Για τη Daimler Trucks η απόφαση έχει ληφθεί εδώ και καιρό. Οι δύο τεχνολογίες με τις οποίες θα πορευθεί μελλοντικά για μηδενικές εκπομπές ρύπων στη Μεταφορά είναι τα ηλεκτρικά για τις αποκαλούμενες «βαριές» διανομές σε αστικές και περιαστικές περιοχές, και fuel cell φορτηγά σε όλες τις υπόλοιπες εφαρμογές.
Ειδικά για μεταφορά μεγάλων αποστάσεων, η εταιρεία θα χρησιμοποιεί αποκλειστικά οχήματα με κυψέλες καυσίμου και υδρογόνο. Επί του παρόντος, η μορφή των πραγμάτων που θα έρθουν αντιπροσωπεύεται από το GenH2 Truck, το οποίο είχαμε δει ως σκίτσο σε υπολογιστή ένα χρόνο πριν, και τώρα συνοδηγήσαμε σε μορφή λειτουργικού πρωτοτύπου στο κέντρο δοκιμών EVZ της εταιρείας. Προτού περάσουμε στις αναλυτικές μας εντυπώσεις, θα ήταν χρήσιμο να θυμηθούμε γιατί η Mercedes επέλεξε τη συγκεκριμένη τεχνολογία. Καταρχάς, σε μεταφορικό έργο που απαιτεί μίνιμουμ αυτονομία 1.000 χιλιομέτρων, καμία άλλη τεχνολογία μηδενικών εκπομπών ρύπων δεν προσφέρει παρόμοιες δυνατότητες. Αυτό, σύμφωνα πάντα με τη Mercedes, καθώς ορισμένοι ανταγωνιστές που πραγματοποιούν δοκιμές με οχήματα με κινητήρες εσωτερικής καύσης με καύσιμο το υδρογόνο, θα διαφωνήσουν. Το προτιμώμενο καύσιμο είναι υδρογόνο σε υγρή μορφή, χάρη στην υψηλότερη ενεργειακή του πυκνότητα σε σχέση με το αέριο υδρογόνο.
Εξέλιξη με σκοπό επιδόσεις και αντοχή συμβατικού φορτηγού
Σε ό,τι αφορά την ελκτική ισχύ, την αυτονομία και τις επιδόσεις του GenH2 Truck, οι μηχανικοί ανάπτυξης της Daimler Trucks χρησιμοποίησαν ως βάση τις δυνατότητες του συμβατικού φορτηγού μεγάλων αποστάσεων Mercedes-Benz Actros. Η έκδοση μαζικής παραγωγής του GenH2 Truck αναμένεται να έχει μικτό βάρος 40 τόνων και ωφέλιμο φορτίο 25 τόνων, όπως και το πρωτότυπο στο οποίο βρεθήκαμε ως συνοδηγοί. Το υψηλό ωφέλιμο φορτίο και η μεγάλη αυτονομία επιτυγχάνονται χάρη σε δύο ειδικά ρεζερβουάρ υγρού υδρογόνου και ένα ιδιαίτερα ισχυρό σύστημα κυψέλης καυσίμου, που κατ’ επέκταση αποτελούν την πρωτοσέλιδη είδηση του GenH2 Truck.
Για την ανάπτυξη των ρεζερβουάρ υγρού υδρογόνου, οι μηχανικοί της Daimler βασίζονται στην υφιστάμενη τεχνογνωσία και ταυτόχρονα συνεργάζονται στενά με έναν προμηθευτή. Όσον αφορά στις κυψέλες καυσίμου, ο κατασκευαστής επωφελείται από τις εμπειρίες δεκαετιών των ειδικών στελεχών του στην τεχνολογία, καθώς και στις μεθόδους και τις διαδικασίες παραγωγής, που έχει αναπτύξει ο κατασκευαστής και όχι μόνο. Εδώ να θυμίσουμε ότι τον περασμένο Απρίλιο, η Daimler Truck AG υπέγραψε μια προκαταρκτική, μη δεσμευτική συμφωνία με τον Όμιλο Volvo για τη σύσταση μιας νέας κοινοπραξίας με σκοπό την ανάπτυξη μέχρι τη μαζική παραγωγή, την κατασκευή και τη διάθεση στην αγορά συστημάτων κυψελών καυσίμου για βαριά επαγγελματικά οχήματα και άλλες χρήσεις. Ενώνοντας τις δυνάμεις τους, οι δύο εταιρείες θα (προσπαθήσουν να) μειώσουν το κόστος ανάπτυξης και θα επισπεύσουν την κυκλοφορία συστημάτων κυψελών καυσίμου στην αγορά. Η κοινοπραξία θα επωφελείται από την εξειδίκευση της Daimler Truck AG και του Ομίλου Volvo.
Για να διευκολύνει την κοινοπραξία με τον Όμιλο Volvo, η Daimler Truck AG συγκέντρωσε όλες τις δραστηριότητες του Ομίλου που σχετίζονται με τις κυψέλες καυσίμου στη νεοσυσταθείσα θυγατρική Daimler Truck Fuel Cell GmbH & Co. KG. Η Daimler Trucks αποφάσισε να στραφεί στη χρήση υγρού υδρογόνου (LH2), και όχι πεπιεσμένου, διότι σε αυτήν την κατάσταση, η ενεργειακή πυκνότητα του φορέα ενέργειας σε σχέση με τον όγκο είναι πολύ υψηλότερη συγκριτικά με το αέριο υδρογόνο. Ως αποτέλεσμα, τα ρεζερβουάρ ενός φορτηγού με κυψέλη καυσίμου που χρησιμοποιεί υγρό υδρογόνο είναι πολύ μικρότερα και, λόγω της χαμηλότερης πίεσης, σημαντικά ελαφρύτερα. Έτσι, αυξάνεται η χωρητικότητα φορτίου και το ωφέλιμο φορτίο. Συγχρόνως, είναι δυνατή η μεταφορά μεγαλύτερης ποσότητας υδρογόνου, γεγονός που αυξάνει σημαντικά την αυτονομία των φορτηγών. Χάρη σε όλα αυτά, λέει η Daimler Trucks, το GenH2 Truck μαζικής παραγωγής είναι εξίσου κατάλληλο με ένα συμβατικό, πετρελαιοκίνητο φορτηγό για πολυήμερες, δύσκολα προγραμματιζόμενες μεταφορές μεγάλων αποστάσεων, αλλά και για περιπτώσεις όπου η ημερήσια κατανάλωση ενέργειας είναι υψηλή.
Σήμερα, η Daimler Trucks προωθεί την ανάπτυξη των απαραίτητων τεχνολογιών των συστημάτων ρεζερβουάρ, προκειμένου το υγρό υδρογόνο να μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σε κινητές εφαρμογές, ως πηγή ενέργειας για φορτηγά μαζικής παραγωγής με κυψέλη καυσίμου. Ήδη, η αποθήκευση κρυογονικού υγρού υδρογόνου στους -253 βαθμούς Κελσίου αποτελεί κοινή πρακτική σε στατικές εφαρμογές, για παράδειγμα, στη βιομηχανία ή στους σταθμούς πλήρωσης υδρογόνου. Το ίδιο ισχύει για τη μεταφορά του υγρού υδρογόνου ως φορτίο.
Στην πίστα
Η αλήθεια είναι ότι, περιμέναμε να δούμε το εκπληκτικό φουτουριστικό πρωτότυπο που είχε δείξει –ως σχεδιαστική απεικόνιση σε υπολογιστή– η εταιρεία τα 2020, αλλά, το όχημα δοκιμής βασιζόταν σε ένα νορμάλ Actros. Υποθέτουμε πως, το όχημα παραγωγής θα περιβάλλεται από νέο, αποκλειστικό για αυτό, αμάξωμα. Επί του παρόντος, όλη η έμφαση δίδεται στην επιβεβαίωση της αντοχής και της διάρκειας ζωής του νέου κινητήρα και του συστήματος μετάδοσης της κίνησης.
Στόχος, σύμφωνα με τους μηχανικούς του κατασκευαστή, είναι το φορτηγό με κυψέλες καυσίμου να έχει την ίδια ωφέλιμη διάρκεια ζωής με ένα πετρελαιοκίνητο μοντέλο: 1,2 εκατομμύρια χιλιόμετρα χωρίς την ανάγκη γενικής επισκευής, ή 25.000 ώρες λειτουργίας σε 10 χρόνια όπως είναι το στάνταρ της αυτοκινητοβιομηχανίας αυτή τη στιγμή.
Νιώθοντας κάπως άβολα στο κάθισμα του συνοδηγού, και ξεκινώντας τη δοκιμή μας, αξίζει να σημειώσουμε πως ο οδηγός συμμετέχει στην εξέλιξη των ηλεκτρονικών της γραμμής μετάδοσης κίνησης. Καθώς εκκινεί το όχημα, η πρώτη εντύπωση, είναι ο πολύ χαμηλός θόρυβος από το ειδικά εξελιγμένο σύστημα ψύξης. Ήδη από το ρελαντί δηλαδή, αντιλαμβάνεσαι τη δουλειά των μηχανικών. Μέχρι σήμερα, οποιοδήποτε πρωτότυπο fuel cell φορτηγό έχει παρουσιαστεί, θορυβεί δαιμονισμένα, ακόμη και σταματημένο, αφού το τεράστιων διαστάσεων κύκλωμα ψύξης δουλεύει στο φουλ –όχι εδώ όμως. Η εκκίνηση είναι ομαλή και η επιτάχυνση δείχνει εφάμιλλη ενός συμβατικού Actros. Το κιβώτιο ταχυτήτων έχει δύο σχέσεις, και όχι μία όπως θα περίμενε κάποιος. Ο λόγος είναι ότι, για να διατηρηθεί η ικανότητα αναρρίχησης στα επίπεδα ενός νορμάλ ντίζελ φορτηγού, χρειάζεται και δεύτερη σχέση. Η 1η έχει κλιμάκωση 16:1 και η 2η 4:1. Σε δύο προσπάθειες να ανέβουμε την μεγαλύτερη ράμπα της πίστας δοκιμών –γύρω στο 18% κλίση– το φορτηγό δεν δείχνει να ζορίζεται καθόλου.
Το θέμα βέβαια, είναι πώς ανταποκρίνεται σε δρομολόγιο με συνεχείς αναβάσεις, αλλά μιας και βρισκόμαστε σε πρώιμο στάδιο εξέλιξης, δύσκολα θα το μάθουμε για τα επόμενα δυο-τρία χρόνια. Από εκεί και πέρα, από τη θέση του συνοδηγού δεν αισθάνεσαι διαφορές σε σχέση με ένα ντίζελ Actros. Μέχρι και ριτάρντερ υπάρχει –απαιτείται από τη νομοθεσία- το οποίο πολύ χοντρικά παράγει αντίθετα «ρεύματα» όπως κάποια ηλεκτρόφρενα Telma. Το φορτηγό δεν κινείται αποκλειστικά από το υδρογόνο, αφού εξοπλίζεται και με δύο πανίσχυρα ηλεκτρικά μοτέρ, με συνεχόμενη μέγιστη ισχύ 2x230 kW και peak 2x330 kW. Η μέγιστη (peak) ροπή είναι 2x2071 Nm.
Οι δύο συστοιχίες fuel cell αποδίδουν 2x150 kW και η μπαταρία 70 kWh. Τα δύο ρεζερβουάρ υγρού υδρογόνου από ανοξείδωτο χάλυβα που θα χρησιμοποιηθούν στην έκδοση σειράς του GenH2 Truck θα διαθέτουν ιδιαίτερα υψηλή χωρητικότητα 80 κιλών (40 κιλών το καθένα), ώστε να καλύπτουν μεγάλες αποστάσεις. Ένα φουλάρισμα διαρκεί γύρω στα 10 λεπτά.
Το σύστημα ρεζερβουάρ από ανοξείδωτο χάλυβα αποτελείται από δύο σωλήνες, που είναι τοποθετημένοι ο ένας μέσα στον άλλον, συνδεδεμένοι μεταξύ τους και διαθέτουν μόνωση κενού. Στην έκδοση σειράς του GenH2 Truck, το σύστημα κυψέλης καυσίμου θα παρέχει 2 x150 κιλοβάτ και περιστασιακά η μπαταρία επιπλέον 400 kW. Η χωρητικότητα αποθήκευσης της μπαταρίας, στις 72 kWh, είναι σχετικά χαμηλή, καθώς δεν προορίζεται για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών, αλλά κυρίως για την υποστήριξη της ισχύος της κυψέλης καυσίμου σε συγκεκριμένες συνθήκες, για παράδειγμα, κατά την επιτάχυνση ή κατά την οδήγηση σε ανηφόρα με πλήρες φορτίο. Ταυτόχρονα, η σχετικά ελαφριά μπαταρία συνεπάγεται αυξημένο ωφέλιμο φορτίο. Στα οχήματα μαζικής παραγωγής, θα επαναφορτίζεται με την ενέργεια από την πέδηση και το πλεόνασμα ενέργειας της κυψέλης καυσίμου. Βασικό στοιχείο της εξεζητημένης στρατηγικής λειτουργίας του συστήματος κυψέλης καυσίμου και μπαταρίας αποτελεί ένα σύστημα ψύξης και θέρμανσης, χάρη στο οποίο όλα τα εξαρτήματα διατηρούνται στην ιδανική θερμοκρασία λειτουργίας και έτσι διασφαλίζεται μέγιστη αντοχή. Σε μια έκδοση προ-παραγωγής, οι δύο ηλεκτροκινητήρες είναι σχεδιασμένοι για συνολική συνεχή ισχύ 2 x 230 kW και μέγιστη ισχύ 2 x 330 kW. Η ροπή ανέρχεται σε 2 x 1577 Nm και 2 x 2071 Nm αντίστοιχα.
Συμπερασματικά, και ενώ οποιοδήποτε «δια ταύτα» είναι πρώιμο, η Mercedes έχει κάνει μεγάλη προσπάθεια με το GenH2 Truck. Το φορτηγό είναι απρόσμενα ώριμο, με υψηλού επιπέδου οδηγησιμότητα, και χωρίς την οποιαδήποτε ιδιοτροπία. Λίγα πράγματα πάνω του δείχνουν ότι, έχεις να κάνεις με πρωτότυπο, καθώς το φορτηγό δείχνει έτοιμο για δρομολόγιο. Τότε, θα ρωτήσει κανείς, γιατί θα πρέπει να περιμένουμε άλλα έξι χρόνια για να το δούμε σε μορφή παραγωγής; Κυρίως για να μειωθεί το κόστος –το όχημα σήμερα, αν ήταν εμπορικά διαθέσιμο, στην καλύτερη περίπτωση είναι τρεις (πιθανότατα τέσσερις) φορές ακριβότερο από το συμβατικό, και για να εξασφαλιστούν επίσης τρεις βασικές προδιαγραφές: η όσο το δυνατόν μικρότερη κατανάλωση υδρογόνου (LH2, για την ακρίβεια), να επιβεβαιωθεί η αντοχή των fuel cell, και να εξασφαλιστεί η μεγαλύτερη δυνατή αυτονομία. Ίδωμεν.
Νέα, παγκόσμια πλατφόρμα ePowertrain
Στο πλαίσιο της στρατηγικής παγκόσμιας πλατφόρμας που ακολουθεί, η Daimler Trucks χρησιμοποιεί μια παγκοσμίως ομοιόμορφη βασική αρχιτεκτονική για όλα τα ηλεκτρικά φορτηγά, το ePowertrain. Στην καρδιά της τεχνολογίας του ePowertrain βρίσκεται, ως πρώτο βήμα, η ενσωματωμένη ηλεκτροκίνηση, το eDrive. Αυτό έχει τη μορφή ενός ηλεκτρικού φορέα, δηλαδή, ενός ηλεκτρικού άξονα με έναν ή δύο ενσωματωμένους ηλεκτροκινητήρες και κιβώτιο ταχυτήτων. Το eDrive αναπτύχθηκε εσωτερικά από τους ειδικούς της Daimler και προσφέρει διάφορα πλεονεκτήματα σε σχέση με τα συστήματα που χρησιμοποιούν έναν κεντρικό κινητήρα. Για παράδειγμα, η πιο συμπαγής σχεδίαση αυξάνει τον διαθέσιμο χώρο για την τοποθέτηση μιας μεγαλύτερης μπαταρίας υψηλότερης χωρητικότητας, γεγονός που επιδρά θετικά στην αυτονομία. Επιπλέον, η υψηλή χωρητικότητα της μπαταρίας διασφαλίζει τη μετάδοση μεγάλης ποσότητας ισχύος στον ηλεκτρικό άξονα, επιτρέποντας συνεχή παροχή ισχύος.
Οι δυνατότητες ανάκτησης ενέργειας αυξάνονται επίσης μέσω του συνδυασμού μιας μεγάλης μπαταρίας με ηλεκτροκινητήρες μεγάλης επίσης ισχύος. Το eDrive πρόκειται να χρησιμοποιηθεί σε διάφορα οχήματα της Daimler Trucks για τη μεσαία και βαριά κατηγορία παγκοσμίως – είτε κινούνται αμιγώς με μπαταρία είτε με κυψέλη καυσίμου υδρογόνου. Το eDrive έχει σχεδιαστεί ως οικογένεια συστημάτων κίνησης με διάφορες εκδόσεις, από τις οποίες η πρώτη θα κάνει πρεμιέρα στο Mercedes-Benz eActros μαζικής παραγωγής. Το eDrive, το οποίο εντάσσεται σε ένα αρθρωτό/ modular σύστημα, θα μπορεί να προσαρμόζεται ανάλογα με την αγορά, την κατηγορία και τον τύπο οχήματος.
Έτσι, η παγκόσμια διαθεσιμότητα του ePowertrain δημιουργεί συνέργειες όσον αφορά στις τεχνολογικές εξελίξεις στις διάφορες αγορές και κατηγορίες, καθώς και οικονομίες κλίμακας, αφού αυξάνεται ο αριθμός όμοιων εξαρτημάτων. Επομένως, προκύπτουν ανταγωνιστικά κόστη, που μπορούν να αποσβεστούν από τους πελάτες. Επιπλέον, το γεγονός ότι πολλά από τα εξαρτήματα θα προέρχονται από τα συμβατικά συστήματα μετάδοσης κίνησης τα κόστη ανάπτυξης και παραγωγής θα είναι χαμηλότερα. Οι δοκιμές πελατών ξεκινούν το 2023, και η παραγωγή τελικής μορφής του GenH2 το 2027.
