I början av juni presenterade Mercedes-Benz för första gången nya eCitaro fuel cell, den första stadslinjebussen med bränslecell för att förlänga räckvidden. Före seriestarten måste bränslecellen i eCitaro genomgå många funktions- och säkerhetstester. I detta ingick även en vinterkryssning över Alperna – en testkörning med många utmaningar.

Den kalla alpina luften sveper in den gula låggolvsbussen och får den att se ut som ett främmande föremål på den vidsträckta parkeringsplatsen vid Plan de Gralba, på 1 795 meters höjd i Sydtyrolens alper. Medan föraren Andreas Hoffmann ivrigt skrapar is från rutorna slingrar sig ett litet vitt ångmoln uppåt från bussens takstrukturer– ett tecken på att bränslecellen på bussens tak har börjat arbeta och nu producerar el av vätgas och syre – med vattenånga som enda utsläpp. Ledbussen är nämligen ett testfordon, en av fyra prototyper av Mercedes-Benz eCitaro fuel cell.

Den första elbussen som använder ett bränslecellssystem för att förlänga räckvidden har just genomgått ett av många tester och klarat dem med suveränitet: Efter en natt med temperaturer långt under fryspunkten startar eldriftssystemet och bränslecellen utan problem.

Ett team av Mercedes-Benz testingenjörer begav sig i början av 2023 till Alperna med eCitaro fuel cell för att testa dess kallstartsegenskaper vid vintertemperaturer och testa den nyutvecklade värmestyrningen. Samtidigt skulle körningarna på höjder över 1 700 meter ge kunskap om bränslecellssystemets funktion på extrema höjder. Dessutom måste det nya drivsystemet bevisa sin prestanda vid krävande körning i uppförsbackar och nedförsbackar på upp till 15 procent. Och sist men inte minst var energiförbrukningen av stort intresse under dessa utmanande förhållanden.

”Under körningen övervakar testingenjörerna ständigt otaliga mätpunkter och data”, förklarar testledare Jonas Steinki. Förutom temperaturerna i batteri, bränslecell, motorer och passagerarutrymme är det bland annat även drivningens energiförbrukning liksom värmesystemet och andra sekundärförbrukare, batteriernas laddningsnivå och vätgastankarnas påfyllningsnivå. Testingenjörerna Rainer Bickel, Stephan Lutz och Hannes Mayer övervakar kontinuerligt de viktigaste parametrarna för bränslecellssystemet, drivningen, värmestyrningen och uppvärmningen på sina bildskärmar, söker efter avvikelser och jämför data med de beräknade målvärdena.

Testkörningen, som varade i flera dagar, började med att man korsade Alperna från Neu-Ulm via Füssen, Fernpasset och Reschenpasset till Bolzano. Kombinationen av batteri och vätgas var konstruerad för att klara den 360 kilometer långa sträckan. Det var dock svårt att uppskatta hur energiförbrukningen skulle utvecklas på de långa och branta passen vid temperaturer under fryspunkten. För att vara försiktig bestämde sig teamet för att delvis ladda upp högvoltsbatterierna på Allgäuer Tor-servicestation.

På vägen över Fernpasset stod det snart klart att eCitaro fuel cell klarade den krävande sträckan ännu bättre än väntat. ”Trots lutningen arbetade bränslecellen i det mest effektiva effektområdet på 20 till 30 kW”, förklarar Rainer Bickel och pekar på motsvarande värde på monitorn. "Dessutom återanvänder den nya värmestyrningen spillvärmen från bränslecellen för att reglera kupétemperaturen. Eluppvärmningen används därför knappt, så den totala energiförbrukningen för alla hjälpaggregat som värme, styrning och kompressor hålls på en mycket låg nivå."

eCitaro fuel cell visar även sina styrkor i nedförsbackar. Vid bromsning ökar regenereringen upp till 285 kW. Det innebär att de fyra motorerna på de båda drivaxlarna nu fungerar som generatorer och laddar batterierna med upp till 285 kW – nästan dubbelt så mycket som en snabbladdningsstation. ”Det är mer än tillräckligt”, berättar Rainer Bickel. ”För att inte belasta batterierna för mycket har vi begränsat regenereringseffekten till 285 kW.”

Den positiva energibalansen fortsatte fram till målet att korsa Alperna i Bolzano: Efter 368 kilometer och en mellanladdning på ca 55 kWh visar batteriladdningsindikeringen fortfarande 56 procent SoC (State of Charge). Även vätgastankarna är fortfarande välfyllda till 42 procent.

Bozen visar sig dock vara en idealisk destination för vintertestkörningen. Med en offentlig tankstation för vätgas direkt intill motorvägsavfarten Bozen Syd och ytterligare en H2-tankstation på depån för trafikföretaget Sasa i Bozen har Bozen en av de bästa H2-infrastrukturerna i Europa. Dessutom kommer den vätgas som finns tillgänglig här uteslutande från förnybara källor – främst från elektrolys med el från vattenkraft. Dessutom erbjuder de omgivande Dolomiterna med sina krävande sträckor och höga lägen idealiska förhållanden för höjdtester av bränslecellssystemet och ytterligare tester vid krävande topografi och låga temperaturer.

”Vintertestet är dock bara ett av flera tester som eCitaro fuel cell måste genomgå innan den går i serieproduktion från och med sommaren”, betonar Shahrukh Javed, projektledare för eCitaro fuel cell. ”Framför allt har vätetankarna och bränslecellssystemet genomgått omfattande säkerhetstester som delvis görs utöver de tester som krävs enligt lag.” Hit hör slag- och skaktester samt ett slädtest med fästsystemet som simulerar en olyckssituation. För att testa eCitaro fuel cell under varma förhållanden åkte vi till lastbilskollegernas klimatkammare i Wörth i Pfalz.

Javed är dock övertygad om att resor under verkliga förhållanden fortfarande är nödvändiga, trots klimatkammaren med dynamometer: "Det finns inget substitut för de många olika mätresultat och insikter som vi kan få på den här resan med höga höjderna, branta backar och de låga temperaturerna." Efter vinterkryssningen i Alperna och de olika testkörningarna drar projektledaren en positiv slutsats: "eCitaro fuel cell har klarat utmaningarna i Alperna med bravur. Tack vare den nya energistyrningen arbetade bränslecellen i det mest effektiva området mellan 20 och 30 kW även i långa och branta uppförsbackar. Den nya termostyrningen visade sig vara en viktig komponent för energieffektiviteten eftersom den utnyttjade bränslecellens spillvärme optimalt för att temperera passagerarutrymmet. Under denna krävande testkörning överträffade bränslecellen i eCitaro våra förväntningar på räckvidden och effektiviteten hos drivningen och bränslecellssystemet."