Alpine Challenge: Mercedes eCitaro na gorive ćelije izdržao ekstremnu hladnoću i strme prevoje

Početkom juna, Mercedes je po prvi put predstavio novi eCitaro sa gorivom ćelijom, prvi autobus za redovne linije sa gorivom ćelijom koja omogućava proširenje dometa. Prije početka serijske proizvodnje, ovaj eCitaro je morao proći brojne funkcionalne i sigurnosne testove. Ovo je uključivalo i zimsko testiranje na Alpama – probnu vožnju sa mnogo izazova.

Hladan alpski vazduh obavija žuti, niskopodni zglobni autobus, čineći ga kao strani objekat na velikom parkingu na Plan de Gralba na nadmorskoj visini od 1795 metara u južnotirolskim Alpima. Dok vozač Andreas Hoffmann nestrpljivo struže led sa prozora, mali bijeli oblak pare se izvija sa krovnih konstrukcija autobusa – nepogrešiv znak da je goriva ćelija na krovu autobusa počela da radi i da sada proizvodi struju iz vodika emitujući samo paru. Ovaj zglobni autobus je testno vozilo i jedan od četiri prototipa.

Prvi električni autobus u kojem sistem gorivih ćelija proširuje domet upravo je prošao jedan od niza testova i prošao sjajno: nakon noći na temperaturama daleko ispod nule, električni pogonski sistem i gorive ćelije su se nesmetano pokrenuli.

Početkom 2023. godine tim Mercedesovih test inženjera otišao je na Alpe sa eCitarom koji ima gorivu ćeliju kako bi testirao njeno ponašanje pri hladnom startovanju na zimskim temperaturama i isprobao novorazvijeni sistem upravljanja toplotom. Istovremeno, vožnje na nadmorskoj visini većoj od 1.700 metara imala su za cilj da pruže uvid u funkciju sistema gorivih ćelija na ekstremnim visinama. Novi pogonski sistem je također morao da dokaže svoje performanse na zahtjevnim stazama na planinskim prevojima sa nagibima od čak 15% uzbrdo i nizbrdo. Na kraju, ali ne i najmanje važno, potrošnja energije je bila od velikog interesa u ovim izazovnim uslovima.

“Tokom putovanja, test inženjeri su stalno pratili bezbroj mjernih tačaka i podataka”, objasnio je test menadžer Jonas Steinki. Osim praćenja temperature baterija, gorive ćelije, motora i putničkog prostora, pratila se i potrošnja energije pogona, grijanja i drugih pomoćnih potrošača, nivo napunjenosti baterija i napunjenost rezervoara vodika. Test inženjeri Rainer Bickel, Stephan Lutz i Hannes Mayer kontinuirano su provjeravali najvažnije parametre sistema gorivih ćelija, pogona, upravljanja toplinom i grijanja na svojim monitorima, tražeći anomalije i upoređujući podatke sa izračunatim ciljnim vrijednostima.

Probna vožnja koja je trajala nekoliko dana, započela je prelaskom Alpa od Neu-Ulma preko Füssena, prevoja Fern i prevoja Reschen do Bolzana. Kombinacija baterije i vodika dizajnirana je da može pokriti rutu od 360 kilometara. Ipak, teško je procijeniti kako će se razvijati potrošnja energije na dugim i strmim prevojima na temperaturama ispod nule. Kako bi bili oprezni u kalkulacijama, tim je odlučio djelomično napuniti visokonaponske baterije na servisnoj stanici Allgäuer Tor.

Na putu preko prevoja Fern ubrzo je postalo jasno da je eCitaro sa gorivom ćelijom sposoban da se nosi sa zahtjevnom rutom čak i bolje nego što se očekivalo. “Uprkos nagibu, gorive ćelije su radile u okviru najefikasnijeg opsega snage od 20 do 30 kW”, objasnio je Rainer Bickel, pokazujući odgovarajuću vrijednost na monitoru. “Štaviše, novo upravljanje toplinom ponovno koristi otpadnu toplinu iz gorive ćelije za kontrolu unutrašnje temperature. Električno grijanje se stoga gotovo ne koristi tako da ukupna potrošnja energije svih pomoćnih jedinica, kao što su grijanje, upravljanje i kompresor, ostaje na veoma niskom nivou.”

Autobus je također demonstrirao svoju snagu na nizbrdici. Prilikom kočenja rekuperacija se povećava na čak 285 kW. To znači: motori, kojih ima ukupno četiri, na dvije pogonske osovine sada djeluju kao alternatori i pune baterije do 285 kW – gotovo dvostruko više od stanice za brzo punjenje. “To je više nego dovoljno”, izvijestio je Rainer Bickel. “Kako ne bismo previše opterećivali baterije, ograničili smo snagu rekuperacije na 285 kW.”

Pozitivan energetski bilans trajao je do cilja prelaska Alpa kod Bolzana: nakon 368 kilometara i mogućnosti punjenja sa oko 55 kWh, indikator napunjenosti baterije i dalje je pokazivao 56 posto SoC (stanje napunjenosti). Rezervoari vodika su također bili dovoljno napunjeni sa 42 posto.

Bolzano se pokazao kao idealna destinacija za zimsku probnu vožnju. Grad ima javnu punionicu vodika neposredno pored raskrsnice autoputa i još jednu H2 benzinsku stanicu u depou transportne kompanije SASA iz Bolzana. Dodatno ovome, ovdje dostupan vodik dolazi isključivo iz obnovljivih izvora – prvenstveno elektrolize pomoću hidroelektrične energije. Štaviše, okolni Dolomiti sa svojim strmim planinskim prevojima i visokim nadmorskim visinama nude idealne uslove za visinsko testiranje sistema goriih ćelija i dalja testiranja na izazovnoj topografiji i na niskim temperaturama.

“Ipak, zimsko testiranje je samo jedan od nekoliko testova koje eCitaro sa gorivom ćelijom mora proći prije nego što uđe u serijsku proizvodnju počevši od ljeta”, naglasio je Shahrukh Javed, menadžer projekta za eCitaro sa gorivom ćelijom. “Konkretno, rezervoari vodika i sistem gorivih ćelija uspješno su završili opsežna sigurnosna testiranja, od kojih neki prevazilaze one propisane zakonom.” To uključuje testove na udar i vibracije, kao i test “saonica” sa sistemom za pričvršćivanje, koji simuliraju nesreću. Za testiranje u toplim uslovima, eCitaro goriva ćelija je otišla u klima komoru za kamione kod kolega iz kamionskog sektora u Wörth.

Uprkos tome, Javed je uvjeren da, bez obzira na klimatsku komoru sa svojim valjkastim dinamometrom, još uvijek postoji potreba za testiranjem u stvarnim uslovima: “Mnogo različitih rezultata mjerenja i nalaza koje možemo dobiti na velikim visinama, strmim rutama i niskim temperaturama što ovo putovanje čini neprocjenjivim.” Zadovoljan je kako je vozilo obavilo prelazak Alpa i različite probne vožnje na alpskim prevojima: “Goriva ćelija je odlično odgovorila na izazove ovog alpskog izazova. Zahvaljujući novom sistemu upravljanja energijom, gorive ćelije su uglavnom radile u najefikasnijem rasponu između 20 i 30 kW, čak i na dugim i strmim nagibima. Novi sistem upravljanja toplinom pokazao se kao važan za energetsku efikasnost tako što optimalno koristi otpadnu toplinu iz gorive ćelije za kontrolu temperature kod putnika na ovom zahtjevnom testnom putovanju. Ovaj eCitaro je premašio naša očekivanja u pogledu dometa, kao i efikasnosti pogona i sistema gorivnih ćelija.”