All'inizio di giugno Mercedes-Benz ha presentato per la prima volta il nuovo eCitaro fuel cell, il primo autobus urbano con cella a combustibile in grado di prolungare l'autonomia. Prima dell'avvio della produzione in serie, l'eCitaro fuel cell ha dovuto superare numerosi test di funzionamento e sicurezza. Tra questi figurava anche un attraversamento invernale delle Alpi, una prova su strada che presentava molte sfide.

L'aria fredda delle Alpi avvolge l'autosnodato giallo a pianale ribassato, che sembra quasi un corpo estraneo nell'ampio parcheggio di Plan de Gralba, a 1795 metri di altezza sulle Alpi dell'Alto Adige. Mentre l'autista Andreas Hoffmann raschia il ghiaccio dai vetri, una piccola nuvola di vapore bianco sale dalle sovrastrutture sul tetto dell'autobus: un segno inequivocabile che la cella a combustibile sul tetto dell'autobus è entrata in funzione, producendo elettricità dall'idrogeno e dall'ossigeno atmosferico ed emettendo esclusivamente vapore acqueo. Infatti l'autosnodato è un veicolo sperimentale, uno dei quattro prototipi del Mercedes-Benz eCitaro fuel cell.

Il primo autobus elettrico in cui un sistema celle a combustibile incrementa l'autonomia ha appena superato in modo brillante uno dei numerosi test. Dopo una notte con temperature molto inferiori al punto di congelamento, il sistema di trazione elettrica e la cella a combustibile si avviano senza problemi.

All'inizio del 2023, un team di ingegneri collaudatori Mercedes-Benz si è recato sulle Alpi con l'eCitaro fuel cell per verificarne l'avviamento a freddo con temperature invernali e testare la nuova gestione termica. Al contempo, i percorsi ad altitudini superiori a 1700 metri dovevano fornire informazioni sul funzionamento del sistema celle a combustibile ad altitudini estreme. Inoltre, il nuovo sistema di trazione ha dovuto dimostrare le sue prestazioni anche nei valichi alpini più impegnativi con pendenze fino al 15%. Infine, ma non meno importante, il consumo di energia è stato di grande interesse in queste difficili condizioni.

«Durante la marcia gli ingegneri collaudatori monitorano costantemente numerosi punti di misura e dati», spiega il responsabile del test Jonas Steinki. Oltre alle temperature di batteria, cella a combustibile, motori e vano passeggeri, sono stati osservati il consumo di energia della trazione, del riscaldamento e di altre utenze secondarie, il livello di carica delle batterie e il livello di riempimento dei serbatoi di idrogeno. Gli ingegneri collaudatori Rainer Bickel, Stephan Lutz e Hannes Mayer controllano ininterrottamente sui loro monitor i parametri più importanti del sistema celle a combustibile, della trazione, della gestione termica e del riscaldamento, ricercano anomalie e confrontano i dati con i valori nominali calcolati.

La prova su strada della durata di più giorni inizia con il percorso alpino da Neu-Ulm a Füssen, attraversando il Passo di Fern e il Passo di Resia fino a Bolzano. La combinazione di batteria e idrogeno dovrebbe garantire una percorrenza di 360 chilometri. Tuttavia, è difficile stimare quanto potrebbe essere il consumo energetico percorrendo valichi lunghi e ripidi a temperature inferiori al punto di congelamento. Per essere sicuri, il team decide di ricaricare ancora una volta le batterie ad alto voltaggio alla stazione di servizio di Allgäuer Tor.

Attraversando il Passo di Fern, si capisce subito che l'eCitaro fuel cell sa affrontare il percorso impegnativo anche meglio del previsto. «Nonostante la pendenza, la cella a combustibile funziona nella gamma di potenza più efficiente da 20 a 30 kW», spiega Rainer Bickel indicando il valore corrispondente sul monitor. «La nuova gestione termica sfrutta inoltre efficacemente il calore residuo della cella a combustibile per la regolazione della temperatura dell'abitacolo. Di conseguenza, il riscaldamento elettrico viene usato a malapena e il consumo di energia di tutti i gruppi secondari, come il riscaldamento, lo sterzo e il compressore, si mantiene nel complesso a livelli molto bassi».

Anche in discesa l'eCitaro fuel cell dimostra tutta la sua forza. Nelle frenate il recupero di energia aumenta fino a 285 kW. Ciò significa che i quattro motori complessivi dei due assi motore funzionano ora come alternatori e ricaricano le batterie con una potenza massima di 285 kW, quasi il doppio rispetto a una colonnina di ricarica rapida. «Di più non si può fare», afferma Rainer Bickel. «Per non sovraccaricare eccessivamente le batterie, abbiamo limitato la potenza di recupero a 285 kW».

Il bilancio energetico positivo è proseguito fino alla meta di questo attraversamento delle Alpi: Bolzano: Dopo 368 chilometri e una ricarica intermedia di circa 55 kWh, l'indicatore di carica della batteria mostra ancora il 56% di SoC (State of Charge). E anche i serbatoi di idrogeno sono ancora ben riempiti, al 42%.

Bolzano si rivela il punto di arrivo ideale per la prova su strada invernale. Infatti, con un distributore pubblico di idrogeno subito accanto al casello autostradale di Bolzano Sud e un altro distributore di idrogeno nel deposito dell'azienda di trasporti bolzanina Sasa, Bolzano dispone di una delle migliori infrastrutture per il rifornimento di idrogeno in Europa. Inoltre, l'idrogeno qui disponibile proviene esclusivamente da fonti rinnovabili, principalmente dall'elettrolisi con corrente prodotta da energia idroelettrica. Inoltre, le Dolomiti circostanti, con i loro valichi difficili e le loro altitudini, offrono le condizioni ideali per il collaudo in quota del sistema celle a combustibile e ulteriori test in condizioni topografiche impegnative e a basse temperature.

«Tuttavia, il collaudo invernale è solo uno dei numerosi test che l'eCitaro fuel cell deve superare prima di passare alla produzione di serie a partire dall'estate», sottolinea Shahrukh Javed, project manager per l'eCitaro fuel cell. «In particolare i serbatoi di idrogeno e il sistema celle a combustibile hanno superato con successo test di sicurezza di ampia portata, che in parte vanno oltre i test richiesti dal legislatore». Tra questi rientrano prove di percussione e scuotimento e un test su slitta con il sistema di fissaggio che simula un incidente. Per il collaudo in condizioni di caldo estremo, l'eCitaro fuel cell è entrato nella camera climatica per autocarri di Wörth, nel Palatinato.

Per Javed, però, è fuori discussione che, nonostante la camera climatica con banco di prova a rulli, siano ancora necessari viaggi in condizioni reali: «Nulla può sostituire i numerosi risultati di misurazione e le conoscenze che possiamo ricavare dalle altitudini elevate, dai tratti ripidi e dalle basse temperature registrate durante questo viaggio». Il project manager traccia un bilancio positivo dell'attraversamento delle Alpi e delle varie prove su strada su valichi alpini: «L'eCitaro fuel cell ha superato brillantemente le sfide di questo viaggio alpino. Grazie alla nuova gestione dell'energia, la cella a combustibile ha funzionato, anche su lunghi pendii ripidi, prevalentemente nella fascia più efficiente tra 20 e 30 kW. La nuova gestione termica si è rivelata un elemento importante per l'efficienza energetica, poiché sfrutta in modo ottimale il calore residuo della cella a combustibile per regolare la temperatura del vano passeggeri. In questa impegnativa prova su strada, l'eCitaro fuel cell ha superato le nostre aspettative in termini di autonomia e di efficienza della trazione e del sistema celle a combustibile».