Szilárdtest akkuval is rendelhető a csuklós Mercedes-Benz eCitaro elektromos busz

Debrecenben, a zöld busz program kiemelt helyszínén egy hónapon keresztül tesztelhetett a helyi közlekedési vállalat és az utasok egy Mercedes-Benz eCitaro tisztán elektromos, akkumulátoros buszt. A teszt végén szakmai napra invitálták az újságírókat, ahol nem csak a buszt mutatták be, de a Mercedes szakemberei a feltett kérdéseket is megválaszolták.

A Mercedes véleménye szerint az elektromos buszokra átállás fokozatosan hajtható végre, jelenleg dízel járművekkel párhuzamos üzemeltetéssel. A jelenlegi adatok alapján az optimista számítások szerint 1 dízel busz helyett 1,2-1,3 elektromos buszt kell megvásárolni az optimális flotta kialakításához. Az átálláshoz a Mercedes nem csak buszokat kínál, hanem egy komplex csomagot, e-mobility consulting elnevezéssel, amely a rendszer koncepciójának lefektetésétől és a tervezéstől kezdve az üzemeltetési és töltési stratégia kialakításán, az energiaellátás (hálózati csatlakoztatás) biztosításán, valamint a munkatársak képzésén keresztül a buszok üzembe állításáig. Fontos, hogy az infrastruktúra tervezése és kialakítása hosszabb időt igényel, mint az elektromos buszok legyártása, kiszállítása.

A konzultáció során felmérik a közlekedési vállalat működését a depó átalakítási szükségleteitől kezdve az üzemeltetési körülményekig, amikor figyelembe veszik a jellemző útvonalakat, meghatározzák a töltési stratégiát (pl. elegendő-e az éjszakai töltés, vagy nap közbeni rátöltésre, esetleg pantográfos töltésre is szükség lehet), azaz segítenek az optimális elektromos busz üzemeltetési koncepció kiválasztásában.

A Mercedes-Benz flottakövetést is kínál, nem csak az elektromos buszokhoz, de ezek esetében talán még fontosabb ez a szolgáltatás.

A Mercedes a buszok mellé komplex flottakövetési szolgáltatást kínál, amellyel távolról követhető, illetve elemezhető a buszok üzemállapota, esetleges meghibásodások, a járművezetők vezetési stílusa. Távoli diagnosztikai műveletekre is lehetőség van, így például egy meghibásodás esetén mire a busz beérkezik a depóba előkészítve várhatja a pótalkatrész.

Hazánk nagyvárosaiban egy busz jellemzően napi 180-200 kilométert fut, de Budapesten a jellemző legnagyobb napi futás is 260 km körül alakul, így a 2020-as, 330 kWh kapacitású akkumulátorral rendelkező eCitaro már problémamentesen használható a városaink kiszolgálására.

A villanybusz esetén sem csökkent a szállítható utasok száma.

Akkumulátor

Az akkumulátor Németországban készül az Akasol üzemében Darmstadtban, amelyhez a prizmatikus NMC Li-ion cellákat a Samsung szállítja. 12 sorosan kapcsolt cella alkot egy modult, amelyből 15 épül egy csomagba egy akku kezelő (BMS – Battery Management System) modullal. Az akkucsomagok ideális üzemi körülményeiről a BMS mellett aktív folyadékhűtési rendszer gondoskodik. A körülbelül 250 kg tömegű csomag feszültsége 486-756 V, mérete 1753 × 740 × 150 mm. A gyártó szerint az akku élettartama kb. 5-6 év (5000 teljes ciklus), amely természetesen függ a beállított kisütési mélységtől és az üzemi hőmérséklettől is.

A Mercedes elektromos buszába a hagyományos motor, kipufogórendszer helyére 4 db, egyenként nettó 24,3 kWh kapacitású akkumulátor csomag épül be, amelyet a megrendelő választása szerint további 2, 4 vagy 6 hasonló csomag egészít ki, a jármű tetejére beépítve az első tengely felett.

A 10 db 24,3 kWh kapacitású akku csomagból 4 a dízelmotor és a kipufogó rendszer helyére kerül. Felette a hűtőrendszer ventilátorai láthatók.

Az akkumulátorok miatt természetesen az első futóművet és vázrendszert a dízel változathoz képest megerősítették, a hátsó részen nem volt szükség ilyenre, mivel a 4 db akku kb. 1 tonnás tömege összemérhető a dízel erőforrás és az elhagyható kiegészítő berendezések tömegével.

A Debrecenben bemutatott 2018-ban gyártott eCitaro jármű 10 db akku csomaggal készült, így a 243 kWh akkut teljesen feltöltve a debreceni teszt során körülbelül 250 km hatótávot tett lehetővé. 2020-tól a busz a következő generációs (NMC-2) akkumulátorokkal rendelhető, amely 10 csomag esetén 330 kWh kapacitással 30%-os kapacitás, egyben közel ekkora hatótáv-növekedést kínál. A csuklós változat egy a Daimler sajtóközleménye szerint opcionálisan 441 kWh kapacitású szilárdtest akkumulátorra is megrendelhető, valamint érkezik a hidrogén üzemanyagcellás hatótávnövelővel ellátott elektromos Mercedes busz is.

EZT OLVASTAD MÁR?  Felavattuk a debreceni villámtöltőt

Szilárdtest akkumulátor

A szilárdtest akkumulátor az elektromobilitásban egy évek óta nagyon várt csoda, hatalmas technológiai áttörés. A folyékony elektrolit elhagyásával a gyártási költségek is jelentős mértékben csökkenthetők, valamint az akku élettartam, kapacitás növekedését is várják a technológiától. A megoldás további komoly előnye a biztonság: ha nincs folyékony elektrolit, akkor az szivárogni sem tud, sőt, egyúttal a tűz- és robbanásveszély is csökkenthető.

A Daimler bejelentésére felkaptuk a fejünket, ugyanis eddig egyik gyártótól sem hallottunk arról, hogy megoldották volna, hogy elérhető áron nagy sorozatban gyártsanak tartós, megbízható szilárdtest akkumulátorokat, így nem csak prémium- vagy sportautókban, de még olyan elektronikai eszközökben sem használják, amelyekbe jóval kisebb akku kellene (pl. laptop, mobiltelefon). Hogyan lehet, hogy a Mercedes-Benz új csukós eCitaro buszát pedig már meg is vásárolhatjuk az eddig nem létezőnek hitt technológiával?

A csuklós Mercedes-Benz eCitaro G elektromos busz szilárdtest-akkumulátorral is megrendelhető. A modulok egyenként, 63 kWh kapacitással rendelkeznek, a buszra maximum 7 db akkupakk szerelhető fel.

A válasz, hogy ez a szilárdtest akku nem pontosan az a szilárdtest akku. A buszba a francia Bollaré BlueSolutions LMP akkuja kerül, amely annyira nem újdonság, hogy a Párizsban néhány éve leszerelt autómegosztó szolgáltatás kisautói is ilyen akkumulátorokkal üzemeltek (sőt üzemelnek ma is, hiszen az autókat eladták, Magyarországra is jutott néhány példány.)

Az LMP akkumulátor négy ultravékony lamiált rétegből épül fel: (1) fém lítiumfólia anód, amely lítiumforrásként és áram kollektorként egyaránt funkcionál; (2) szilárd polimer elektrolit, amelyet úgy állítanak elő, hogy lítiumsót feloldanak egy erre alkalmas kopolimerben (polioxietilén); (3) katód, amely vanádium-oxidból, szénből és polimerből áll, és így műanyag kompozitot képez, valamint (4) alumíniumfólia áramgyűjtő.

Az LMP akkumulátorok előnyei a litium-ion akkuval szemben az egységnyi térfogatra és tömegre eső jóval nagyobb energiakapacitás, valamint a kiszámítható és stabil töltési/kisütési jellemzők a különböző környezeti feltételek mellett. Abban a tekintetben természetesen szilárdtest akkuról beszélhetünk, hogy az akkumulátorban valóban nincs folyékony elektrolit. Azonban ez egy magas hőmérsékletű megoldás, az akkumulátor üzemi hőmérséklete 60-80 ºC, így azt folyamatosan fűteni kell, ami eléggé energiaigényes, így a nagyobb energiasűrűségből származó előnyt részben elviszi. A BlueCar kisautóiban álló helyzetben is gyorsan lemerülnek az akkumulátorok, azokat folyamatosan töltőn kell tartani. Az LMP technológia másik hátránya, hogy nem alkalmas nagy teljesítményű villámtöltésre. Egy magánhasználatban lévő jármű esetén ezek komoly hátrányt jelentenek, de egy autóbusz esetében, amelynek üzemeltetését szakemberek végzik, folyamatos felügyelettel, valamint általában az egész éjszakai töltés elegendő a másnapi üzemeltetésre, az előnyök jelentősebbek, mint a hátrányok.

A dízel és az elektromos busz különbségei

Mára sikerült elérni azt, hogy utasszámban azonos kapacitással rendelkezik egy elektromos busz. Korábban ez nem csak az akkumulátorok fizikai mérete, de a tömege miatt is korlátozott lehetett.

A hagyományos meghajtású buszban ezek az alkatrészek vannak a 4 akku csomag helyén.

A fentebb említett megerősített első tengely és vázszerkezet mellett a busz hátsó része is kapott egy megerősített vázat, amelyre nem a teherbírás növelése, inkább a hátul beépített 4 db akku csomag védelme miatt volt szükséges, egy esetleges baleset esetére. A hátsó akkumulátorok felett helyezték el a három hűtőrendszert, melyek egyike a nagyfeszültségű akkumulátort igyekszik 25 °C hőmérsékleten tartani, a második, alacsony hőmérsékletű kör a teljesítmény elektronikák hűtéséhez, a harmadik, magas hőmérsékletű kör pedig az utastér fűtéséhez használatos.

Az első futóművet megerősítették, hogy a tengely felett elhelyezkedő 2-6 db, egyenként 250 kg tömegű akkupakkot elbírja.

Töltés

A busz töltéséről az európai elektromos autóknál megszokott CCS 2 Combo csatlakozó gondoskodik, természetesen igény esetén pantográfos töltési lehetőség is megrendelhető. A dugaszolható töltő lehet telepített, de szervizben, végállomáson akár mobil töltőkkel is megoldható. A telephelyen használt 40 kW teljesítményű mobil töltő hagyományos 3 fázisú aljzathoz csatlakoztatható, a beállítástól – vagyis inkább a rendelkezésre álló elektromos teljesítménytől – függően, 3 x 16 A, 3 x 32 A, 3 x 63 A aljzatról üzemeltethető. A telepített töltők maximum 150 kW teljesítménnyel rendelkeznek, míg pantográfos töltő esetén a 750 V névleges névleges feszültséghez 1000 A is lehet az áramerősség.

Debrecenben 40 kW teljesítményű mobil töltőt használtak a tesztüzem során.

Meghajtó rendszer

A szóló buszok két hátsó kerekét egy-egy 125 kW teljesítményű aszinkron motor hajtja (az eCitaro G néven érkező csuklós járművek pedig 4 db motorral is rendelhetők a B és C tengely meghajtásával). A kerekek közelében elhelyezett vízhűtéses motorok forgatónyomatéka maximum 485 Nm, amely a kerekeken az áttételezésnek köszönhetően maximum 11 000 Nm lehet, mivel nem sportcélú járműről van szó ez általában szoftveresen korlátozott. A járművezetők visszajelzése szerint az elektromos busz egyik legnagyobb előnye, hogy a terheléstől, azaz a pillanatnyi utasszámtól függetlenül ugyanazt a dinamizmust nyújtja, mintha üresen közlekedne. A busz maximális sebessége 80 km/h.

A busz a villanyautókról jól ismert CCS 2 Combo csatlakozóval tölthető.

Légkondicionáló rendszer

Az elmúlt hónapban több alkalommal is 30 fok feletti volt a napi hőmérsékleti csúcs, így ezt a hatótávot a légkondicionáló berendezés intenzív használatával is sikerült elérni, fűtésre azonban ezúttal nem volt szükség. A buszba egyébként CO2 hűtőközeggel működő hőszivattyús fűtési rendszer került, amely integrált rendszert képez az akkumulátor hűtési-fűtési rendszerével, így az akku hűtéséhez elvont energia felhasználható az utastér fűtéséhez. A légkondicionáló rendszer hatékonyságát az is növeli, hogy olyan üzemállapotban, amikor a kerékagy motorok által fékezéskor visszatermelt energia nem tölthető vissza az akkumulátorba (mert a visszatöltés túl nagy teljesítményű lenne, esetleg az akku tele van), akkor ezt az energiát a légkondicionáló rendszer hasznosítja az utastér fűtéséhez vagy hűtéséhez.

Hagyományos fűtőberendezéssel a bemutatott jármű nem rendelkezett, mivel a hőszivattyús rendszer a mi éghajlatunkon megfelelően kiszolgálja a fűtési igényeket, de különösen hideg éghajlaton kiegészítő kályhával is rendelhető a busz. Az üzemeltetés során ökölszabályként azzal lehet számolni, hogy a téli fűtési igény fogyasztása megegyezik a busz haladásához szükséges energiával.

Zöld busz program

Magyarországon 2022-től a 25 000 fő feletti lakossággal rendelkező városokban kizárólag tisztán elektromos buszok állíthatók forgalomba. A Debrecenben tesztüzemben futó eCitaro most külföldre utazik, tavasszal azonban a tervek szerint visszatér valamelyik magyar nagyvárosba, ahol a helyi utazóközönség és szakemberek is kipróbálhatják. A zöld busz programban részt vevő 8 magyar város (Debrecen, Kaposvár, Kecskemét, Békéscsaba, Székesfehérvár, Esztergom, Zalaegerszeg, Nyíregyháza) közül a 6 további helyszínen is várhatók tesztüzemben működő elektromos buszok, de ezek nem feltétlenül Mercedes buszok lesznek.

Elektromos autót használsz?