Mercedes-Benz eCitaro G fuel cell po zimowych testach w Alpach

Testy w Alpach

Na początku 2023 roku zespół inżynierów testowych Mercedes-Benz udał się w Alpy z autobusem testowym eCitaro fuel cell, aby przetestować jego zachowanie podczas rozruchu w zimowych temperaturach oraz wypróbować nowo opracowany system zarządzania temperaturą. Jednocześnie przejazdy na wysokości ponad 1700 metrów nad poziomem morza miały zapewnić wgląd w działanie systemu ogniw paliwowych na ekstremalnych wysokościach. Nowy układ napędowy musiał również sprawdzić swoje osiągi na wymagających trasach przez górskie przełęcze o nachyleniu dochodzącym do 15 procent pod górę i w dół. Wreszcie, duże zainteresowanie wzbudziło zużycie energii w tych trudnych warunkach.

Skrupulatne monitorowanie danych

„Podczas podróży inżynierowie stale monitorowali niezliczone punkty pomiarowe i dane”, wyjaśnił kierownik testów Jonas Steinki.

Oprócz temperatur akumulatora, ogniw paliwowych, silników i kabiny, obejmują one również zużycie energii przez napęd, ogrzewanie i inne odbiorniki pomocnicze, poziom naładowania akumulatorów oraz poziom napełnienia zbiorników wodoru. Inżynierowie Rainer Bickel, Stephan Lutz i Hannes Mayer nieustannie sprawdzali na swoich monitorach najważniejsze parametry układu ogniw paliwowych, napędu, zarządzania temperaturą i ogrzewaniem, szukając anomalii i porównując dane z obliczonymi wartościami docelowymi.

Niskie zużycie energii

Kilkudniowa jazda próbna rozpoczęła się od przekroczenia Alp z Neu-Ulm przez Füssen, przełęcze Fern i Reschen do Bolzano. Połączenie baterii i wodoru zostało zaprojektowane tak, aby móc pokonać 360-kilometrową trasę. Niemniej jednak trudno było oszacować, jak rozwijałoby się zużycie energii na długich i stromych przełęczach w temperaturach poniżej zera. Po drodze przez przełęcz Fern szybko stało się jasne, że eCitaro fuel cell poradzi sobie z wymagającą trasą nawet lepiej, niż oczekiwano.

„Pomimo nachylenia ogniwo paliwowe pracowało w najbardziej wydajnym zakresie mocy od 20 do 30 kW” — wyjaśnił Rainer Bickel, wskazując odpowiednią wartość na monitorze. „Co więcej, nowy system zarządzania temperaturą ponownie wykorzystuje ciepło odpadowe z ogniwa paliwowego do kontrolowania temperatury wnętrza. Ogrzewanie elektryczne jest zatem prawie nieużywane, więc całkowite zużycie energii przez wszystkie urządzenia pomocnicze, takie jak ogrzewanie, układ kierowniczy i sprężarka, pozostaje na niezmienionym poziomie – na bardzo niskim poziomie”.

Autobus eCitaro fuel cell demonstrował swoje mocne strony również na zjazdach ze wzniesień. Podczas hamowania rekuperacja wzrastała nawet do 285 kW. Oznacza to, że silniki, w sumie cztery, na dwóch osiach napędowych działały jak alternatory i ładowały akumulatory z mocą do 285 kW – prawie dwa razy większą niż w przypadku stacji szybkiego ładowania.

„To więcej niż wystarczająco” — powiedział Rainer Bickel. „Aby zbytnio nie obciążać akumulatorów, ograniczyliśmy moc rekuperacji do 285 kW.”

Dodatni bilans energetyczny utrzymywał się aż do przekroczenia Alp w Bolzano: po przejechaniu 368 kilometrów i ładowaniu okazyjnym około 55 kWh, wskaźnik naładowania akumulatora nadal pokazywał 56 procent. Z kolei zbiorniki wodoru były napełnione w 42 procentach.

Wyniki powyżej oczekiwań

Bolzano okazało się idealnym miejscem na zimowy przejazd próbny. Dolomity ze stromymi przełęczami górskimi i wysokimi wzniesieniami oferują idealne warunki do testowania systemu ogniw paliwowych na wysokości i dalszych testów w trudnych warunkach topograficznych i w niskich temperaturach.

„Jednak próba zimowa to tylko jeden z kilku testów, jakie musi przejść eCitaro fuel cell, zanim latem wejdzie do produkcji seryjnej” — podkreślił Shahrukh Javed, kierownik projektu eCitaro fuel cell. „W szczególności zbiorniki wodoru i system ogniw paliwowych pomyślnie przeszły szeroko zakrojone testy bezpieczeństwa, z których niektóre wykraczają poza te wymagane przez prawo. Obejmują one testy uderzeniowe i wibracyjne”.

Kierownik projektu pozytywnie ocenia przeprawę przez Alpy i różne jazdy testowe na alpejskich przełęczach: „eCitaro fuel cell znakomicie sprostało wyzwaniom tego alpejskiego testu. Dzięki nowemu systemowi zarządzania energią, ogniwo paliwowe działało głównie w najbardziej efektywnym zakresie od 20 do 30 kW, nawet na długich i stromych wzniesieniach. Nowy system zarządzania temperaturą okazał się ważnym elementem składowym efektywności energetycznej, wykorzystując optymalnie ciepło odpadowe z ogniwa paliwowego do kontrolowania temperatury w przestrzeni pasażerskiej. W tym wymagającym teście eCitaro fuel cell przerosło nasze oczekiwania zarówno pod względem zasięgu, jak i wydajności napędu oraz układu ogniw paliwowych”.