V začetku junija je družba Mercedes-Benz prvič predstavila novi eCitaro fuel cell, prvi mestni linijski avtobus z gorivno celico za povečanje dosega. Pred začetkom serijske proizvodnje je moral avtobus eCitaro fuel cell opraviti številne teste delovanja in varnostne preizkuse. To je vključevalo tudi prečkanje Alp pozimi – testno vožnjo s številnimi izzivi.

Hladen alpski zrak se ovija okoli rumenega nizkopodnega zgibnega avtobusa, ki je na prostranem parkirišču hotela Plan de Gralba na nadmorski višini 1795 metrov v Alpah na Južnem Tirolskem videti kot tujek. Medtem ko voznik Andreas Hoffmann zavzeto strga led s stekel, se s strešne nadgradnje avtobusa vzpenja majhen bel oblak pare. To je jasen znak, da je gorivna celica na strehi avtobusa začela delovati in zdaj proizvaja električno energijo iz vodika in atmosferskega kisika, pri čemer je edini izpust vodna para. Zgibni avtobus je namreč testno vozilo, eden od štirih prototipov avtobusa Mercedes-Benz eCitaro fuel cell.

Prvi električni avtobus s sistemom gorivnih celic, ki povečuje doseg, je pravkar opravil enega od številnih testov in ga suvereno prestal: Po noči s temperaturami precej pod lediščem se sistem električnega pogona in gorivna celica nemoteno zaženeta.

Ekipa Mercedes-Benzovih testnih inženirjev se je v začetku leta 2023 z avtobusom eCitaro fuel cell podala v Alpe, da bi testirala njegov hladni zagon pri zimskih temperaturah in preizkusila novo razvito toplotno upravljanje. Hkrati so bile vožnje na nadmorsko višino nad 1700 metrov namenjene pridobivanju ugotovitev o delovanju sistema gorivnih celic na ekstremnih nadmorskih višinah. Poleg tega je moral novi pogonski sistem dokazati svoje zmogljivosti pri napornih vožnjah čez prelaze z naklonom do 15 odstotkov. Nenazadnje je bila v teh zahtevnih pogojih v središču zanimanja tudi poraba energije.

»Med vožnjo testni inženirji nenehno spremljajo nešteto merilnih točk in podatkov,« pojasnjuje vodja testiranja Jonas Steinki. Poleg temperature akumulatorja, gorivne celice, motorjev in potniškega prostora so vključeni tudi poraba energije pogona ter gretja in drugih dodatnih porabnikov, stanje napolnjenosti akumulatorjev in stanje napolnjenosti rezervoarjev z vodikom. Testni inženirji Rainer Bickel, Stephan Lutz in Hannes Mayer na svojih monitorjih nenehno spremljajo najpomembnejše parametre sistema gorivnih celic, pogona, toplotnega upravljanja in gretja, iščejo nepravilnosti in primerjajo podatke z izračunanimi želenimi vrednostmi.

Večdnevna testna vožnja se začne s prečkanjem Alp od Neu-Ulma prek Füssna, prelaza Fernpass in prelaza Reschenpass do Bolzana. Kombinacija akumulatorja in vodika naj bi bila sposobna premagati to razdaljo 360 kilometrov. Kljub temu je težko oceniti, kako bi se poraba energije pri temperaturah pod lediščem razvijala na dolgih in strmih prelazih. Iz previdnosti se ekipa odloči visokonapetostne akumulatorje napolniti na počivališču Allgäuer Tor.

Na poti čez prelaz Fernpass se hitro izkaže, da avtobus eCitaro fuel cell obvladuje zahtevno pot bolje od pričakovanj. »Kljub naklonu deluje gorivna celica v najučinkovitejšem območju moči od 20 do 30 kW,« pojasni Rainer Bickel in pokaže na ustrezno vrednost na zaslonu. »Poleg tega novo toplotno upravljanje koristno izkorišča odpadno toploto iz gorivne celice za uravnavanje temperature v notranjosti. Električno gretje se zato skoraj nikoli ne uporablja, poraba energije vseh pomožnih agregatov, kot so gretje, krmiljenje in kompresor, pa skupaj ostaja na zelo nizki ravni.«

Avtobus eCitaro fuel cell pokaže svojo moč tudi pri vožnji navzdol. Pri zaviranju se rekuperacija poveča na do 285 kW. To pomeni: Štirje motorji obeh pogonskih prem zdaj delujejo kot generatorji in polnijo akumulatorje z močjo do 285 kW – skoraj dvakrat več kot steber za hitro polnjenje. »Več ne gre,« pravi Rainer Bickel. »Da ne bi preveč obremenili akumulatorjev, smo moč rekuperacije omejili na 285 kW.«

Pozitivna energijska bilanca se je nadaljevala vse do cilja prečkanja Alp v Bolzanu: Po 368 prevoženih kilometrih in vmesnem polnjenju s približno 55 kWh prikaz napolnjenosti akumulatorja še vedno kaže 56-odstotno stanje napolnjenosti (SoC). Tudi rezervoarji z vodikom so pri 42 odstotkih še vedno dobro napolnjeni.

Bolzano je idealna ciljna točka za zimsko testno vožnjo. Z javno postajo za točenje vodika tik ob izvozu z avtoceste Bolzano jug in še eno tako postajo na dvorišču delavnice bolzanskega prevoznega podjetja Sasa ima eno najboljših infrastruktur z vodikom v Evropi. Poleg tega je vodik, ki je tu na voljo, pridobljen izključno iz obnovljivih virov – predvsem z elektrolizo, pri kateri se uporablja električni tok iz hidroenergije. Prav tako okoliški Dolomiti z zahtevnimi gorskimi prelazi in visokimi nadmorskimi višinami ponujajo idealne pogoje za testiranje sistema z gorivnimi celicami na višini in druge teste v zahtevni topografiji in pri nizkih temperaturah.

»Vendar je preizkus v zimskih razmerah le eden od številnih testov, ki jih mora opraviti avtobus eCitaro fuel cell, preden bo poleti šel v serijsko proizvodnjo,« poudarja Shahrukh Javed, projektni vodja za avtobus eCitaro fuel cell. »Zlasti rezervoarji z vodikom in sistem gorivnih celic so uspešno prestali obsežne varnostne preizkuse, ki deloma presegajo zakonske predpise.« Ti vključujejo preizkuse udarcev in tresenja ter simulacijo trka s sistemom za pritrditev, ki simulirajo nezgodo. Avtobus eCitaro fuel cell je bil za testiranje v vročih razmerah postavljen v klimatsko komoro za tovorna vozila v Wörthu na Pfalškem.

Vendar Javed ne dvomi, da je vožnja v realnih pogojih kljub klimatski komori s kotalno preskusno napravo še vedno potrebna: »Številnih različnih rezultatov merjenj in spoznanj, ki jih lahko pridobimo pri tej vožnji zaradi velike nadmorske višine, strmih poti in nizkih temperatur, ni mogoče nadomestiti.« Projektni vodja pozitivno ocenjuje prečkanje Alp in različne testne vožnje na alpskih prelazih: »Avtobus eCitaro fuel cell je z odliko prestal izzive te alpske poti. Zahvaljujoč novemu sistemu za upravljanje energije je gorivna celica večinoma delovala v najučinkovitejšem območju med 20 in 30 kW, tudi na dolgih in strmih vzponih. Novo toplotno upravljanje se je izkazalo za pomemben gradnik energetske učinkovitosti, saj je optimiziralo uporabo odpadne toplote iz gorivne celice za uravnavanje temperature v potniškem prostoru. Na tej zahtevni testni vožnji je avtobus eCitaro fuel cell presegel naša pričakovanja glede dosega ter učinkovitosti pogona in sistema z gorivnimi celicami.«