Prueba de invierno para un Mercedes Benz eCitaro que desafió el frío extremo y las pendientes

Prensa Fan Bus

A principios de junio, Mercedes-Benz presentó por primera vez el nuevo eCitaro de pila de combustible, el primer autobús de servicio regular con pila de combustible para ampliar la gama. Antes del inicio de la producción en serie, la celda de combustible eCitaro tuvo que pasar numerosas pruebas funcionales y de seguridad. Esto también incluyó una travesía alpina de invierno, una prueba con muchos desafíos.

El aire frío alpino envuelve al autobús articulado amarillo de piso bajo, haciéndolo parecer un objeto extraño en el amplio estacionamiento del Plan de Gralba a una altitud de 1795 metros sobre el nivel del mar en los Alpes del Sur del Tirol. Mientras el conductor Andreas Hoffmann está quitando ansiosamente el hielo de las ventanas, una pequeña nube blanca de vapor se eleva desde las estructuras del techo del autobús, una señal inequívoca de que la celda de combustible en el techo del autobús ha comenzado su trabajo y ahora está generando electricidad. del hidrógeno y el oxígeno del aire, emitiendo únicamente vapor. Este autobús articulado es un vehículo de prueba, uno de los cuatro prototipos de la pila de combustible Mercedes-Benz eCitaro.

El primer autobús eléctrico en el que un sistema de pila de combustible amplía la autonomía acaba de someterse a una serie de pruebas y ha superado con creces: después de una noche a temperaturas muy por debajo del punto de congelación, el sistema de propulsión eléctrica y la pila de combustible se pusieron en marcha sin problemas.

A principios de 2023, un equipo de ingenieros de pruebas de Mercedes-Benz fue a los Alpes con la celda de combustible eCitaro para probar su comportamiento de arranque en frío en temperaturas invernales y para probar el sistema de gestión térmica recientemente desarrollado. Al mismo tiempo, las  elevaciones de más de 1700 metros sobre el nivel del mar tenían como objetivo proporcionar información sobre la función del sistema de celdas de combustible en altitudes extremas. El nuevo sistema de propulsión también tuvo que demostrar su rendimiento en recorridos exigentes por puertos de montaña con pendientes ascendentes y descendentes de hasta un 15 por ciento. Por último, pero no menos importante, el consumo de energía fue de gran interés en estas condiciones desafiantes.

De viaje con el equipo de pruebas de e-bus

“Durante el viaje, los ingenieros de pruebas monitorearon constantemente innumerables puntos de medición y datos”, explicó el gerente de pruebas Jonas Steinki. Además de las temperaturas de la batería, la pila de combustible, los motores y el habitáculo, también incluyen el consumo de energía del accionamiento, la calefacción y otros consumidores auxiliares, el nivel de carga de las baterías y el nivel de llenado de los depósitos de hidrógeno. Los ingenieros de pruebas Rainer Bickel, Stephan Lutz y Hannes Mayer verificaron continuamente los parámetros más importantes del sistema de celdas de combustible, el accionamiento, la gestión térmica y la calefacción en sus monitores, buscando anomalías y comparando los datos con los valores objetivo calculados.

La prueba, que duró varios días, comenzó cruzando los Alpes desde Neu-Ulm a través de Füssen, el paso de Fern y el paso de Reschen hasta Bolzano. La combinación de batería e hidrógeno se diseñó para poder cubrir el recorrido de 360 ​​kilómetros. Sin embargo, era difícil estimar cómo se desarrollaría el consumo de energía en los pasos largos y empinados a temperaturas bajo cero. Para pecar de precavidos, el equipo decidió recargar parcialmente las baterías de alto voltaje en la estación de servicio de Allgäuer Tor.

Buen balance energético gracias a la gestión térmica y alta recuperación

En el camino a través del paso de Fern, pronto quedó claro que la pila de combustible eCitaro era capaz de hacer frente a la exigente ruta incluso mejor de lo esperado. “A pesar del gradiente, la celda de combustible funcionó dentro del rango de potencia más eficiente de 20 a 30 kW”, explicó Rainer Bickel, señalando el valor correspondiente en el monitor. "Además, la nueva gestión térmica reutiliza el calor residual de la pila de combustible para controlar la temperatura interior. Por lo tanto, la calefacción eléctrica apenas se utiliza para que el consumo de energía global de todas las unidades auxiliares, como la calefacción, la dirección y el compresor, se mantenga en un nivel muy bajo".

La celda de combustible eCitaro también demuestra sus puntos fuertes en pendientes cuesta abajo. Durante el frenado, la recuperación aumenta hasta 285 kW. Esto significa: los motores, de los cuales hay cuatro en total, en los dos ejes motrices ahora actúan como alternadores y cargan las baterías con hasta 285 kW, casi el doble que una estación de carga rápida. “Eso es más que suficiente”, informó Rainer Bickel. “Para no sobrecargar las baterías, hemos limitado la potencia de recuperación a 285 kW”.

El balance de energía positivo se prolongó hasta el objetivo de cruzar los Alpes en Bolzano: después de 368 kilómetros y una carga de oportunidad con alrededor de 55 kWh, el indicador de carga de la batería aún mostraba un 56 por ciento de SoC (estado de carga). Los tanques de hidrógeno también estaban todavía ampliamente llenos al 42 por ciento.

Destino Bolzano y un punto de hidrógeno

Bolzano resultó ser el destino ideal para la prueba de invierno. Con una estación pública de repostaje de hidrógeno justo al lado del cruce de la autopista Bolzano Sur y otra estación de repostaje de H2 en el depósito de la empresa de transporte Sasa de Bolzano, cuenta con una de las mejores infraestructuras de H2 de Europa. Sumado a esto, el hidrógeno disponible aquí proviene exclusivamente de fuentes renovables, principalmente electrólisis usando energía hidroeléctrica. Además, los Dolomitas circundantes, con sus escarpados pasos montañosos y sus altas elevaciones, ofrecen las condiciones ideales para las pruebas en altitud del sistema de celdas de combustible y otras pruebas en topografías desafiantes y a bajas temperaturas.

“Sin embargo, la prueba de invierno es solo una de varias pruebas a las que debe someterse la celda de combustible eCitaro antes de que entre en producción en serie a partir del verano”, enfatizó Shahrukh Javed, gerente de proyecto de la celda de combustible eCitaro. “En particular, los tanques de hidrógeno y el sistema de celdas de combustible han superado con éxito extensas pruebas de seguridad, algunas de las cuales van más allá de lo requerido por la ley”. Estos incluyen pruebas de impacto y vibración, así como una prueba de trineo con el sistema de sujeción, que simulan un accidente. Para las pruebas en condiciones de calor, la celda de combustible eCitaro fue a la cámara climática de camiones de nuestros colegas de camiones en Wörth en Renania-Palatinado Alemania.

Resultado de prueba consistentemente positivo

Shahrukh  Javed está convencido de que, a pesar de la cámara climática con su dinamómetro de rodillos, todavía es necesario probar en condiciones reales: “los diferentes resultados de medición y hallazgos que podemos obtener de las grandes altitudes, las rutas empinadas y las bajas temperaturas en este viaje es invaluable.” El director del proyecto valora positivamente la travesía de los Alpes y las distintas pruebas en los pasos alpinos: "La pila de combustible eCitaro superó con creces los desafíos de esta carrera alpina. Gracias al nuevo sistema de gestión de energía, la pila de combustible funcionó principalmente en el rango más eficiente entre 20 y 30 kW, incluso en pendientes largas y empinadas. El nuevo sistema de gestión térmica demostró ser un componente importante para la eficiencia energética al utilizar el calor residual de la celda de combustible de manera óptima para controlar la temperatura en el pasajero. En este exigente viaje de prueba, la celda de combustible eCitaro superó nuestras expectativas en términos de alcance, así como la eficiencia de la unidad y el sistema de celda de combustible".