Ciężarówka Mercedes-Benz z napędem na ogniwa paliwowe - Daimler Trucks prezentuje techniczną strategię elektryfikacji

Pierwszą ciężarówką napędzaną ogniwami paliwowymi jest Mercedes-Benz GenH2 Truck, który dziś miał swoją światową premierę jako pojazd koncepcyjny. Prezentując GenH2 Truck, Daimler Trucks po raz pierwszy pokazuje swoje pełne zaangażowanie w rozwój konkretnych rozwiązań technicznych, które mają umożliwić ciężkim ciężarówkom z napędem na ogniwa paliwowe, o zasięgu przekraczającym nawet 1000 kilometrów na jednym tankowaniu, realizację różnorodnych i wymagających zadań w transporcie dalekobieżnym. Rozpoczęcie testów GenH2 Truck z udziałem klientów zaplanowano na rok 2023, natomiast jego produkcja seryjna ma ruszyć w drugiej połowie obecnej dekady. Dzięki zastosowaniu wodoru ciekłego, charakteryzującego się znacznie większą gęstością energetyczną niż wodór w stanie gazowym, osiągi takiego pojazdu powinny dorównywać osiągom porównywalnej konwencjonalnej ciężarówki z silnikiem wysokoprężnym.

Konstruktorzy Daimler Trucks oparli charakterystykę pojazdu GenH2 Truck na parametrach siły napędowej, zasięgu i mocy konwencjonalnego samochodu ciężarowego Mercedes-Benz Actros do transportu dalekobieżnego. GenH2 Truck ma więc w swoim wariancie seryjnym oferować ładowność 25 ton przy masie całkowitej 40 ton. Tak dużą ładowność oraz ogromny zasięg umożliwią dwa specjalne zbiorniki ciekłego wodoru, a także niezwykle wydajny system ogniw paliwowych. To one stanowią więc rdzeń projektu GenH2 Truck.

Projektując zbiornik ciekłego wodoru, eksperci koncernu Daimler mogą korzystać z posiadanej wiedzy specjalistycznej, a ponadto ściśle współpracują z partnerem zewnętrznym. W dziedzinie ogniw paliwowych producent dysponuje już kilkudziesięcioletnim doświadczeniem swoich ekspertów, zarówno pod względem technicznym, jak i w zakresie metod oraz procesów produkcyjnych. To ogromna korzyść. W kwietniu bieżącego roku Daimler Truck AG i Volvo Group zawarły wstępne, niewiążące porozumienie o utworzeniu nowej spółki joint venture, której celem jest rozwój systemów ogniw paliwowych do zastosowań w ciężkich pojazdach użytkowych i w innych obszarach. Połączenie sił powinno obniżyć koszty rozwoju ponoszone przez obie firmy oraz przyspieszyć wprowadzenie na rynek systemów ogniw paliwowych. Spółka joint venture wykorzysta doświadczenie i fachową wiedzę Daimler Truck AG i Volvo Group w tej dziedzinie. Aby umożliwić realizację wspólnego przedsięwzięcia z Volvo Group, spółka Daimler Truck AG połączyła wszystkie działania koncernu związane z ogniwami paliwowymi w nowo utworzonej spółce zależnej Daimler Truck Fuel Cell GmbH & Co. KG.

Ciekły wodór umożliwia zastosowania wymagające wysokiej przepustowości energii

Daimler Trucks preferuje wodór ciekły (LH2), gdyż jako nośnik energii w tym stanie skupienia ma on znacznie większą gęstość energetyczną w stosunku do objętości niż wodór w stanie gazowym. Dzięki temu zbiorniki ciekłego wodoru w samochodzie ciężarowym napędzanym ogniwami paliwowymi mogą być znacznie mniejsze, a ze względu na niższe ciśnienie – także znacznie lżejsze. Pozwala to na uzyskanie większej przestrzeni ładunkowej i większej ładowności ciężarówek. Jednocześnie można zatankować więcej wodoru, co znacznie zwiększa zasięg pojazdu. Tak więc seryjny GenH2 Truck, podobnie jak odpowiednie konwencjonalne ciężarówki z silnikiem wysokoprężnym, nadaje się do wielodniowych operacji transportowych na długich dystansach o wysokiej dziennej przepustowości energii.

Obecnie Daimler Trucks przyspiesza prace nad niezbędnymi rozwiązaniami technicznymi w zakresie systemów zbiorników, które umożliwią wykorzystanie ciekłego wodoru również w zastosowaniach mobilnych – jako nośnika energii w seryjnych samochodach ciężarowych napędzanych ogniwami paliwowymi. W zastosowaniach stacjonarnych, na przykład w przemyśle lub na stacjach tankowania wodoru, magazynowanie kriogenicznego wodoru ciekłego w temperaturze -253 stopni Celsjusza jest już powszechną praktyką. Dotyczy to również transportu ciekłego wodoru jako ładunku.

Współdziałanie systemu ogniw paliwowych i akumulatora

Dla seryjnej wersji GenH2 Truck przewidziano dwa zbiorniki ciekłego wodoru ze stali nierdzewnej, o łącznej pojemności użytkowej 80 kg (40 kg każdy), które dzięki swej niezwykle dużej pojemności umożliwią pokonywanie znacznych odległości. Konstrukcja systemu zbiorników ze stali szlachetnej opiera się na połączeniu ze sobą dwóch rur, umieszczonych jedna w drugiej i izolowanych próżniowo. W seryjnej wersji GenH2 Truck system ogniw paliwowych ma dostarczać moc 2 x 150 kW, a akumulator dodatkowo 400 kW w ograniczonym czasie. Pojemność akumulatora jest stosunkowo niewielka i wynosi 70 kWh, ponieważ nie jest on przeznaczony do zasilania, ale ma być jedynie dołączany w celu sytuacyjnego wsparcia ogniwa paliwowego, na przykład w przypadku wystąpienia szczytowych obciążeń podczas przyspieszania lub podczas jazdy pod górę z pełnym ładunkiem. Stosunkowo niewielka masa akumulatora umożliwia jednocześnie zwiększenie ładowności. W pojeździe seryjnym akumulator ma być ładowany z wykorzystaniem energii hamowania i energii nadmiarowej z ogniw paliwowych. Zasadniczym elementem wyrafinowanej strategii działania systemu ogniw paliwowych i akumulatora jest układ chłodzenia i ogrzewania, który utrzymuje wszystkie elementy w idealnej temperaturze roboczej, zapewniając im w ten sposób maksymalną żywotność. W wersji przedseryjnej dwa silniki elektryczne pojazdu zostały zaprojektowane do osiągania łącznej mocy ciągłej 2 x 230 kW i maksymalnej 2 x 330 kW. Ich moment obrotowy wynosi odpowiednio 2 x 1577 Nm i 2 x 2071 Nm.