Електробус Mercedes-Benz eCitaro з паливними елементами як розширювач діапазону має запас ходу близько 600 км
Модель на паливних елементах, як і стандартний eCitaro, створена на базі Citaro із двигуном внутрішнього згоряння. Це відображено у характерному дизайні, який вміло поєднує знайомий зовнішній вигляд із унікальними функціональними та стилістичними елементами.
Автобус оснащений паливними елементами потужністю 60 кВт, встановленими на даху, які є не основним джерелом енергії, а розширювачем запасу ходу для збільшення загального запасу ходу автомобіля. Основним джерелом енергії eCitaro з паливним елементом є батарея ємністю не менше 295 кВт·год. Заряджання здійснюється шляхом підключення до зарядного пристрою депо. Однак за певних умов експлуатації паливний елемент eCitaro може також працювати в режимі, при якому водень є єдиним джерелом енергії.
На відміну від автобуса, що працює виключно на чистому водні та має невелику буферну батарею, паливний елемент eCitaro значно краще здатний повністю та ефективно накопичувати енергію, що рекуперується при гальмуванні, у своїх великих батареях. Це особливо корисно у міському трафіку з частими уповільненнями, і ще більше – на складному рельєфі, що сприяє загальній ефективності паливного елемента eCitaro. Велика ємність батареї також забезпечує високу потужність приводу на великих відстанях, наприклад на підйомах, без необхідності роботи паливного елемента у верхньому, неефективному діапазоні потужності.
Три режими роботи
Паливні елементи eCitaro можуть працювати у трьох режимах. У режимі максимального запасу ходу заряд батареї та запас водню використовуються повною мірою, при цьому паливний елемент завжди працює у найбільш ефективному діапазоні.
У режимі мінімального споживання водню батарея забезпечує більшу частину енергії для руху та допоміжних систем, тоді як паливний елемент подає тільки ту кількість енергії, яка потрібна для досягнення раніше встановленого запасу ходу. Тут також паливний елемент завжди працює у найбільш ефективному діапазоні.
І нарешті у третьому режимі – підтримання рівня заряду (SOC) – батарея залишається основним джерелом енергії для руху. Однак замість зарядки в нерухомому стані у депо, вона заряджається під час руху від паливного елемента. У цьому режимі паливний елемент використовується інтенсивніше, ніж в інших режимах, але він, як і раніше, працює в ефективному діапазоні потужності від 20 до 40 кВт.
Паливні елементи
Паливний елемент має потужність 60 кВт. Він працює з високою ефективністю, що призводить до порівняно низького споживання водню для вироблення електроенергії. Перетворювач напруги вже інтегрований. Ще одна примітна особливість – дуже тривалий термін служби, близько 40 000 годин роботи при використанні як розширювач запасу ходу, що відповідає періоду експлуатації приблизно від семи до десяти років в залежності від сфери застосування.
В одиночному автобусі модуль паливного елемента — вагою близько 240 кг — встановлений на даху одразу за передньою віссю. У зчленованому автобусі він розташований у передній частині даху на причіпній частині.
У паливному елементі eCitaro водень використовується у газоподібному стані під тиском 350 бар. Це виключає необхідність у високому стисканні та пов’язаних із цим складнощах на заправних станціях. Кожен водневий бак містить 5 кг придатного для використання водню. Завдяки внутрішньому контейнеру із пластику та зовнішній оболонці з вуглецевого волокна, вони відповідають специфікаціям баків типу 4, що робить їх одночасно легкими та дуже міцними. Поперечна установка баків забезпечує легкий доступ до клапанів та датчиків. Безпека є пріоритетом: кожен бак оснащений власним датчиком тиску та температури. Це дозволяє надійно виявляти потенційні витоки, виключаючи необхідність у додаткових датчиках водню та зменшуючи кількість можливих точок відмови. Баки відповідають стандарту ООН ЄЕК Р 134, який потребує успішного проходження стрес-тесту.
Модульна система баків
Система баків модульна. В автобусі Solo використовують п’ять баків загальною ємністю 25 кг водню, з можливістю встановлення шостого бака при необхідності. У зчленованому автобусі замовники можуть вибрати шість чи сім баків, які забезпечують 30 чи 35 кг водню. Паливні баки встановлені на даху над передньою віссю та переднім звисом, закриті зверху для захисту від бруду та сонячного світла. Кришки широко відкриваються нагору, забезпечуючи легкий доступ для проведення сервісних робіт. Всі трубопроводи високого тиску жорсткі, а трубопровід між заправним отвором та дахом безперервний і не має різьбових з’єднань для максимальної безпеки. Паливний елемент одержує газоподібний водень з баків трубопроводом низького тиску. Заправка здійснюється з правого боку авто за напрямом руху над другою віссю. За оптимальних умов, залежно від заправної інфраструктури, заправку автобуса можна зробити приблизно за десять хвилин.
Високопродуктивні батареї
У паливному елементі eCitaro використовують високопродуктивні батареї NMC3 (NMC = нікель-марганцево-кобальтовий оксид). Ці літій-іонні батареї мають дуже високу щільність енергії і тривалий термін служби.
Кожен акумулятор містить 600 акумуляторних елементів. Вони інтегровані в систему охолодження для підтримки оптимальної температури батареї близько 25 градусів за Цельсієм. Належний контроль температури забезпечує максимальний термін служби та ефективну зарядку. Дев’ять акумуляторних модулів утворюють акумуляторний блок із 5400 елементів, що забезпечує номінальну енергетичну ємність 98 кВт·год на блок.
Як і водневі баки, батареї масштабуються. В автобусі з одним двигуном використовуються три акумуляторні блоки загальною ємністю 294 кВт·год. У зчленованому автобусі клієнти можуть вибрати три або чотири акумуляторні блоки, що забезпечують до 392 кВт·год енергетичної ємності. Навіть ці зміни власними силами забезпечують вражаючий запас ходу.
Оскільки можна налаштовувати як ємність батареї, так і кількість водню, що перевозиться, кожен оператор громадського транспорту отримує паливний елемент eCitaro, що точно відповідає його експлуатаційним вимогам.
Оскільки паливний елемент використовується збільшення дальності ходу, проміжна зарядка за маршрутом не потрібно і не передбачається. Заряджання здійснюється за допомогою зарядного пристрою, що підключається, з максимальною потужністю 150 кВт. Як і в стандартному eCitaro, доступні чотири положення зарядного порту: ліворуч і праворуч над передньою віссю, спереду та ззаду. Для гнучкого розміщення депо або майстерні на один транспортний засіб можна встановити до двох положень зарядного порту. Також доступна інтегрована система керування для послідовного заряджання двох транспортних засобів за допомогою одного зарядного пристрою.
Велика дальність ходу, висока пасажиромісткість.
Залежно від конфігурації батарей і водневих баків, а також залежно від режиму роботи, eCitaro на паливних елементах як одиночний автобус досягає дальності ходу близько 600 км без проміжної зарядки або дозаправки. З зчленованим eCitaro G дальність ходу досягає 500 км. Ці визначні значення повністю відповідають вимогам практично всіх транспортних операторів.
Оптимізований до дрібних деталей розподіл ваги, що охоплює батареї, паливний елемент та водневі баки, забезпечує велику кількість пасажирських місць. Наприклад, тридверний зчленований автобус з однією провідною віссю, трьома акумуляторними батареями та сімома водневими баками може запропонувати близько 128 пасажирських місць. Одномісний автобус вміщує до 88 пасажирів. Це означає, що eCitaro на паливних елементах забезпечує навіть більшу пасажиромісткість, ніж акумуляторно-електричний eCitaro, оснащений максимальною кількістю батарей.
Система терморегулювання використовує відпрацьоване тепло паливного елемента
Інноваційна система терморегулювання eCitaro на паливних елементах також сприяє збільшенню запасу ходу та загальної ефективності. Відпрацьоване тепло паливного елемента може ефективно використовуватись для обігріву салону автомобіля. Тому Daimler Buses використовує компактну систему кондиціонування повітря з холодоагентом R134a (а з середини 2026 року – з холодоагентом R513A), також оснащену тепловим насосом. У поєднанні з відпрацьованим теплом паливного елемента досягається більш висока ефективність за низьких температур, ніж система кондиціонування повітря на основі CO₂, що використовується в eCitaro. Відпрацьоване тепло паливного елемента також можна використовувати для регулювання температури батарей. Всі компоненти, що виділяють тепло, інтегровані в контур опалення автомобіля. Регулювання температури в салоні та на робочому місці водія здійснюється автоматично та незалежно.
Як і в eCitaro, паливний елемент eCitaro дозволяє попередньо нагрівати салон до бажаної температури під час заряджання батареї в депо завдяки електричному опаленню та кондиціювання повітря. Це означає, що енергія, необхідна для клімат-контролю на початку маршруту, не повинна споживатися батареєю, що збільшує доступний запас ходу. Взимку міський автобус може бути попередньо прогрітий під час зарядки; влітку – попередньо охолоджений.
Інтегрована низькопідлогова провідна вісь.
Потужність, як завжди, передається через низькопідлогову портальну вісь ZF AVE 130 з двигунами, розташованими близько до маточини коліс. Кожне колесо розвиває потужність до 125 кВт і досягає моменту, що крутить, 485 Нм. При фіксованому передавальному числі це забезпечує максимальний момент, що крутить, 11 000 Нм на колесо. У зчленованому автобусі стандартно рухаються середня і задня осі; на легкому рельєфі достатньо однієї провідної осі секції причіпної.
Кабіна та концепція управління не потребують перепідготовки
Компонування пасажирського салону eCitaro на паливних елементах відповідає знайомим моделям eCitaro. Ні пасажирам, ні водієві не потрібно адаптуватися до чогось нового; кабіна та концепція управління значною мірою відповідають звичній конфігурації, а вибір напрямку руху здійснюється, як і раніше, за допомогою кнопок D, N та R. Практично ідентичне управління порівняно з Citaro з двигуном внутрішнього згоряння або акумуляторним електромобілем eCitaro дозволяє швидко змінювати водія.
Панель приладів також багато в чому відповідає панелі eCitaro. Індикатор потужності відображає поточну потребу в енергії та стан заряду батареї. Єдина відмінність — і це характерно для концепції паливного елемента — відображення відсотка рівня заправки воднем на панелі приладів. Через центральний дисплей водій може бачити запас ходу, доступну потужність, індикатор заряджання та доступну кількість водню. Паливний елемент eCitaro також допомагає водієві в енергоефективному керуванні завдяки системі керування прискоренням: незалежно від того, порожній автобус або повністю завантажений, він завжди розганяється з місця на заправці або світлофорі з тією ж динамікою, що і при повному завантаженні. Це забезпечує плавне, комфортне для пасажирів водіння за одночасного зниження енергоспоживання.
