- Trên đường với nhóm thử nghiệm xe buýt điện tử
- Cân bằng năng lượng tốt nhờ quản lý nhiệt và khả năng phục hồi cao
- Điểm đến Bolzano là một điểm nóng hydro
- Kết quả xét nghiệm dương tính liên tục
Leinfelden-Echterdingen – Vào đầu tháng 6, Mercedes-Benz lần đầu tiên giới thiệu pin nhiên liệu eCitaro mới, chiếc xe buýt dịch vụ thông thường đầu tiên có pin nhiên liệu để mở rộng phạm vi hoạt động. Trước khi bắt đầu sản xuất hàng loạt, pin nhiên liệu eCitaro đã phải vượt qua nhiều bài kiểm tra chức năng và an toàn. Điều này cũng bao gồm một cuộc vượt núi mùa đông – một cuộc chạy thử nghiệm với nhiều thử thách.
Không khí lạnh giá của núi cao bao trùm chiếc xe buýt có khớp nối sàn thấp màu vàng, khiến nó trông giống như một vật thể lạ trong bãi đậu xe rộng rãi trên Plan de Gralba ở độ cao 1795 mét so với mực nước biển ở Nam Tyrolean Alps. Trong khi tài xế Andreas Hoffmann đang háo hức cạo băng khỏi cửa sổ, một đám hơi nước nhỏ màu trắng cuộn lên từ cấu trúc mái của xe buýt – một dấu hiệu không thể nhầm lẫn rằng pin nhiên liệu trên nóc xe buýt đã bắt đầu hoạt động và hiện đang tạo ra điện. từ hydro và oxy trong không khí – chỉ thải ra hơi nước. Chiếc xe buýt có khớp nối này là một phương tiện thử nghiệm, một trong bốn nguyên mẫu của pin nhiên liệu eCitaro của Mercedes-Benz.
Chiếc xe buýt điện đầu tiên có hệ thống pin nhiên liệu mở rộng phạm vi hoạt động vừa trải qua một trong nhiều bài kiểm tra và vượt qua với kết quả xuất sắc: sau một đêm ở nhiệt độ dưới mức đóng băng, hệ thống truyền động điện và pin nhiên liệu đã khởi động trơn tru.
Vào đầu năm 2023, một nhóm kỹ sư thử nghiệm của Mercedes-Benz đã đến dãy An-pơ cùng với pin nhiên liệu eCitaro để kiểm tra hoạt động khởi động nguội của nó ở nhiệt độ mùa đông và để thử hệ thống quản lý nhiệt mới được phát triển. Đồng thời, các cuộc chạy ở độ cao hơn 1700 mét so với mực nước biển nhằm cung cấp thông tin chi tiết về chức năng của hệ thống pin nhiên liệu ở độ cao khắc nghiệt. Hệ thống truyền động mới cũng phải chứng minh hiệu suất của nó khi chạy đường đèo dốc với độ dốc lên và xuống dốc lên tới 15%. Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, mức tiêu thụ năng lượng rất được quan tâm trong những điều kiện đầy thách thức này.
Trên đường với nhóm thử nghiệm xe buýt điện tử
“Trong suốt hành trình, các kỹ sư kiểm tra liên tục theo dõi vô số điểm đo và dữ liệu,” quản lý kiểm tra Jonas Steinki giải thích. Bên cạnh nhiệt độ của pin, pin nhiên liệu, động cơ và khoang hành khách, chúng còn bao gồm mức tiêu thụ năng lượng của truyền động, hệ thống sưởi và các thiết bị tiêu thụ phụ trợ khác, mức sạc của pin và mức lấp đầy của bình chứa hydro. Các kỹ sư thử nghiệm Rainer Bickel, Stephan Lutz và Hannes Mayer liên tục kiểm tra các thông số quan trọng nhất của hệ thống pin nhiên liệu, truyền động, quản lý nhiệt và sưởi ấm trên màn hình của họ, tìm kiếm sự bất thường và so sánh dữ liệu với các giá trị mục tiêu được tính toán.
Quá trình chạy thử kéo dài vài ngày, bắt đầu bằng việc băng qua dãy Alps từ Neu-Ulm qua Füssen, đèo Fern và đèo Reschen đến Bolzano. Sự kết hợp giữa pin và hydro được thiết kế để có thể bao phủ quãng đường dài 360 km. Tuy nhiên, rất khó để ước tính mức tiêu thụ năng lượng sẽ phát triển như thế nào trên những con đèo dài và dốc ở nhiệt độ dưới mức đóng băng. Để thận trọng, nhóm đã quyết định sạc lại một phần pin điện áp cao tại trạm dịch vụ Allgäuer Tor.
Cân bằng năng lượng tốt nhờ quản lý nhiệt và khả năng phục hồi cao
Trên đường băng qua đèo Fern, người ta nhanh chóng nhận ra rằng pin nhiên liệu eCitaro có khả năng xử lý quãng đường khắc nghiệt thậm chí còn tốt hơn cả mong đợi. Rainer Bickel giải thích: “Bất chấp độ dốc, pin nhiên liệu hoạt động trong phạm vi công suất hiệu quả nhất từ 20 đến 30 kW,” Rainer Bickel giải thích, chỉ vào giá trị tương ứng trên màn hình. “Hơn nữa, hệ thống quản lý nhiệt mới tái sử dụng nhiệt thải ra từ pin nhiên liệu để kiểm soát nhiệt độ bên trong. Do đó, hệ thống sưởi điện hầu như không được sử dụng nên mức tiêu thụ năng lượng tổng thể của tất cả các bộ phận phụ trợ, chẳng hạn như hệ thống sưởi, hệ thống lái và máy nén, vẫn ở mức rất thấp.”
Pin nhiên liệu eCitaro cũng thể hiện thế mạnh của mình trên những cung đường xuống dốc. Trong quá trình phanh, khả năng phục hồi tăng lên tới 285 kW. Điều này có nghĩa là: các động cơ, trong đó có tất cả bốn động cơ, trên hai trục truyền động giờ đây đóng vai trò là máy phát điện xoay chiều và sạc pin với công suất lên tới 285 kW – gần gấp đôi so với một trạm sạc nhanh. “Thế là quá đủ,” Rainer Bickel báo cáo. “Để không gây quá nhiều áp lực cho pin, chúng tôi đã giới hạn công suất thu hồi ở mức 285 kW.”
Cân bằng năng lượng tích cực kéo dài đến mục tiêu vượt qua dãy Alps tại Bolzano: sau 368 km và cơ hội sạc với khoảng 55 kWh, chỉ báo sạc pin vẫn hiển thị 56% SoC (trạng thái sạc). Các bể chứa hydro cũng vẫn được lấp đầy ở mức 42%.
Điểm đến Bolzano là một điểm nóng hydro
Bolzano hóa ra lại là điểm đến lý tưởng cho cuộc chạy thử mùa đông. Với một trạm nạp hydro công cộng ngay bên cạnh ngã ba đường cao tốc Bolzano South và một trạm nạp H2 khác tại kho của công ty vận tải Sasa có trụ sở tại Bolzano, nó có một trong những cơ sở hạ tầng H2 tốt nhất ở châu Âu. Thêm vào đó, hydro có sẵn ở đây hoàn toàn đến từ các nguồn tái tạo - chủ yếu là điện phân sử dụng năng lượng thủy điện. Hơn nữa, Dolomites xung quanh với những ngọn núi dốc và độ cao lớn tạo điều kiện lý tưởng để thử nghiệm độ cao của hệ thống pin nhiên liệu và các thử nghiệm tiếp theo trên địa hình khó khăn và ở nhiệt độ thấp.
“Tuy nhiên, thử nghiệm mùa đông chỉ là một trong số các thử nghiệm mà pin nhiên liệu eCitaro phải trải qua trước khi đưa vào sản xuất hàng loạt bắt đầu từ mùa hè,” Shahrukh Javed, Giám đốc dự án pin nhiên liệu eCitaro nhấn mạnh. “Đặc biệt, các thùng hydro và hệ thống pin nhiên liệu đã hoàn thành thành công các bài kiểm tra an toàn mở rộng, một số trong số đó vượt quá yêu cầu của pháp luật.” Chúng bao gồm các bài kiểm tra tác động và độ rung cũng như bài kiểm tra xe trượt tuyết với hệ thống buộc chặt, mô phỏng một vụ tai nạn. Để thử nghiệm trong điều kiện nóng bức, pin nhiên liệu eCitaro đã được đưa đến phòng khí hậu xe tải của các đồng nghiệp Xe tải của chúng tôi tại Wörth ở Rhineland-Palatinate.
Kết quả xét nghiệm dương tính liên tục
Mặc dù vậy, Javed tin chắc rằng bất chấp buồng khí hậu với lực kế con lăn của nó, vẫn cần phải thử nghiệm trong các điều kiện thực tế: “nhiều kết quả đo lường khác nhau và những phát hiện mà chúng ta có thể thu được từ độ cao lớn, các tuyến đường dốc và nhiệt độ thấp trên chuyến đi này là vô giá.” Người quản lý dự án có quan điểm tích cực về việc băng qua dãy An-pơ và các cuộc chạy thử nghiệm khác nhau trên các đường đèo núi: “Pin nhiên liệu eCitaro đã đáp ứng những thách thức của cuộc chạy trên núi cao này với màu sắc rực rỡ. Nhờ hệ thống quản lý năng lượng mới, pin nhiên liệu chủ yếu hoạt động trong khoảng hiệu suất cao nhất từ 20 đến 30 kW, ngay cả trên những đoạn đường dài và dốc. Hệ thống quản lý nhiệt mới đã được chứng minh là một khối xây dựng quan trọng để sử dụng năng lượng hiệu quả bằng cách sử dụng nhiệt thải ra từ pin nhiên liệu một cách tối ưu để kiểm soát nhiệt độ trong khoang hành khách. Trên hành trình thử nghiệm khắc nghiệt này, pin nhiên liệu eCitaro đã vượt quá mong đợi của chúng tôi về phạm vi hoạt động cũng như hiệu quả của truyền động và hệ thống pin nhiên liệu.”
