Mercedes Citaro FuelCELL-Hybrid - i ogniwo, i hybryda

MercedesCitaro FuelCELL-Hybrid

Citaro FuelCELL-Hybrid wydaje się być ideałem: nie emituje spalin, charakteryzuje się bardzo cichą pracą i jest w pełni niezależny od paliw opartych na ropie naftowej. Producent najwyraźniej wiele sobie po nim obiecuje, ponieważ zapowiedziano rychłe uruchomienie produkcji małoseryjnej, a w roku 2010 rozpoczęcie na szeroką skalę testów w warunkach codziennej eksploatacji (w Hamburgu do służby tamtejszego przedsiębiorstwa komunikacji publicznej wejdzie 10 autobusów nowego typu). Jeżeli wyniki okażą się pozytywne i spełnią oczekiwania zarówno Mercedesa, jak i użytkowników, pojazd wejdzie do sprzedaży komercyjnej. Czy tak będzie wyglądać przyszłość miejskiego transportu zbiorowego?

Tworząc nowatorski koncept, inżynierowie sięgnęli po sprawdzone już wcześniej (lecz nigdy w takim połączeniu) rozwiązania, a więc technikę hybrydową użytą w modelu Citaro G BlueTec Hybrid oraz wodorowe ogniwa paliwowe Ballarda, przetestowane wszechstronnie w kilku generacjach Mercedesów (także osobowych). Nie jest to, wbrew pozorom, sztuka dla sztuki - coraz więcej miast zamyka swoje centra dla pojazdów emitujących zbyt wiele spalin i szuka dróg do wyeliminowania lub przynajmniej zredukowania ilości cząstek stałych w powietrzu. Poza tym, bardzo trudno przewidzieć jak za kilka miesięcy (a już tym bardziej lat) zachowają się ceny ropy naftowej, dlatego najlepiej byłoby czym prędzej od niej uciec. Firma ze Stuttgartu proponuje bieg w kierunku wodoru i elektryczności.

MercedesCitaro FuelCELL-Hybrid - ogniwo

Problem w tym, że pomimo wielu lat prób, ogniwo paliwowe nadal znajduje się w fazie eksperymentalnej i nie dojrzało do masowej produkcji. Twórcy nowatorskiego Citaro twierdzą, że są już blisko osiągnięcia przełomu - w porównaniu z pierwszymi autobusami napędzanymi przez ogniwa udało im się obniżyć zapotrzebowanie na wodór niemal o połowę. Poza tym, żywotność układu wytwarzającego prąd z H₂ wydłużono do 6 lat lub 12 tys. godzin pracy, a motory elektryczne i akumulatory (gromadzące energię odzyskaną podczas hamowania) stały się praktycznie bezobsługowe. Wykonywanie koniecznych czynności serwisowych zostanie ponadto przeniesione z producenta na przeszkolonych pracowników przedsiębiorstw przewozowych tak, jak się to odbywa obecnie w przypadku taboru napędzanego konwencjonalnie.

Większość istotnych elementów technicznych w nowym autobusie znalazło się na - podwyższonym i wzmocnionym - dachu. Z przodu zamontowano zbiorniki ciśnieniowe z wodorem (jedyne komponenty przeniesione bez zmian z poprzedniego modelu, czyli Citaro z ogniwem, ale bez akumulatorów), których dzięki zwiększonemu zasięgowi jest teraz nie 9, a 7 (mieszczą łącznie 35 kg „paliwa”). Za butlami zainstalowano baterię ogniw litowo-jonowych o pojemności 27 kWh, które zasilają silniki asynchroniczne umieszczone w piastach kół mocą 120 kW (163 KM) i pozwalają na pokonanie 2-3 kilometrów bez włączania ogniwa. Akumulatory są chłodzone cieczą, by mogły pracować w optymalnym zakresie temperatur, wynoszącym 15-55°C. Z tyłu, za klimatyzatorem przestrzeni pasażerskiej, znajdują się dwa niezależne ogniwa paliwowe, każde złożone z 396 pojedynczych ogniw. Wydajność ich pracy nie jest najwyższa (zawiera się w przedziale 51-58%), ale i tak widać postęp w stosunku do konstrukcji pierwszego pokolenia (38-43%). Na końcu nadwozia znalazły się wymienniki ciepła, tłoczące gorące powietrze do wnętrza, gdy trzeba je ogrzać oraz wentylatory rozpraszające temperaturę na zewnątrz, gdy w środku osiągnie ona wystarczający poziom. Z rury wydechowej ulatuje wyłącznie para wodna.

MercedesCitaro FuelCELL-Hybrid

Przestrzeń zajmowana zazwyczaj przez silnik i skrzynię biegów nie została w Citaro FuelCELL-Hybrid zwolniona pomimo „wywindowania” całego układu zasilania i sterowania na dach. Trafiły tam urządzenia elektryczne i elektroniczne potrzebne do pracy autobusu, w tym pompa wspomagania kierownicy, klimatyzator, kompresor powietrza i dwie przetwornice. Wiele elementów (silniki w piastach, przetwornice, akumulatory) pochodzi bezpośrednio z modelu Citaro G BlueTec Hybrid, co obniża koszty i gwarantuje korzystanie ze sprawdzonej, przetestowanej pod kątem niezawodności techniki.

Jak już pisaliśmy, wodorowo-elektryczny Mercedes rozsądnie obchodzi się z paliwem, w czym niemała zasługa układu odzyskującego energię podczas hamowania. Producent podaje, że jego praca owocuje spadkiem zapotrzebowania na H₂ o 10-25%, zależnie od warunków jazdy i ukształtowania terenu. Dzieła dopełniają: możliwość krótkotrwałej jazdy na samych akumulatorach, włączanie urządzeń elektrycznych tylko w razie potrzeby (on-demand) oraz obniżenie masy własnej w stosunku do prekursora aż o 1 tonę (poprzez wyeliminowanie dwóch zbiorników i skrzyni biegów oraz użycie lżejszych ogniw i mniejszego układu chłodzenia), co z kolei zwiększa pojemność pasażerską pojazdu. W konkretnych liczbach oznacza to zużycie wodoru na poziomie 11-13 kg/100 km (w porównaniu z ok. 22 kg/100 km we wcześniejszych autobusach napędzanych wyłącznie ogniwem) i zasięg 250 km (zamiast 200).

MercedesCitaro FuelCELL-Hybrid - chlodzenie

Po testach w Hamburgu rozpocznie się szeroko zakrojony program badawczy, w którym weźmie udział kilka miast z całej Europy. To nie pierwsza taka inicjatywa - 36 napędzanych przez ogniwa Citaro przejechało już 2 miliony kilometrów na trzech kontynentach podczas 135 tys. godzin pracy w różnych warunkach. Wozy spisały się ponoć na medal, a Mercedes oczekuje, że nowy model wypadnie jeszcze lepiej. Szkoda tylko, że nie będziemy mogli doświadczyć na własnej skórze, jak sprawują się autobusy, a o wynikach testów prawdopodobnie przyjdzie nam tylko poczytać...