Daimler Buses ha optimizado la autonomía del Mercedes-Benz eCitaro de pila de combustible, con la incorporación de una pila de combustible como extensor de autonomía, lo que le permite ampliar su autonomía hasta los 600 kilómetros.
El modelo, que combina la plataforma Citaro, con una batería modular, tecnología de carga y propulsión, ofrece tres modos de funcionamiento diferentes. Además, el autobús eléctrico también puede funcionar exclusivamente con hidrógeno como fuente de energía en determinados escenarios.
El Mercedes-Benz eCitaro de pila de combustible está equipado con una pila de combustible de 60 kW montada en el techo, que no funciona como fuente de energía principal, sino como extensor de autonomía para aumentar la autonomía total del vehículo.
La fuente de energía principal del eCitaro es la batería, con una capacidad mínima de 295 kWh. La carga se realiza mediante conexión a la red eléctrica en el depósito. Sin embargo, en ciertos escenarios de uso, el eCitaro también puede funcionar con hidrógeno como única fuente de energía.
A diferencia de un vehículo de hidrógeno puro con una batería de reserva pequeña, el eCitaro almacena de forma mucho más eficiente la energía recuperada durante el frenado en sus baterías de mayor capacidad.
Esto resulta especialmente beneficioso en el tráfico urbano con frecuentes deceleraciones, y aún más en terrenos con topografía exigente, contribuyendo a la eficiencia general del eCitaro.
Tres estrategias de funcionamiento
Daimler Buses explicó que, la pila de combustible eCitaro ofrece un total de tres estrategias de funcionamiento: Autonomía máxima, consumo mínimo de hidrógeno y mantener el estado de carga (SOC).
En el modo de autonomía máxima, tanto la carga de la batería como el suministro de hidrógeno se utilizan al máximo, y la pila de combustible opera siempre en su rango de máxima eficiencia.
En el modo de consumo mínimo de hidrógeno, la batería proporciona la mayor parte de la energía para la propulsión y los sistemas auxiliares, mientras que la pila de combustible suministra únicamente la energía necesaria para alcanzar la autonomía previamente establecida. En este caso, la pila de combustible también opera siempre en su rango de máxima eficiencia.
En el modo de mantenimiento del estado de carga (SOC), la batería sigue siendo la principal fuente de energía para la propulsión. Sin embargo, en lugar de cargarse en parado en el depósito, se carga durante la conducción mediante la pila de combustible. En este modo, la pila de combustible se utiliza de forma más intensiva que en las otras estrategias, pero sigue operando dentro de la banda de potencia eficiente, entre 20 y un máximo de 40 kW.
Pila de combustible altamente eficiente
De acuerdo con el fabricante alemán, la pila de combustible es una unidad de alta resistencia con una potencia máxima de 60 kW. En la pila de combustible del eCitaro, funciona de forma muy eficiente dentro del rango de rendimiento óptimo.
La pila de combustible opera con un alto nivel de eficiencia, lo que resulta en un consumo de hidrógeno relativamente bajo para la generación de electricidad. Ya incorpora un convertidor de voltaje. Otra característica destacable es su larga vida útil, de aproximadamente 40,000 horas de funcionamiento cuando se utiliza como extensor de autonomía, lo que corresponde a un periodo de uso de entre siete y diez años, según la aplicación.
En el autobús individual, el módulo de pila de combustible, con un peso aproximado de 240 kilogramos, se monta en el techo, justo detrás del eje delantero. En el autobús articulado, se ubica en la parte delantera del techo, en la sección del remolque.
La pila de combustible genera energía eléctrica y calor mediante la reacción entre hidrógeno y oxígeno, un proceso conocido como «combustión fría». El hidrógeno fluye desde los depósitos montados en el techo a través de conductos hasta el electrodo negativo, donde reacciona con el oxígeno del aire. Se liberan protones que migran al electrodo positivo, generando una corriente eléctrica. La única emisión producida por esta reacción química es agua. Se requieren varios cientos de pilas de combustible individuales para alimentar una pila de combustible eCitaro. Juntas, forman una unidad de pila de combustible conocida como pila de combustible.
Baterías de alto rendimiento
Daimler Buses detalló que, la pila de combustible del eCitaro utiliza baterías NMC3 de alto rendimiento (NMC = óxido de níquel, manganeso y cobalto). Estas baterías de iones de litio ofrecen una densidad energética muy alta y una larga vida útil.
Cada módulo de batería contiene 600 celdas. Están integradas en el circuito de refrigeración para mantener la temperatura ideal de la batería, alrededor de 25 grados Celsius. Un control de temperatura adecuado garantiza la máxima vida útil y una carga eficiente. Nueve módulos de batería forman un paquete de baterías con 5,400 celdas, lo que resulta en un contenido energético nominal de 98 kWh por paquete.
Al igual que los depósitos de hidrógeno, las baterías son escalables. En el autobús individual se utilizan tres paquetes de baterías con una capacidad total de 294 kWh. En el autobús articulado, los clientes pueden elegir entre tres o cuatro baterías, con una capacidad energética de hasta 392 kWh. Incluso estas configuraciones por sí solas ofrecen una autonomía impresionante.
Como la pila de combustible se utiliza para ampliar la autonomía, la recarga intermedia durante el trayecto no es necesaria ni está prevista. La carga se realiza mediante conexión por enchufe con una potencia máxima de 150 kW. Al igual que en el eCitaro estándar, hay cuatro puntos de carga disponibles: a la izquierda y a la derecha sobre el eje delantero, en la parte delantera y en la parte trasera. Para una colocación flexible en la cochera o taller, se pueden instalar hasta dos puntos de carga por vehículo. También está disponible un sistema de control integrado para la carga secuencial de dos vehículos con un solo cargador.
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