Mercedes-Benz Citaro FuelCELL-Hybrid

Citaro FuelCELL-Hybrid premierę miał na czerwcowym Kongresie UITP we Wiedniu.

Podobnie, jak w Citaro pierwszej generacji, większość podzespołów Citaro FuelCELL-Hybrid zostało ukrytych pod specjalnymi obudowami na dachu pojazdu, którego konstrukcja została dodatkowo wzmocniona. Zbiorniki ze sprężonym wodorem umieszczono nad przednią częścią dachu. To jedyne elementy systemu ogniw paliwowych, przejęte bezpośrednio od poprzednika –wszystkie pozostałe zostały opracowane od podstaw. Ponieważ układ napędowy Citaro FuelCELL-Hybrid umożliwia znaczące obniżenie zużycia paliwa, możliwe stało się zmniejszeni liczby zbiorników z wodorem z 9 do 7 sztuk. Ich łączna pojemność wynosi 35 kg wodoru.



Czas na akumulatory litowo-jonowe
Po raz pierwszy w autobusie zasilanym ogniwami paliwowymi, zastosowano akumulatory litowo-jonowe, umieszczone bezpośrednio za zbiornikami z wodorem. Ich pojemność, wynosząca 27 kWh jest w stanie zapewnić silnikom elektrycznym stałą moc 120 kW, co umożliwia Citaro FuelCELL-Hybrid przejechanie do kilku kilometrów na samych akumulatorach. W celu poprawy osiągów oraz wydajności, akumulatory posiadają system chłodzenia cieczą, bowiem optymalny zakres temperatury dla pracy akumulatorów litowo-jonowych to 15 do 55 st. C.
Sercem układu napędowego Mercedes-Benz Citaro FuelCELL-Hybrid są dwa zespoły ogniw paliwowych, umieszczonych na dachu, za obudową układu klimatyzacyjnego przestrzeni pasażerskiej, który jest zlokalizowany w środkowej części nadwozia. Choć oba zespoły sąsiadują ze sobą, pracują niezależnie. Również one zapewniają silnikom elektrycznym energię wystarczającą do osiągnięcia stałej mocy 120 kW. Każdy zespół zawiera 396 indywidualnych ogniw. Pomiędzy zespołami ogniw umieszczono elementy systemu pomiarowego oraz przewody doprowadzające powietrze.



Technika idzie do przodu
Zespoły ogniw paliwowych, zastosowane w Mercedes-Benz Citaro FuelCELL-Hybrid znacząco różnią się od tych, które wykorzystywano w autobusach poprzedniej generacji. Ich żywotność eksploatacyjną wydłużono o ok. 50% do co najmniej 6 lat. Wyraźnie wzrosła także ich wydajność, która wynosi obecnie 51-58%, podczas gdy ogniwa poprzedniej generacji zapewniały wydajność rzędu 38-43%.
Wymienniki ciepła, zamontowane bezpośrednio za zespołami ogniw, wykorzystują ciepło powstające w wyniku zachodzących w nich reakcji chemicznych do ogrzewania przestrzeni pasażerskiej. Jeżeli ogrzewanie nie jest potrzebne lub ilość produkowanego ciepła przekracza potrzeby, cztery wentylatory wyciągowe umożliwiają pozbycie się nagrzanego powietrza. Układ wydechowy, zamontowany w tylnej części pojazdu, nie emituje żadnych zanieczyszczeń. Jedyną emitowaną substancją jest niegroźna dla środowiska para wodna.
W przeciwieństwie do standardowego Citaro, model FuelCELL-Hybrid ma zupełnie inną budowę w tylnej części. Zamiast silnika Diesla umieszczono tutaj wszelkie moduły elektroniczne i elektryczne, które zasilają dodatkowe urządzenia. Czy to pompa oleju dla wspomagania kierownicy, czy to sprężarka powietrza, czy to układ klimatyzacyjny –zasilane są elektrycznie i tylko wtedy, kiedy są rzeczywiście uruchamiane, co przyczynia się do zwiększenia wydajności. Same układy są w większości takie same, jak w autobusie Citaro G BlueTec Hybrid.
W miejscu, gdzie w klasycznym autobusie montowana jest automatyczna skrzynia biegów, w Ciatro FuelCELL-Hybrid po lewej stronie znajdują się dwie przetwornice DC/AC. W przeciwieństwie do poprzedniej generacji autobusów napędzanych ogniwami paliwowymi, w miejsce jednego, centralnego silnika elektrycznego zastosowano chłodzone cieczą silniki w piastach kół. Łącznie zapewniają one stałą moc 120 kW oraz chwilową –160 kW. Tak szeroki zakres mocy powoduje, że pojazd jest w stanie poradzić sobie nawet w trudnych warunkach topograficznych. Także zastosowane silniki elektryczne w piastach kół, przetwornice DC/AC i akumulatory są identyczne, jak w modelu Citaro G BlueTec Hybrid.



Mniejsze zuĹĽycie wodoru
Cały układ napędowy został opracowany pod kątem uzyskania jak największej wydajności. Podobnie, jak w przypadku autobusu hybrydowego z silnikiem Diesla, Citaro FuelCELL-Hybrid posiada układ rekuperacji, umożliwiający odzyskiwanie energii hamowania. Umożliwia to zmniejszenie zużycia wodoru o 10-25%, w zależności od warunków komunikacyjnych i topografii.
Kolejnym interesującym rozwiązaniem zastosowanym w Citaro FuelCELL-Hybrid jest zaawansowany technicznie system zarządzania energią dla szeregowych napędów hybrydowych. W zależności od warunków topograficznych, autobus może pokonać dystans 2-3 km na samych akumulatorach. Podczas pracy w tym trybie, jest on jeszcze cichszy, niż podczas jazdy na ogniwach paliwowych. Kiedy pojazd potrzebuje pełnej mocy, np. podczas przyspieszania lub jazdy po stromym podjeździe, włączają się ogniwa paliwowe, które dostarczają dodatkowej energii.
Wydajne ogniwa paliwowe, redukcja masy wynikająca z ograniczonej pojemności zbiorników z wodorem oraz systemy umożliwiające zasilanie dodatkowych urządzeń tylko wtedy, gdy są one rzeczywiście używane –wszystko to przyczynia się do obniżenie zużycia paliwa, które wynosi tylko 11-13 kg wodoru na 100 km. Dla porównania, poprzednie konstrukcje zasilane ogniwami paliwowymi osiągały zużycie wodoru rzędu 22 kg/100 km. Oprócz korzyści ekonomicznych, zmniejszone zużycie wodoru przynosi także korzyści ekologiczne –pozwala bowiem ograniczyć zapotrzebowanie na środki potrzebne do produkcji wodoru. Zmniejszona masa pojazdu także przyczynia się do ograniczenia zużycia paliwa. Pomimo zastosowania dodatkowych akumulatorów, masa własna autobusu Mercedes-Benz Citaro FuelCELL-Hybrid wynosi 13,2 t, a więc o ok. 1 mniej, niż w przypadku poprzednika.



Wśród czynników przyczyniających się do ograniczenia masy pojazdu należy wymienić: brak skrzyni biegów, lżejsze zespoły akumulatorów oraz mniejszy układ chłodzenia. Nie można zapominać także o zmniejszonej pojemności zbiorników na wodór, co także odgrywa dużą rolę w redukcji masy. Mimo to, zasięg autobusu Citaro FuelCELL-Hybrid jest większy niż u poprzednika i wynosi ok. 200-250 km (w zależności od topografii). Podobnie, jak w przypadku osiągów autobusu, jest to wartość podobna do uzyskiwanej w autobusach z konwencjonalnym napędem silnikiem Diesla.

Autor: Dariusz Więcławski
Opublikowano: 2009-08-26 23:35:35