Freudenberg Sealing Technologies (FST) wraz z ZF Friedrichshafen AG i FlixBus rozpoczyna finansowany ze środków publicznych projekt badawczy HyFleet. Do 2024 r. partnerzy chcą wspólnie opracować wysokowydajny system ogniw paliwowych, który całkowicie zastąpi konwencjonalne napędy diesla. Ponadto zaangażowane firmy badają hybrydyzację elektrycznego układu napędowego z ogniwami paliwowymi i akumulatorami.
Podróżowanie dalekobieżnym autokarem zamiast samochodem już teraz pozwala zaoszczędzić 6,6 kilogramaCO2 na 400-kilometrowej trasie. Nie znaleziono jednak jeszcze praktycznego rozwiązania dla całkowicie neutralnej dla klimatu eksploatacji flot autokarów dalekobieżnych w regularnej eksploatacji. Powodem tego jest niezwykle wymagający charakter dalekobieżnych operacji autokarowych: podobnie jak dalekobieżne ciężarówki, autokary są często używane przez całą dobę i pokonują znacznie ponad 100 000 kilometrów rocznie. Czas postoju na przystankach pośrednich musi być zminimalizowany w interesie pasażerów. Długi czas ładowania akumulatorów w napędach czysto akumulatorowych i wdrożenie niezbędnej, kosztownej infrastruktury ładowania są niewykonalne dla branży.
Jedną z alternatyw może być ogniwo paliwowe zasilane wodorem, które w połączeniu z napędem elektrycznym i uzupełniającym systemem magazynowania baterii tworzy hybrydowy układ napędowy. Takie rozwiązanie napędowe ma być obecnie badane w ramach dotowanego projektu dotyczącego technologii ogniw paliwowych. Potężne konsorcjum składające się z Freudenberg, ZF, FlixBus i jednego z głównych europejskich producentów autobusów połączyło siły w tym celu. Wspólne działania badawcze właśnie się rozpoczynają.
W ramach projektu Freudenberg opracowuje długodystansowy system ogniw paliwowych, który będzie testowany bezpośrednio w demonstracyjnym autobusie dalekobieżnym. „Freudenberg wniesie do projektu swoje wieloletnie doświadczenie w zakresie ogniw paliwowych na poziomie komponentów i systemów”, wyjaśnia Claus Möhlenkamp, dyrektor generalny FST.
„Chcemy znacznie zwiększyć zarówno trwałość, jak i wydajność technologii oraz ustanowić nowe standardy w zakresie całkowitego kosztu posiadania*”.
Claus Möhlenkamp, prezes zarządu FST
Kolejne badania koncentrują się na strategiach hybrydyzacji układu napędowego, tzw. „right-sizing” pomiędzy ogniwem paliwowym a akumulatorem.
Kompetentni partnerzy
Dzięki swoim badaniom nad hybrydowymi systemami ogniw paliwowych, które są prowadzone wspólnie z partnerem projektu ZF, FST pracuje nad innowacyjnym tematem, który jest bardzo istotny dla wszystkich segmentów ciężkich pojazdów. „Szerokie portfolio technologiczne i doświadczenie ZF w zakresie zelektryfikowanych układów napędowych i powiązanych systemów już teraz ułatwia producentom pojazdów wejście w świat e-mobilności. W przyszłości ogniwa paliwowe będą odgrywać ważną rolę w e-mobilności ciężkich pojazdów użytkowych ze względu na ich zasięg i krótki czas tankowania” – mówi Wilhelm Rehm, członek zarządu ZF odpowiedzialny za technologię pojazdów użytkowych i systemy sterowania. „Zawsze dążyliśmy do elektryfikacji w sposób neutralny technologicznie – ogniwo paliwowe od samego początku odgrywało dla nas ważną rolę jako rozwiązanie napędowe”.
W pierwszej fazie projektu HyFleet skupiono się na parametrach technicznych ogniw paliwowych, tak aby system ogniw paliwowych mógł sprostać trudnym warunkom praktycznego zastosowania w autobusach dalekobieżnych. Obejmuje to między innymi optymalizację ciągłej pracy przez okres co najmniej 35 000 godzin. Celem jest maksymalizacja wydajności systemu przez cały okres jego eksploatacji. Dla operatorów flot przełoży się to na niższe zużycie paliwa. Pod koniec projektu innowacyjny system ogniw paliwowych FST zostanie przetestowany w autobusie demonstracyjnym dostarczonym przez producenta autobusów.
André Schwämmlein, współzałożyciel i dyrektor generalny FlixMobility, uważa, że partner FlixBus wnosi do projektu perspektywę globalnego dostawcy mobilności. FlixMobility, z siedzibą w Monachium i markami FlixBus, Greyhound Lines i Kâmil Koç w dalekobieżnym transporcie autobusowym, wnosi decydujący wkład w transformację ekologicznej mobilności poprzez ciągły rozwój alternatywnych systemów napędowych i zrównoważonych alternatyw podróży. Wraz z ponad 500 firmami partnerskimi, firma obsługuje już największą flotę w Europie z ponad 4000 autokarów dalekobieżnych w regularnej eksploatacji. „Technologia ogniw paliwowych daje producentom autobusów, na przykład, możliwość odgrywania aktywnej roli w kształtowaniu przyszłości podróży. Dlatego tym bardziej cieszymy się, że możemy być częścią projektu HyFleet i współpracować z Freudenberg i ZF w celu opracowania pierwszego autobusu dalekobieżnego z napędem na ogniwa paliwowe w Europie do 2024 roku” – kontynuuje Schwämmlein.
Organizacja non-profit atmosfair obliczyła zakresoszczędności CO2 osiągniętych przez flotę wodorową FlixBus dzięki innowacyjnej technologii ogniw paliwowych w całym łańcuchu energetycznym, tj. łącznie z produkcją i dystrybucją wodoru.
Efekt sygnalizacyjny
Chociaż HyFleet koncentruje się na flotach autokarowych, partnerzy projektu od samego początku podkreślali, że osiągnięte wyniki można przenieść na wszystkie segmenty transportu ciężkiego, w szczególności transport towarowy z pojazdami ciężarowymi. Z punktu widzenia Freudenberga, autokary mogą również odegrać pionierską rolę w szybkim przejściu na mobilność wodorową: Wynika to z faktu, że dzięki autokarom dalekobieżnym infrastruktura stacji tankowania, która powstaje wzdłuż najbardziej ruchliwych autostrad, byłaby niezawodnie wykorzystywana. „Potrzebujemy praktycznych, neutralnych dla klimatu rozwiązań napędowych dla transportu dalekobieżnego”, mówi Möhlenkamp. „Dzięki naszemu systemowi ogniw paliwowych mamy takie rozwiązanie. Wraz z naszymi partnerami, takimi jak ZF i FlixBus, opracowujemy teraz podstawy naukowe do szybkiej industrializacji i zwiększenia skali technologii”. Oprócz projektu HyFleet, ZF i Freudenberg wspólnie badają dalsze zastosowania w rozwoju rozwiązań ogniw paliwowych do zastosowań mobilnych i przemysłowych.
PROJEKT HYFLEET
Projekt HyFleet jest dalszym rozwinięciem partnerstwa między FlixBus i FST, które rozpoczęło się w 2019 roku. FlixBus rozumie potrzebę dostosowania istniejącej i sprawdzonej technologii ogniw paliwowych do wymagań transportu ciężarowego. Paliwo stanowi około jednej czwartej całkowitych kosztów operacyjnych autokarów. W przypadku ciężarówek wskaźnik ten jest jeszcze wyższy i wynosi około 35 procent. Wysoce wydajne systemy ogniw paliwowych mają zatem znaczący wpływ na minimalizację kosztów paliwa dla operatorów flot. „FlixBus docenia technologię Freudenberg. Teraz połączyliśmy nasze działania z projektem finansowanym ze środków publicznych, w który zaangażowany jest również europejski producent autobusów” – wyjaśnia Michael Milch, dyrektor ds. sprzedaży i marketingu Freudenberg Fuel Cell e-Power Systems.
OGNIWA PALIWOWE DO DUŻYCH OBCIĄŻEŃ
Projekt HyFleet jest finansowany przez Federalne Ministerstwo Transportu i Infrastruktury Cyfrowej w ramach Narodowego Programu Innowacji w zakresie technologii wodorowych i ogniw paliwowych. Faza pierwsza obejmuje rozwój technologiczny ciężkich ogniw paliwowych. Faza druga ma na celu demonstrację floty na dużą skalę z co najmniej 50 pojazdami w 2025 r.
Freudenberg jest liderem konsorcjum i jest odpowiedzialny za zapewnienie, że główny cel fazy pierwszej, rozwój technologii ciężkich ogniw paliwowych do użytku na długich dystansach, zostanie osiągnięty – wymagana jest żywotność co najmniej 35 000 godzin.
„Największe wyzwania technologiczne związane z rozwojem autobusu wodorowego z ogniwami paliwowymi polegają na tym, że rozwiązania muszą być zarówno konkurencyjne technicznie, jak i komercyjnie” – kontynuuje Milch. „Obecnie dostępne systemy są w dużej mierze oparte na technologii ogniw paliwowych dla samochodów osobowych i nie spełniają wymagań dotyczących wydajności systemu i ogólnej żywotności”. To jest właśnie miejsce, w którym Freudenberg wkracza jako globalna grupa technologiczna. „Nasze wieloletnie doświadczenie w uprzemysłowieniu i wysoki poziom integracji pionowej, w tym własna produkcja katalizatorów, zrobią różnicę w przyszłości. Freudenberg jest ekspertem w dziedzinie ogniw i jest w stanie stale optymalizować koszty, jakość i wydajność”.
Przejście z napędu spalinowego na elektryczny umożliwia również wprowadzenie zmian w układzie pojazdów. Modułowość technologii ogniw paliwowych oferuje szeroki zakres opcji projektowych w tym zakresie. Obecnie opracowywane są nowe, interesujące koncepcje. „Jednak FST nie jest producentem OEM; nasza technologia jest odpowiednia dla wszystkich podejść i może być dostosowana do indywidualnych potrzeb” – mówi Milch.
Na pokładzie autobusu i jachtu
Freudenberg Fuel Cell e-Power Systems GmbH (FFCPS) oferuje kompletne systemy ogniw paliwowych do zastosowań w ciężkich pojazdach bezemisyjnych.
FFCPS produkuje technologie ogniw paliwowych, które w przyszłości znajdą się na pokładach statków pasażerskich, jachtów, autobusów i ciężarówek.
Całkowity koszt posiadania*
Podczas projektowania autokaru z napędem akumulatorowo-elektrycznym, oprócz zasięgu, istotnymi kwestiami są waga i szybkość ładowania. Wszystkie te czynniki mają bezpośredni wpływ na całkowity koszt posiadania. Koszty i wymagania dotyczące przestrzeni dla infrastruktury tankowania będą również odgrywać ważną rolę w nadchodzącym przejściu na całkowitą neutralność klimatyczną i znacznym wzroście liczby elektrycznych pojazdów użytkowych. Ogniwa paliwowe mają tu wyraźną przewagę, zwłaszcza w sektorze pojazdów ciężkich, i prawdopodobnie będą najbardziej konkurencyjnym bezemisyjnym rozwiązaniem dla zastosowań długodystansowych.
Należy również wziąć pod uwagę aspekt finansowy: Konkurencyjna cena wodoru jest warunkiem wstępnym lukratywnego modelu biznesowego dla operatorów flot. Najważniejsi gracze w branży oczekują, że całkowity koszt posiadania zrówna się z kosztem pojazdów z silnikiem Diesla przed 2030 rokiem. Tradycyjni i nowi gracze rynkowi intensywnie inwestują w produkcję ekologicznego wodoru, opierając się na jasnych przypadkach użycia i oczywiście jasnych oczekiwaniach dotyczących zysków.
*Całkowity koszt posiadania, w skrócie TCO, to całościowa analiza kosztów produktów, towarów lub usług, która uwzględnia nie tylko koszty nabycia, ale także bieżące koszty bezpośrednie i pośrednie w całym cyklu życia. Analiza kosztów zapewnia istotną pomoc w udzielaniu odpowiedzi na pytania dotyczące zarządzania przedsiębiorstwem, takie jak decyzje inwestycyjne.
[Źródło: www.bigdata-insider.de].
