В началото на юни Mercedes-Benz показа за първи път новата горивна клетка на eCitaro, първият редовен автобус с горивна клетка за удължаване на пробега. Преди началото на серийното производство, горивната клетка за eCitaro трябваше да премине множество тестове за функционалност и безопасност. Това включваше и зимен алпийски преход – тестово натоварване с много предизвикателства.

Студеният алпийски въздух обгръща жълтия съчленен нископодов автобус, което го кара да изглежда като чужд обект в обширния паркинг на Plan de Gralba на надморска височина от 1795 метра в южните Тиролски Алпи. Докато шофьорът Андреас Хофман нетърпеливо изстъргва леда от прозорците, малък бял облак пара се извива нагоре от таванната конструкция на автобуса – безпогрешен знак, че горивната клетка на покрива му е започнала своята работа и сега генерира електричество от водород и кислород от въздуха – отделяйки само водна пара. Този съчленен автобус е тестово превозно средство, един от четирите прототипа на горивната клетка Mercedes-Benz eCitaro

Първият електрически автобус, в който система с горивни клетки увеличава неговия пробег, току-що премина един от редицата тестове и то го премина с отличие: след нощ при температури далеч под точката на замръзване, системата за електрическо задвижване и горивната клетка стартираха гладко

В началото на 2023 год. екип от тестови инженери на Mercedes-Benz отиде в Алпите с горивната клетка eCitaro, за да тества нейното поведение при студен старт, при зимни температури и да изпробва новоразработената система за управление на топлинната енергия. В същото време пробите на височини над 1700 метра над морското равнище имаха за цел да осигурят представа за функцията на системата с горивни клетки на екстремни височини. Новата задвижваща система също трябваше да докаже своята ефективност при тежки планински преходи с наклони нагоре и надолу от цели 15 процента. И не на последно място, потреблението на енергия при тези предизвикателни условия беше една от най-интерсните точки в това изпитание.

„По време на пътуването, тестовите инженери непрекъснато наблюдават безброй измервателни точки и непрекъснатия поток от данни“, обяснява мениджърът на тестовете Йонас Щайнки. В допълнение към температурите на батерията, горивната клетка, двигателя и пътническия салон, те включват консумацията на енергия от задвижването, както и отоплението и другите спомагателни консуматори, нивото на зареждане на батериите и нивото на резервоарите за водород. Тестовите инженери Rainer Bickel, Stephan Lutz и Hannes Mayer непрекъснато наблюдават най-важните параметри на системата с горивни клетки, задвижването, термичното управление и отоплението на своите монитори, търсят аномалии и сравняват данните с изчислените целеви стойности.

Многодневното тестово пътуване започва с пресичане на Алпите от Neu-Ulm през Füssen, Fernpass, Reschenpass до Bozen. Комбинацията от батерия и водород трябва да може да позволи изминаването на 360-километровото трасе. Въпреки това е трудно да се прецени как би се развило потреблението на енергия по дългите и стръмни проходи с температури под нулата. За да бъде по-сигурен, екипът решава да презареди високоволтовите батерии в сервизната зона Allgäuer Tor.

По пътя през прохода Ферн бързо става ясно, че горивната клетка eCitaro се справя с тежкия маршрут дори по-добре от очакваното. „Въпреки наклона, горивната клетка работи в най-ефективния диапазон на мощност от 20 до 30 kW“, обяснява Райнер Бикел, посочвайки съответната стойност на монитора. „В допълнение, новото управление на топлината използва отпадъчната топлина от горивната клетка, за да регулира температурата в салона. Поради това електрическият нагревател почти не се използва и консумацията на енергия на всички спомагателни устройства, като отопление, кормилно управление и компресор като цяло остава на много ниско ниво.“

eCitaro с горивни клетки показва също така силните си страни и при спускането надолу. При спиране рекуперацията се увеличава до 285 kW. Това означава: четирите мотора на двете задвижващи оси вече работят като генератори и зареждат батериите с до 285 kW – почти два пъти повече от станция за бързо зареждане. „Повече не е възможно“, казва Райнер Бикел. „За да не натоварваме твърде много батериите, ограничихме мощността на рекуперацията до 285 kW.“

Положителният енергиен баланс продължи до финала на пресичането на Алпите в Болцано: след 368 километра и възможен заряд от около 55 kWh, индикаторът за зареждане на батерията все още показва 56 процента SoC (състояние на зареждане). Резервоарите за водород също все още бяха достатъчно пълни с 42 процента.

Болцано се оказа идеалната дестинация за зимния тест. С обществена водородна бензиностанция непосредствено до кръстовището на магистрала Bolzano South и още една водородна бензиностанция в депото на базираната в Болцано транспортна компания Sasa, тя има една от най-добрите H2 инфраструктури в Европа. В допълнение, наличният тук водород идва изключително от възобновяеми източници – предимно електролиза, използваща водноелектрическа енергия. Освен това околните Доломити с техните стръмни планински проходи и високи възвишения предлагат идеални условия за тестване на надморска височина на системата с горивни клетки и допълнителни тестове в среда с предизвикателна топография и при ниски температури.

„И все пак зимният тест е само един от тестовете, на които горивната клетка eCitaro трябва да бъде подложена, преди да започне серийно производство през лятото“, подчерта Шахрукх Джавед, ръководител на проекта за горивната клетка eCitaro. „По-конкретно, резервоарите за водород и системата с горивни клетки преминаха успешно обширни тестове за безопасност, някои от които надхвърлят изискваните от закона.“ Те включват тестове за удар и вибрации, както и тест на шейна със системата за закрепване, които симулират инцидент. За тестване при горещи условия, горивната клетка eCitaro беше отнесена в климатичната камера на колегите от отдела за камиони във Вьорт, Пфалц.

Въпреки това Джавед е убеден, че независимо от климатичната камера с нейния ролков стенд за изпитване, все още има нужда от тестване при реални условия: „Многото различни резултати от измервания и констатациите, които успяхме да направим по време на това пътуване при големи височини, стръмни маршрути и ниски температури свършиха отлична работа. Няма нищо, което може да заменени това.“ Ръководителят на проекта направи положителна равносметка за пресичането на Алпите и различните тестови участъци по алпийските проходи: „Горивната клетка eCitaro премина предизвикателствата на това алпийско шофиране с лекота. Благодарение на новото управление на енергията, горивната клетка работи главно в най-ефективния диапазон - между 20 и 30 kW, дори при дълги и стръмни наклони. Новото управление на топлината се оказа важен елемент за енергийна ефективност, тъй като използва оптимално остатъчната топлина от горивната клетка за регулиране на температурата в салкона. При това натоварено тестово пътуване горивната клетка eCitaro надхвърли очакванията ни по отношение на пробега и ефективността на задвижването, както и системата с горивни клетки като цяло.“