker för 8 timmars kontinuerlig drift. Även bränslecellstrucken kan användas som strömkälla (DC 48V 5kW upp till 3h alternativt AC 100V 1kW för 15 h). Bränslecellstruckarna har varit till försäljning sedan 2016 (började utvecklas 2004) Toyota delar nu i olika demonstrationsprojekt, exempelvis frukt och grönsaksmarknad i Yamaguchi pref.” (2 truckar) och”Yokohama bay area project” (12 truckar) [5].
I Toyota-konglomeratet finns även Aisin Seiki som tillverkar bränslecellssystem för småskalig kraftvärme (700 W el) till den japanska marknaden [1].  Jag gör gärna liknelsen mellan bränslecellsbilar och bränsleceller för småskalig (700 W) kraftvärmeproduktion i det japanska ENE-FARM programmet och där har den japanska regeringen visat sig mycket uthållig i sina satsningar (233 000 system installerade per januari 2018) och med motsvarande långsiktighet kommer en stor marknad att växa fram långsiktigt i Japan, där det offentliga stödet per fordon minskar för varje år. Mål för 2020/2030 är 4000/80000 för personbilar, 100/1200 för bussar samt 500/10000 för truckar [7], vilket författaren personligen tycker är lågt, dock visar historiken med ENE-FARM att sannolikheten för att målen infrias är höga. Även fartyg och tåg nämns som framtida marknader i Japan. Värt att tänka på är också att en stor andel bränslecellsdrivna truckar i USA har sålts utöver de som mottog stöd.
Toyota är en dominerande aktör i utvecklingen av bränslecellsdrivna fordon (även för elektrifiering), och de delar med sig relativt frikostigt när det gäller statusen på deras utveckling och framtidsenarior. De har även gjort många patent tillgängliga för deras konkurenter, oklart vad haken med detta är.  Intressant är att de använder samma bränslecellsstack i deras personbil (Miari) och buss (Sora), dock 2 stycken, och samma cell i deras truck, dock en betydligt mindre stack (82 celler jämfört med 370 celler).
Källor
Konferenshemsida: www.fcexpo.jp/en/Home/
[1] Hydrogencouncil: http://hydrogencouncil.com/
[2] Presentation Taiyo Kawai, Toyota Motor Corporation, FCExpo 2018, Tokyo, Japan.
[3] Film Toyota Mirai bränslecellsstack: https://www.youtube.com/watch?v=GtsWhLtNc5E
[4] Presentation Kenji Gondo, Toyota Motor Corporation, FCExpo 2018, Tokyo, Japan.
[5] Presentation Koji Yoshikawa, Toyota Industries Corporation FCExpo 2018, Tokyo, Japan.