My Fuel Cell

Bränslecellbilar är elbilar som drivs med bränsleceller. Bilar och andra fordon som drivs av bränsleceller kallas ofta för FCV, en akronym av engelskan Fuel Cell Vehicles.

En elbil med bränslecell laddas inte med elektricitet utan med vätgas och syre. Vätgasen reagerar med syret i bränslecellen och elektricitet genereras som lagras i batterier och används för att driva bilen. När vätgas reagerar med syre blir resultatet vatten, och det som släpps ut ur en bränslecellsbil är alltså inte några petroleumavgaser utan vattenånga.

Redan år 1966 visade General Motors (GM) upp en GMC Handivan som drevs med bränsleceller, men på den tiden fanns inte den infrastruktur som krävs för att bränslecellsbilar ska vara ett rimligt alternativ till vanliga elbilar. På 1990-talet tog bland annat Mercedes och Mazda fram bränslecellsbilar som drev med vätgas, men bilarna stannade på konceptstadiet och dök aldrig upp på marknaden.

Det var egentligen först efter millennieskiftet som arbetet med att ta fram vätgasdrivna bränslecellsbilar, och den infrastruktur de kräver, kom igång på riktigt. År 2002 släppte Toyota sin Toyota FCHV som gick att köpa av vanliga konsumenter, även om upplagan var mycket liten.

Sedan dess har flera andra vätgasdrivna bränslecellsbilar nått ut på marknaden, både från Toyota och från tillverkare som Hyundai, Audi och Volkswagen. I februari 2013 startade Hyundai tillverkningen av bilmodellen Huyndai ix Fuel Cell, med en planerad produktion på 1 000 exemplar. Med denna bil kan man köra drygt 27 km på en liter vätgas.

Exempel på länder där stora investeringar i infrastruktur för vätgas är planerad är Tyskland, Sydkora, Japan, Storbritannien och USA (delstaten Kalifornien). Daimler har gått samma med flera företag i olje- och gasbranschen för att bygga 400 vätgasmackar till år 2023.

En privat investering

Bränslecellsbilar och även elbilar börjar bli en investeringsmöjlighet för de allra flesta privatpersoner och familjer. Genom att minska löpande bränslekostnader så kan man på sikt spara tusentals kronor i månaden. Dessa moderna bilar kostar i regel något mer än traditionella bilar som drivs med bensin eller diesel, men i längden kan det löna sig att införskaffa en av dessa dyra bilar.

De flesta familjer har i regel inte råd att köpa en ny bil kontant, även om bilen finansieras med ett billån, detta eftersom det krävs en kontantinsats. Faktum är att det kan det även kan bli en investering om man lånar pengar till kontantinsatsen också.

Tekniska landvinningar

Under de första åren av 2010-talet lyckades ingenjörsteamen hos Toyota få ned tillverkningskostnaderna för bränsleceller och trycktankar rejält, vilket gjorde bränslecellsbilen till ett mer realistiskt alternativ ur ekonomisk synvinkel än vad den varit tidigare. Man förbättrade också verkningsgraden, ökade bränslecellernas livsläng och arbetade bort vissa problem som tidigare varit förknippade med kallstart av vätgasbilar med bränsleceller. Ett annat mycket viktigt framsteg var att man minskade mängden platina från 100 gram per bränslecell till 30 gram.

Lincensfrihet i några år för Toyota-patent

I början av år 2015 gjorde Toyota 5 680 patent licensfria, patent som rör bränsleceller, vätgasdrivna bilar, framställning av vätgas, transport av vätgas och vätgastankning. Konkurrenterna får alltså möjlighet att använda lösningar som Toyota har patent på utan att behöva betala licens. Licensfriheten gäller dock endast till år 2020, med undantag för patent som rör framställning och distribution av vätgas – där är patenten licensfria för all framtid.

”Vätgasbilar exploderar som Hindenburg”

Ett vanligt argument mot vätgasbilar är att det skulle vara extremt farliga och lätt explodera. Ofta hänvisar man till det vätgasfyllda luftskeppet Hindenburg, som började brinna över Naval Air Station Lakehurst i New Jersey.

Journalfilmerna från Hindenburgkatastrofen är mycket dramatiska, men de eldslågor man kan se kommer från den lack som väven var målad med. Vätgas brinner med osynlig låga. Vätgasen antändes givetvis också vid Hindenburgkatastrofen, men den hade brunnit färdigt och ventilerats bort inom 90 sekunder. Vätgasbränder är också mindre destruktiva för den omedelbara omgivningen på sidorna än bensinbränder och träbränder eftersom värmen i en vätgasbrand är mer fokuserad uppåt.

Vätgas brinner vid koncentrationer från 4% till 75%. Att vätgas är så lätt gör att den snabbt sprider sig uppåt, så om man befinner sig utomhus och det inte finns något som kan hålla kvar gasen på plats når koncentrationen snabbt ned till under 4% vilket gör att vätgasen slocknar. Värt att nämna är att efter att all Hindenburgs vätgas hade brunnit upp eller ventilerats bort fanns det dieselbränsle kvar som fortsatte brinna i flera timmar.

Att vätgas stiger uppåt så snabbt gör den i många situationer mindre farlig än till exempel gasol (LPG), som är tyngre än luft och som därmed sjunker till marken och inte ventileras bort lika snabbt som vätgas. Gasol, diesel och bensin har också förmågan att rinna iväg längs mark eller annat underlag och antändas av antändningskällor längre bort, till exempel gnistor på en olycksplats.

Exempel på bränslecellsbilar

Toyota Mirai Fuel Cell Sedan

Toyota Mirai Fuel Cell Sedan är en bränslecellsbil som presenterades i november 2014 och introduceras i USA, Japan, Tyskland, Storbritannien och Danmark under sommaren 2015. Fler marknader är planerade för år 2017, men om Sverige kommer att vara en av dessa marknader är i skrivande stund okänt.

Det japanska ordet mirai betyder framtid. Bilens utformning är tänkt att symbolisera hur luft sugs in och vatten släpps ut. Toyota planerar att bygga 100 – 200 stycken Toytoa Mirai Fuel Cell Sedan under perioden 2015 – 2016. Det tyska priset för en Toyota Mirai Fuel Cell Sedan motsvarar cirka 725 000 svenska kronor (inklusive moms).

Prestanda	Bränslestacken har en maximalt uteffekt på 155 hästkrafter (114 kW). Elmotorns vridmoment uppgår till 335 newtonmeter. Toyota Marai kan göra 0-100 km/h på 9,6 sekunder.
Räckvidd	Mirai har en räckvidd på upp till strax över 48 mil, sedan måste den tankas igen.
Batterier	De batterier som Toyota Mirain är försedd med är av typen nickelmetallhydrid. Batterierna tar inte upp någon plats i bagageutrymmet.
Bränsleceller	Bränslecellerna hos Toyota Marai har ett effekttäthet på 3,1 kilowatt per liter, vilket är 2,2 gånger högre än hos Toyota FCHV-adv. Tack vare en step up-konverter ligger den spänning som lämnar bränslecellstacken på 650 Volt. Kolfiberförstärkt termoplast skyddar bränslecellerna mot stötar och plötsliga rörelser. Det vatten som bränslecellerna behöver transporteras dit av ett internt cirkulationssystem. (Detta skiljer Toyota Mirai från till exempel Toyota FCHV-adv vars bränsleceller behöver tillskott av vatten från en luftfuktare.) Luften till bränslecellerna tas in genom stora luftintag i fronten på bilen. Alla delar av bilens drivlina (inklusive bränslecellsstacken) är placerade utanför kupéutrymmet.
Tankar	Toyota Mirai har två tankar för vätgas; en framtill och en baktill. Båda tankarna är placerade under bilens golv. Framtanken rymmer 60 liter och baktanken rymmer 62,4 liter.) Du får alltså plats med ungefär 20% mer vätgas i en Toyta Mirai jämfört med en Toyota FCHV-adv. Tankarna klarar ett tryck på upp till 70 Mpa (700 bar).
Övrigt	Fyrsitsig Elektriska framstolar som är justerbara i åtta ledder. Värmeslingor i ratt och stolar. Luftkonditionering (två olika klimatzoner). Luftreningssystem som fångar upp ohälsosamma partiklar och hindrar dem från att nå kupén. Bilen är 489 cm lång, 181,5 cm bred och 153,5 cm hög. Hjulbasen är 278 cm. Markfrigången är 13 cm. Tjänstevikten är 1 850 kg.

Audi A7 Sportback h-tron quattro

Det är en konceptbil som bland annat visats upp på den stora bilmässan Los Angeles Auto Show år 2014.

Audi A7 Sportback h-tron quattro är världens första fyrhjulsdrivna bränslecellsbil, och den är också världens första fyrhjulsdrivna bränslecellsbil som kompletterats med plug-in hybridteknik. Bilen har ett batteri som kan laddas upp i eluttag och som gör att bilen vid behov fungerar som en vanlig elbil utan bränsleceller. Ett fulladdat batteri räcker för att köra cirka 5 mil, medan fulladdade bränsleceller räcker för ungefär 50 mil.

Prestanda	Audi A7 Sportback h-tron quattro gör 0-100 km/h på 7,9 sekunder. Toppfarten är 180 km/h. Tillsammans utvecklar de båda elmotorerna 231 hästkrafter.
Räckvidd	Kombinerad räckvidd för bränsleceller + elladdning är 55 mil. Av dessa står bränslecellerna för 50 mil och den batteridrivna elmotorn för 5 mil.
Motorer	Audi A7 Sportback h-tron quattro har två elmotorer. Den ena sitter framtill och drivs av en bränslecellstack. Den andra sitter baktill och har kombinerats med ett litiumjonbatteri med en kapacitet om 8,8 kWh.
Batteri	Litiumjonbatteriet är samma som används i Audio A3 e-tron och laddas bland annat vid inbromsning. Det går också att ladda det via ett vägguttag som man gör med en vanlig elbil (=elbil utan bränsleceller). Att fylla batteriet tar 2-4 timmar från vanligt vägguttag.
Bränsleceller	Bränslecellerna förbrukar sammanlagt cirka 0,1 kg vätgas per mil.
Tankar	Vätgastanken rymmer 5 kg.
Övrigt	Fyrhjulsdrift Audi A7 Sportback h-tron quattro är en mycket tyst bil. Till och med det vinande som brukar kunna höras när man kör bränslecellsbilar har arbetats bort.

Volkswagen Golf Sportscombi HyMotion

Volkswagen Golf Sportscombi HyMotion är en konceptbil som bland annat visats upp på Los Angeles Auto Show år 2014.

Prestanda	Volkswagen Golf Sportscombi HyMotion har en 136 hästkrafters elmotor (100 kW). Volkswagen Golf Sportscombi HyMotion gör 0-100 km/h på 10 sekunder.
Räckvidd	Cirka 50 mil
Batteri	Volkswagen Golf Sportscombi HyMotion har ett litiumjonbatteri som tar tillvara på en energi som uppstår vid inbromsning med mera. Detta batteri används bland annat för att snabba på uppstartsfasen av bränslecellen. Du får också nytta av litiumjonbatterier när du vill accelerera snabbt.
Bränsleceller	Bränslecellstacken är placerad under bilens golv.

Volkswagen Passat HyMotion

Volkswagen Passat HyMotion är en konceptbil som bland annat har visats upp på Los Angeles Auto Show år 2014. Denna bil är framhjulsdriven.

Prestanda	Elmotor med 136 hästkrafter (100 kW).
Räckvidd	Cirka 50 mil
Batterier	Volkswagen Passat HyMotion har ett litiumjonbatteri som tar tillvara på en energi som uppstår vid inbromsning med mera. Batteriet snabbar på uppstartsfasen av bränslecellen, och gör också att bilen kan accelerera snabbare.
Övrigt	Volkswagen Passat HyMotion är en mycket tyst bil.