Nový koncept s osvědčenými prvky

První hybridní autobus na palivové články značky Mercedes-Benz kombinuje se svým novým konceptem vozidla prvky již ověřených autobusů na palivové články Mercedes-Benz, dieselelektrického hybridu Citaro G BlueTec Hybrid a dále technických novinek a vytváří tak nový pokrokový koncept pohonu. Jeho základem je úspěšný městský autobus Mercedes-Benz Citaro. V rámci globální iniciativy „Shaping Future Transportation“ společnosti Daimler AG je autobus Citaro FuelCELL Hybrid dalším zásadním mezníkem na cestě k jízdě bez emisí.

Požadavky na ekologicky šetrné pohony se zvyšují

Rychle rostoucí počet ekologických zón, zčásti emocionální diskuse o emisích částic u vozidel a emisích jemného prachu ve městech, stanovení mezních emisních hodnot oxidů dusíku v rámci Evropské unie od příštího roku a cenový skok u ropy a ropných produktů v loňském létě – tato témata jsou jen částí z řady indikátorů stojící za požadavkem bezemisního pohonu, který bude současně úsporný z hlediska přírodních zdrojů. Odpovědí je hybridní autobus Mercedes-Benz Citaro FuellCELL. Jeho výrazným znakem je velká šetrnost k životnímu prostředí během provozu: Během jízdy neprodukuje žádné škodliviny a jezdí téměř bezhlučně. Díky tomu je vhodný především pro nasazení do vysoce zatěžovaných městských center a do metropolí. Citaro FuelCELL-Hybrid je již dříve ohlášený logický krok na cestě k bezemisní městské hromadné dopravě, a tím i důležitý mezník pro mobilitu budoucnosti.

Snížená spotřeba, zvýšená životnost

Kromě toho zvyšuje angažovaný vývoj nové techniky u pohonů na palivové články ekonomičnost: Vývojáři počítají u hybridu Citaro Fuel CELL v porovnání s první generací autobusů na palivové články s výraznou redukcí spotřeby vodíku přibližně na polovinu. Současně se neustále rozvíjená a vyzrálá technika rychle blíží k sériové produkci. K životnosti, která byla znovu výrazně rozšířena na minimálně šest let nebo 12 000 provozních hodin, se přidávají podstatně nižší náklady na údržbu: Jak palivové články, tak také baterie a elektromotory jsou po dobu své životnosti prakticky bezúdržbové. Kromě toho převezmou na rozdíl od dnešního stavu v budoucnosti práce kolem údržby a servisu u autobusů na palivové články speciálně školení zaměstnanci příslušného dopravního podniku.

Prvky palivových článků a hybridního autobusu v nové kombinaci

Nový autobus Mercedes-Benz Citaro FuelCELL Hybrid v sobě spojuje geny ověřeného autobusu Citaro s pohonem na palivové články s jeho pradědečkem zvaným NEBUS a aktuálním autobusem Citaro G BlueTec Hybrid. Sjednocuje je v jediný celek a vysoko tak nastavuje laťku pro vývoj pohonových systémů městských autobusů.

Snížení zásoby vodíku i přes větší jízdní dosah

Analogicky k autobusu Citaro s pohonem na palivové články první generace je technika autobusu Citaro FuelCELL-Hybrid montována z důvodu úspory místa převážně na zesílené střeše autobusu pod elegantním pláštěm. Vpředu jsou umístěny tlakové nádrže na vodík. Ty pocházejí jako jediný prvek bezprostředně z jeho předchůdce, všechny ostatní komponenty byly vyvinuty nově. Protože má pohonová technika hybridu Citaro FuelCELL výrazně nižší spotřebu, bylo možné zredukovat počet nádrží z devíti na sedm o celkové kapacitě 35 kg vodíku.

Lithiovo-iontové baterie jako akumulátor proudu

Bezprostředně za lahvemi s plynem jsou umístěny trakční baterie lithiovo-iontové techniky, u autobusů na palivové články se jedná o premiéru. Tyto akumulátorové baterie mají kapacitu 27 kWh, což je pro pohon elektromotorů s konstantními 120 kW dostatečné. S proudem z akumulátorů energie může jet Citaro FuelCELL-Hybrid několik kilometrů výhradně na bateriový pohon. Kvůli zvýšení výkonu a efektivity jsou baterie chlazeny vodou, protože lithiovo-iontové baterie pracují optimálně v teplotním rozsahu mezi 15 a 55 stupni Celsia.

Dva zásobníky palivových článků s vysokou účinností

Za klimatizací určenou pro prostor cestujících, která je umístěna v ose střechy, se nachází srdce pohonu autobusu Mercedes-Benz Citaro FuelCell Hybrid – dva zásobníky palivových článků. Jsou uspořádány vedle sebe, pracují však nezávisle. I ony vytvářejí proud pro trvalý výkon elektromotorů 120 kW. Každý zásobník obsahuje 396 jednotlivých palivových článků. Mezi zásobníky se nacházejí dávkovací zařízení pro vodík a přívod vzduchu palivových článků. Zásobníky palivových článků autobusu Citaro FuelCELL-Hybrid se výrazně liší od zásobníků předchozí generace. Jejich životnost byla prodloužena přibližně o 50 procent na minimálních šest let. I jejich účinnost je mnohem vyšší: dosahuje nyní působivé hodnoty 51 až 58 procent; první generace se dostala na pouhých 38 až 43 procent. Za zásobníky jsou namontovány výměníky tepla. Ty využívají odpadní teplo palivových článků k vyhřívání prostoru pro cestující. Pokud není topení potřeba, nebo když vzniká více tepla, než je nutné, odvádějí teplý vzduch čtyři dmychadla. Z výfuku autobusu, který je namontován na zádi, neunikají žádné škodliviny, vystupuje zde výhradně neškodná vodní pára.

Elektronické a elektrické jednotky na zádi

Základem autobusu Citaro FuelCELL Hybrid je dvanáct metrů dlouhý městský sólobus se třemi dveřmi. Pokud jsou na zádi autobusu Citaro s dieselovým pohonem umístěny za sebou svislý motor, automatická převodovka a hnací náprava, pak je architektura nového autobusu jiná. Na zádi jsou umístěny elektronické a elektrické moduly pro pohon pomocných agregátů. Ať se jedná o čerpadlo posilovače řízení, klimatizaci nebo kompresor stlačeného vzduchu – pohon pomocných agregátů je u autobusu Citaro FuelCELL-Hybrid řízen elektricky vždy podle potřeby a je tedy velmi efektivní. Ve skutečnosti se zde používají stejné komponenty jako u autobusu Citaro G BlueTec Hybrid – tímto způsobem lze synchronizovaně zvyšovat stupeň zralosti a provozní strategii. Tam, kde u dieselového autobusu obvykle najdete automatickou převodovku, jsou nyní na levé straně umístěny pouze dva střídače. Centrální motor z první generace autobusů na palivové články nahradily vodou chlazené asynchronní motory pohánějící náboje kol. Společně dosahují trvalého výkonu ve výši 120 kW a maximálního výkonu 160 kW při rozjezdu. Výkon motorů je projektován velkoryse a obstojí i ve velmi náročných terénech. Motory pohánějící náboje kol rovněž pocházejí beze změny z autobusu Citaro G BlueTec Hybrid, stejně jako střídače a baterie.

Vytříbená energetická regulace, snížená spotřeba

Celý pohon je dimenzován velice efektivně. Úspornost autobusu Citaro FuelCELLHybrid spočívá stejně jako hybridního autobusu s dieselovým pohonem v rekuperaci, tedy zpětném získávání brzdné energie. Tato technika ušetří u typu Citaro FuelCELLHybrid podle dopravních podmínek a terénu přibližně 10 až 25 procent vodíku. K tomu je třeba připočítat ještě zvláště vyzrálou energetickou regulaci sériového hybridního pohonu. Díky ní je autobus Citaro FuelCELL-Hybrid schopen podle sklonu terénu ujet pouze s bateriovým pohonem vzdálenost 2 až 3 km. Jede přitom ještě tišeji než s palivovými články. Pokud autobus potřebuje plný hnací výkon, například při zrychlení nebo extrémním stoupání, připojí se pohon na palivové články pro podporu trakční baterie. Spotřebu dále snižují vysoce efektivní palivové články, snížená zásoba vodíku s příslušnou nízkou hmotností a elektrický pohon všech pomocných agregátů podle potřeby. V součtu z toho vychází spotřeba pouhých 11 až 13 kg vodíku na 100 km. Pro porovnání: předchozí autobusy s pohonem na palivové články spotřebovaly přibližně 22 kg vodíku /100 km. Nejedná se pouze o ekonomickou výhodu, šetří se rovněž zdroje při výrobě vodíku.

Hmotnost snížena výrazně o jednu tunu

K menší spotřebě přispívá rovněž nižší hmotnost: I přes přídavné baterie činí vlastní hmotnost autobusu Mercedes-Benz Citaro FuelCELL-Hybrid přibližně 13,2 t, tedy asi o jednu tunu méně než předcházející model. Odpovídajícím způsobem vyšší je kapacita cestujících. Vliv na nižší hmotnost má především absence automatické převodovky, lehčí zásobníky palivových článků a menší, úsporněji dimenzované chlazení. Dále pak snížená zásoba vodíku. Přesto stoupá jízdní dosah v závislosti na terénu přibližně z 200 km na 250 km. To odpovídá – stejně jako jízdní výkon – parametrům konvenčního dieselového autobusu. Při vývoji první generace autobusů na palivové články stála vedle minimalizace rizik a maximální spolehlivosti v popředí především funkčnost. Po dosažení dlouhodobé funkčnosti se nyní do centra pozornosti dostává optimalizace spotřeby a hospodárnost obecně. Sem patří dále zvyšovaná spolehlivost a životnost. Tak například ventily k dávkování vodíku nyní odpovídají zvláštním požadavkům pro používání v silničních vozidlech, stejně jako výkonová elektronika. Veškeré agregáty jsou nejen regulovány podle potřeby, ale jsou současně úsporně a individuálně zatěžovány ve smyslu co nejvyšší životnosti. Také dostupnost dvou zdrojů energie minimalizuje přílišné zatížení pohonu.

Ukazatel zásoby paliva: vodík místo nafty

Autobus Citaro FuelCELL-Hybrid byl sice vyvinut zcela nově, pro řidiče se však svět nezměnil, ani při porovnání s dieselovým autobusem. Neplatí to jen pro jízdu samotnou, ale dokonce i pro jeho kabinu až po ukazatel zásoby paliva: Ten zde namísto stavu nádrže s naftou uvádí zbývající zásobu vodíku. Ve srovnání s první generací autobusů na palivové články si řidič i cestující užívají výrazně vyšší jízdní komfort. Důvodem je přední náprava Citara s nezávislým zavěšením kol a uznávaným vzorným chováním při odpružení a jízdě. Stejně jako u prvního autobusu na palivové články Citaro zabraňuje regulace naklápění autobusu nepříjemnému bočnímu náklonu v zatáčkách. Vzhled vnitřního prostoru odpovídá autobusu Citaro s dieselovým pohonem. Navíc je dojem z vnitřního prostoru umocněn absencí nádrže na naftu. Kromě toho si pasažéři prototypu autobusu Citaro FuelCELL-Hybrid povšimnou i dalších rozdílů ve srovnání s běžnými městskými autobusy: Přídržnými tyčemi z jakostní oceli a podlahou se vzhledem lodní paluby demonstruje prostor pro cestující exkluzivitu a trvanlivost, které jsou charakteristické i pro pohon.

Cesta, ze které těží autobusy i osobní vozidla

Citaro FuelCELL-Hybrid podtrhuje vedoucí úlohu společnosti Mercedes-Benz a Daimler Buses v oblasti pohonů. Vývojáři koncernu v Centru pro výzkum palivových článků Kirchheim-Nabern přitom využívají své průřezové funkce v rámci koncernu: Vyvíjejí centrálně pohon na palivové články, a to pro všechny značky a odvětví. Tento způsob umožňuje vysoce efektivní a cílený výzkum. Vzájemně se tak doplňují zkušenosti a výsledky testování u autobusu Citaro FuelCELL-Hybrid a osobních vozů s pohonem na palivové články. Díky využití v různých typech vozidel s příslušně vysokým počtem kusů je možný vývoj komponentů, které by pouhý výrobce autobusů nebo užitných vozidel nikdy nedokázal zrealizovat. Zásobníky na palivové články nového Citara FuelCELL-Hybrid jsou například identické s články vozidla Mercedes-Benz třídy B s pohonem na palivové články, který se v průběhu příštího roku dostane do sériové výroby.

Přímá cesta od NEBUSu k Citaru FuelCELL-Hybrid

Společnost Daimler Buses sleduje cestu k bezemisní jízdě se zaměřením na městské autobusy mimořádně důsledně a přímočaře. Začala v roce 1997 autobusem NEBUS v roli výzkumného vozidla, prvního autobusu na palivové články na světě. Pak vedla přes Citaro s pohonem na palivové články a Citaro G BlueTec Hybrid s dieselelektrickým hybridním pohonem až po dnešní Citaro FuelCELL-Hybrid roku 2009.

Flotilový test s deseti autobusy v Hamburku

Citaro FuelCELL-Hybrid není futuristická studie, je to realita: Mercedes-Benz Autobusy společně s firmou Hamburger Hochbahn AG bude tento autobus ntenzivně ověřovat v rámci vozového parku při praktickém nasazení na lince. Za tímto účelem se rozjíždí výroba malé série deseti autobusů. Tento test vozového parku podporuje spolkové ministerstvo dopravy, stavebnictví a městského rozvoje. Společnost si kromě toho vytkla za cíl realizaci velkého celoevropského testování ve více městech. Mělo by se vycházet z úspěšného testování vozového parku CUTE provedeného Evropskou unií. V rámci projektu CUTE a jeho pokračování HyFLEET:CUTE a dalších připojených projektů se od roku 2003 mimořádně dobře osvědčuje 36 autobusů Mercedes-Benz Citaro na třech kontinentech, ve dvanácti dopravních podnicích mezi Islandem a Austrálií. Autobusy celkově urazily do dnešního dne během přibližně 135 000 provozních hodin více než dva miliony kilometrů. Se svou disponibilitou mezi 90 až 95 procenty přitom působivě prokázaly vhodnost tohoto ekologického pohonu pomocí palivových článků pro provoz městských linkových autobusů. Nový autobus Mercedes-Benz Citaro FuelCELL-Hybrid bude v tomto vývoji úspěšně pokračovat.